ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Система генератор-двигатель

Для регулирования скорости двигателя постоянного тока по цепи обмотки якоря изменением напряжении используются регулируемые преобразователи различной физической природы:

• электромашинные, выполняемые по системе генератор - двигатель;

• полупроводниковые с тиристорными преобразователями пе­ременного напряжения в регулируемое постоянное, выполняемые по системе тиристорный преобразователь-двигатель (ТП-Д);

• полупроводниковые с транзисторными регуляторами напря­жения, выполняемые по системе широтно-импульсный преобразова­тель-двигатель (ТТТИГТ-Д).

Система Г-Д постоянного тока устарела и морально, и технически, не используется в новых разработках с 80-х годов XX века, однако про­должает эксплуатироваться в установках большой мощности, например, в электроприводах клетей прокатных станов и экскаваторах.

Схема силовых цепей системы Г-Д приведена на рис. 4.1.

В системе Г-Д двигатель М получает питание по цепи обмотки якоря от отдельного генератора G. Генератор G вращается синхрон­ным Ml или асинхронным двигателем. В случае применения синхрон­ного двигателя в качестве приводного двигателя (гонника) он, как пра­вило, работает с опережающим coscp, что позволяет компенсировать реактивную мощность предприятия. Управление процессами пуска, реверса и торможения в системе Г - Д перенесено из силовой якорной цепи в маломощные цепи обмоток возбуждения электрических машин. Регулируя напряжение, подводимое к обмотке возбуждения генератора LG, можно изменять его ЭДС:

Ет = кт • Фг • о)г,

где кт - конструктивный коэффициент генератора постоянного тока.

Из (4.1) следует, что при постоянной скорости вращения генерато­ра G его ЭДС будет определяться потоком возбуждения Фг, который регулируется путем изменения напряжения U0B г, подводимого к об­мотке возбуждения генератора.

Уравнения электромеханической и механической характеристик электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуж­дения, работающего в системе Г-Д, определяются выражениями (3.29) и

(3.30):

Анализ уравнения (3.29), описывающего электромеханические ха­рактеристики электропривода, показывает, что характеристики системы Г-Д при изменении потока возбуждения генератора Фг или его ЭДС Ет представляют взаимно параллельные прямые линии, жесткость которых остается постоянной и определяется суммарным сопротивлением обмо­ток якоря генератора и двигателя. Эти характеристики располагаются в так называемой первой зоне I регулирования скорости при переменном напряжении обмотки возбуждения генератора. При изменении полярно­сти напряжения обмотки возбуждения генератора, как следует из (4.1), меняется полярность его ЭДС и как следствие - направление вращения электродвигателя М. Семейство электромеханических характеристик системы Г-Д приведено на рис. 4.2.

Электромеханические и механические характеристики электропри­вода, выполненного по системе Г - Д, располагаются в четырех квадран­тах. При переходе электродвигателя в режим рекуперативного тормо­жения, то есть при угловой скорости, большей скорости идеального хо­лостого хода со0, генератор G начинает работать электродвигателем, вращая гонник Ml, который в свою очередь становиться генератором, работающим параллельно с сетью.

Система Г-Д может работать и во второй зоне II регулировании скорости. Электромеханические характеристики при работе электро­привода во второй зоне с переменным потоком возбуждения двигателя М (Фд = var, Фг = const) приведены на рис. 4.2 как для положительно­го, так и для отрицательного направления вращения двигателя. На рис.

4.2 показана пунктиром естественная электромеханическая характери­стика двигателя.

В отличие от релейно-контакторных схем управления двигателями постоянного тока в системе Г-Д отсутствуют громоздкие пусковые рео­статы, а также потери энергии в них при пусках, реверсах, торможения, а также при регулировании скорости. Диапазон регулирования скорости обычно не превышает 1 ч - 30.

Основной недостаток систем Г-Д - два вращающихся агрегата в преобразователе. Общая мощность электрических машин превышает в три раза мощность исполнительного двигателя.