Энергетические режимы при работе двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением потока возбуждения

Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением потока возбуждения производится в мало­мощной цепи обмотки возбуждения, что облегчает и удешевляет аппа­ратуру управления. Схема силовых цепей электропривода приведена на рис 3.11. Обмотка якоря двигателя М питается от отдельного источни­ка напряжения U. Обмотка возбуждения LM двигателя подключена к полууправляемому выпрямителю, состоящему из диодов VI) . 17)3 и тиристора VSI. Такая схема регулирования напряжения обмотки возбу­ждения применяется для двигателей мощностью до 100 кВт.

Так как при данном способе регулирования поток возбуждения не равен номинальному, то электромеханические и механические характе­ристики двигателя независимого возбуждения не будут совпадать, даже построенные в безразмерных единицах.

Анализ искусственных электромеханических характеристик прове­дем относительно базисной естественной электромеханической харак­теристики по двум характерным точкам.

Механические характеристики имеют те же скорости идеального холостого хода, что и электромеханические. Пусковой момент двигате­ля, определяемый по выражению

будет уменьшаться с уменьшением потока возбуждения.

Искусственные механические характеристики приведены на рис. 3.13, б. Там же отмечены точки установившейся работы при номиналь­ном токе якоря.

Рис. 3.13. Характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения при регулировании скорости изменением потока возбуждения: а — электромеханические; б — механические

Способ регулирования применяется для механизмов, работающих с постоянной мощностью.

Регулирование скорости плавное, коэффициент плавности српл —»1.

Диапазон регулирования скорости обычно небольшой: D = 1,3-И. Это связано, прежде всего, с качеством балансировки электрических машин. Для двигателей специального назначения с качественной балан­сировкой якоря и прецизионными подшипниками диапазон регулирова­ния может быть расширен до значений 10:1, однако увеличение диапа­зона регулирования сопровождается ухудшением коммутации на кол­лекторе двигателя.

Направление регулирования скорости — вверх от естественной ха­рактеристики. У становившиеся значения скорости

• Схема включения и статические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения
• Обмотки якоря
• Рекомендации по выбору бизнеса
• Строительное оборудование МСД
• Тепловые насосы

Системы тиристорного независимого возбуждения (СТН)

Системы тиристорные независимые (СТН) предназначены для питания обмотки возбуждения крупных турбо- и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током, применяемые при выработке электроэнергии на ГЭС и других генерирующих станциях – рис.5.2.

Рис.5.2. Система тиристорная независимая (СТН) с возбудителем переменного тока и двумя группами тиристоров, в сочетании со схемой резервного возбуждения от двухмашинного агрегата асинхронный двигатель-возбудитель постоянного тока. В – возбудитель (вспомогательный генератор) переменного тока, ОВВ обмотка возбуждения возбудителя, ВРГ, ВФГ – тиристорные вентили рабочей и форсировочной групп, ВВВ – тиристорные вентили выпрямителя возбудителя, СУВРГ, СУВФГ, СУВВВ – системы управления вентилями соответствующих групп, ВТВ – выпрямительный трансформатор возбудителя, ТСНВ – трансформатор СН тиристорных выпрямителей.

Вспомогательный генератор переменного тока возбуждения построен по схеме самовозбуждения. СТН обладает важным преимуществом – её параметры не зависят от процессов, протекающих в энергосистеме.

В системе СТН обеспечивается быстрое снятие возбуждения за счет изменения полярности напряжения возбуждения: время развозбуждения от максимального положительного до отрицательного минимального напряжения возбуждения не превышает 100 мс.

Рис.5.3. Система тиристорного самовозбуждения (СТС) с выпрямительным трансформатором (ВТ) и двумя группами тиристоров. ТСНР, ТСНФ – трансформаторы СН тиристорных выпрямителей рабочей и форсировочной групп.

В системе СТН выпрямленное номинальное напряжение может составлять 700 В, а выпрямленный номинальный ток – до 5500А. Кратности форсировки по напряжению и току составляют не менее двух единиц, а длительность форсировки – от 20 до 50 с. Точность поддержания напряжения генератора – не хуже ±0,5% и до ±1%. Система охлаждения тиристорного выпрямителя в системах СТН и СТС может быть принудительно воздушной, естественной воздушной или водяной.

Режимы торможения моторов постоянного тока

Динамическое торможение электродвигателя постоянного тока осуществляется после отключения его от сети с замыканием обмотки ротора на тормозной реостат. Выделенная электрическая энергия рассеивается на реостате.

На вышеприведенном рисунке представлены схемы реостатного торможения двигателя постоянного тока.

Как возбудить генератор

Что же потребуется для возбуждения генератора. Как упоминалось ранее следует первым делом снять «шоколадку», так как причина поломки кроется в ней. Затем соединяются плюсовые контакты на обоих устройствах, а минусовые в регуляторе разрезается и соединяется с «массой» щеток.

На клемме «30» генератора заизолировать провод. К выводной цепи «15» подключить индикатор не менее 15 Ватт. Это относится к генераторам серии Г222. На других моделях агрегатов возбуждение проводится способом подключения к выводу «В».

Схема самовозбуждения генератора.

На схеме отмечены диоды, которые бывают только на современных типах генераторов, на более ранних версиях их нет. Правильнее сказать, что схема в которой нет этих диодов – классическая, с ними – более новая.

У некоторых моделей генераторов якоря имеют в конструкции щетки. Их тоже нужно снять, а таблетку высверлить. Один из контактов подключается к плюсу якоря через диод, второй – к минусу.

Ток начинает поступать не сразу, а только после набора определенного числа оборотов. Исходя из показаний тахометра можно определить, что подача пойдет только после 4 тыс. оборотов в минуту. То есть разгоняем двигатель до 4 000 появляется напряжение, сбрасываем обороты до 1 000 напряжение пропадет. Это и есть принцип выработки тока при самовозбуждении.

Некоторые марки авто имеют малооборотистую силовую установку. В таком случае для увеличения начально скорости вращения придется что-то проделать со шкивом. На обычных моторах проблем возникнуть не должно.

Разбираем далее. Важно знать, что на выходе генератора мы получим не 12 В. При отсутствии регулятора (таблетки) агрегат выдаст все, что сможет в зависимости от оборотов, временами даже до 30 В. Например, при старте этот показатель подпрыгивает до 36 В. Увидеть это можно, подключив лампу под соответствующее напряжение на вывода генератора. А после, постепенно падает до 20 вольт.

Конечно, схему можно и доработать. Например, путем добавления конденсатора на плюсовый провод идущий к якорю. Это нужно для того, чтобы при снижении числа оборотов мотора не падало напряжение. Качественный конденсатор также будет не лишним на выходе, это обеспечит сглаживание первого скачка напряжения и регулирование последующих спадов.

Собирая такую схему стоит помнить о выдаче большого напряжения. Оно значительно выше нормальных 12 В, поэтому существует опасность спалить лампочку, ЭБУ и другую электронику автомобиля.

Помните! При работе от самовозбуждения генератор будет передавать всю выделяемую электроэнергию, которую сможет выработать, а это может вызвать сильный перегрев и самого агрегата. Небольшая перегрузка и можно идти за новым агрегатом. Соответственно применять такой способ рекомендуется только в случае крайней необходимости.

Генератор постоянