Generatoriaus sistema – nuolatinės srovės variklis
Įvairioms staklėms dažnai reikia laipsniškai valdyti pavaros greitį platesniame diapazone, nei galima užtikrinti reguliuojant magnetinį srautą. Nuolatinės srovės variklis su lygiagrečiu sužadinimu… Tokiais atvejais naudojamos sudėtingesnės elektrinės pavaros sistemos.
Fig. 1 parodyta reguliuojamos elektros pavaros schema pagal generatoriaus-variklio sistemą (sutrumpintai G – D). Šioje sistemoje indukcinis variklis IM nuolat suka nepriklausomai sužadintą nuolatinės srovės generatorių G ir žadintuvą B, kuris yra lygiagrečiai sužadinamas mažos galios nuolatinės srovės generatorius.
Nuolatinės srovės variklis D varo mašinos darbinį korpusą. Generatoriaus OVG ir variklio ATS žadinimo apvijas maitina žadintuvas B. Keičiant generatoriaus G žadinimo grandinės varžą reostatu 1, keičiama variklio D armatūrai tiekiama įtampa, taigi ir žadinimo apvijos. reguliuojamas variklio greitis. Šiuo atveju variklis veikia visu ir pastoviu srautu, nes 2 reostatas pašalinamas.
Pasikeitus įtampai U, sukimosi greitis n0 idealus variklio tuščiosios eigos greitis D. Kadangi variklio srautas ir jo armatūros grandinės varža nekinta, nuolydis b išlieka pastovus. Todėl tiesios mechaninės charakteristikos, atitinkančios skirtingas U reikšmes, yra viena po kitos ir lygiagrečios viena kitai (2 pav.).
Ryžiai. 1. Sistemos generatorius – nuolatinės srovės variklis (dpt)
Ryžiai. 2. Generatoriaus mechaninės charakteristikos – nuolatinės srovės variklio sistema
Jie turi didesnį nuolydį nei to paties elektros variklio, maitinamo iš nuolatinio tinklo, charakteristikos, nes G – D sistemoje įtampa U esant pastoviai generatoriaus sužadinimo srovei mažėja didėjant apkrovai pagal priklausomybę:
kur pvz. ir rg – e, atitinkamai. ir tt psl., o generatoriaus vidinė varža.
Pagal analogiją su asinchroniniais varikliais pažymime
Ši vertė apibūdina variklio sūkių skaičiaus sumažėjimą, kai apkrova padidėja nuo nulio iki nominalios. Lygiagrečioms mechaninėms charakteristikoms
Ši reikšmė didėja, kai n0 mažėja. Esant didelėms sn reikšmėms, nurodytos pjovimo sąlygos labai pasikeis dėl atsitiktinių apkrovos svyravimų. Todėl įtampos reguliavimo diapazonas paprastai yra mažesnis nei 5:1.
Mažėjant vardinei variklių galiai, didėja variklių įtampos kritimas, o mechaninės charakteristikos tampa staigesnės. Dėl šios priežasties G -D sistemos įtampos reguliavimo diapazonas sumažėja, kai galia mažėja (mažiau nei 1 kW galiai iki 3:1 arba 2:1).
Mažėjant generatoriaus magnetiniam srautui, jo armatūros reakcijos demagnetizuojantis poveikis labiau paveikia jo įtampą. Todėl charakteristikos, susijusios su mažais variklio sūkiais, iš tikrųjų turi didesnį nuolydį nei mechaninės charakteristikos.
Valdymo diapazono išplėtimas pasiekiamas sumažinus variklio D magnetinį srautą naudojant reostatą 2 (žr. 1 pav.), pagamintą visu generatoriaus srautu. Šis greičio reguliavimo būdas atitinka charakteristikas, esančias virš natūralios. vienas (žr. 2 pav.).
Bendras valdymo diapazonas, lygus abiejų metodų valdymo diapazonų sandaugai, pasiekia (10 — 15): 1. Įtampos reguliavimas yra pastovaus sukimo momento valdymas (nes variklio magnetinis srautas išlieka nepakitęs). Reguliavimas keičiant variklio D magnetinį srautą yra pastovus galios reguliavimas.
Prieš paleidžiant variklį, D reostatas 2 (žr. 1 pav.) visiškai pašalinamas ir variklio srautas pasiekia didžiausią vertę. Tada reostatas 1 padidina generatoriaus G sužadinimą. Dėl to padidėja įtampa ir padidėja variklio D greitis. Jei ritė OVG nedelsiant prijungiama prie visos žadintuvo B įtampos UB, srovė joje, kaip ir bet kurioje grandinėje su induktyvumu ir aktyvia varža, padidės:
kur rv – sužadinimo ritės varža, LB – jos induktyvumas (neatsižvelgiama į magnetinės grandinės prisotinimo efektą).
Fig. 3, a (1 kreivė) rodo žadinimo srovės priklausomybės nuo laiko grafiką. Sužadinimo srovė palaipsniui didėja; didėjimo tempą lemia santykis
čia Tv – generatoriaus sužadinimo apvijos elektromagnetinė laiko konstanta; jis turi laiko dimensiją.
Ryžiai. 3. Sužadinimo srovės keitimas G-D sistemoje
Generatoriaus įtampos pokytis paleidžiant turi maždaug tokį patį pobūdį kaip ir sužadinimo srovės pokytis. Tai leidžia varikliui automatiškai įsijungti pašalinus 1 reostatą (žr. 1 pav.).
Generatoriaus žadinimo srovės padidėjimas dažnai pagreitinamas (priverstinas), pradiniu momentu žadinimo apvijai pridedant įtampą, viršijančią vardinę, tada žadinimo didinimo procesas tęsis palei 2 kreivę (žr. 3 pav., a). ). Kai srovė ritėje pasiekia Iv1, lygi pastovios būsenos žadinimo srovei esant vardinei įtampai, žadinimo ritės įtampa sumažinama iki vardinės. Sužadinimo srovės kilimo iki vardinės vertės laikas sumažinamas.
Generatoriaus sužadinimui priverstinai parenkama žadintuvo įtampa V (žr. 1 pav.) 2-3 kartus didesnė už vardinę generatoriaus žadinimo ritės įtampą ir į grandinę įvedamas papildomas rezistorius 4. …
Generatoriaus-variklio sistema įgalina regeneracinį stabdymą. Norint sustoti, būtina, kad srovė armatūroje pakeistų savo kryptį. Sukimo momentas taip pat pakeis ženklą ir vietoj važiavimo jis taps stabdymu. Sustojimas įvyksta, kai padidėja variklio reostato 2 magnetinis srautas arba kai generatoriaus įtampa sumažėja kartu su reostatu 1. Abiem atvejais pvz. ir tt c) variklio E tampa aukštesnė už generatoriaus įtampą U.Šiuo atveju variklis D veikia generatoriaus režimu ir sukimąsi varomas judančių masių kinetinės energijos, o generatorius G veikia variklio režimu, sukdamas IM aparatą supersinchroniniu greičiu, kuris tuo pačiu persijungia į generatoriaus režimą ir tiekia maitinimą į tinklą.
Regeneracinis stabdymas gali būti atliekamas nepažeidžiant 1 ir 2 reostatų. Galite tiesiog atidaryti generatoriaus sužadinimo grandinę (pvz., jungiklį 3). Tokiu atveju srovė uždaroje grandinėje, susidedančioje iš generatoriaus ir rezistoriaus 6 sužadinimo apvijos, palaipsniui mažės
kur R yra rezistoriaus 6 varža.
Šią lygtį atitinkantis grafikas parodytas fig. 3, b. Laipsniškas generatoriaus sužadinimo srovės mažėjimas šiuo atveju prilygsta 1 reostato varžos padidėjimui (žr. 1 pav.) ir sukelia regeneracinį stabdymą. Šioje grandinėje rezistorius 6, sujungtas lygiagrečiai su generatoriaus sužadinimo apvija, yra išlydžio rezistorius. Jis apsaugo žadinimo apvijos izoliaciją nuo pažeidimų staigaus avarinio žadinimo grandinės pertraukimo atveju.
Nutrūkus žadinimo grandinei, mašinos magnetinis srautas smarkiai sumažėja, indukuoja e žadinimo ritės posūkiuose. ir tt c) savaiminis induktyvumas yra toks didelis, kad dėl to gali sugesti apvijų izoliacija. Išlydžio rezistorius 6 sukuria grandinę, kurioje e. ir tt c) lauko ritės savaiminis indukcija sukelia srovę, kuri sulėtina magnetinio srauto mažėjimą.
Įtampos kritimas iškrovos rezistoriuje yra lygus įtampai lauko ritėje.Kuo mažesnė iškrovos varžos vertė, tuo mažesnė žadinimo ritės įtampa, kai grandinė nutrūksta. Tuo pačiu metu, sumažėjus iškrovos rezistoriaus varžos vertei, įprastu režimu per jį nuolat teka srovė ir didėja nuostoliai. Parenkant iškrovos pasipriešinimo vertę, reikia atsižvelgti į abi nuostatas.
Išjungus generatoriaus sužadinimo apviją, jo gnybtuose dėl liekamojo magnetizmo lieka nedidelė įtampa. Dėl to variklis gali lėtai suktis vadinamuoju šliaužimo greičiu. Siekiant pašalinti šį reiškinį, generatoriaus žadinimo apvija, atjungta nuo žadintuvo, yra prijungta prie generatoriaus gnybtų taip, kad įtampa iš liekamojo magnetizmo generatoriaus žadinimo apvijoje sukeltų išmagnetinimo srovę.
Norint apsukti elektros variklį D, srovės kryptis generatoriaus OVG G sužadinimo ritėje keičiama jungikliu 3 (ar kitu panašiu įtaisu). Dėl didelės ritės induktyvumo žadinimo srovė palaipsniui mažėja, keičia kryptį ir po to palaipsniui didėja.
Variklio paleidimo, stabdymo ir atbulinės eigos procesai nagrinėjamoje sistemoje yra labai ekonomiški, nes jie atliekami nenaudojant reostatų, įtrauktų į armatūrą. Variklis paleidžiamas ir stabdomas naudojant lengvą ir kompaktišką įrangą, kuri valdo tik mažas lauko sroves. Todėl šią sistemą „generatorius – nuolatinės srovės variklis“ rekomenduojama naudoti dirbant su dažnais paleidimais, stabdžiais ir atbulinės eigos perjungimais.
Pagrindiniai variklio-generatoriaus-DC sistemos trūkumai yra palyginti mažas efektyvumas, didelė kaina ir sudėtinga, nes sistemoje yra daug elektrinių mašinų. Sistemos kaina 8 — 10 kartų viršija asinchroninio voveraičio variklio kainą su tokia pačia galia. Be to, tokie elektros pavaros sistema reikalauja daug vietos.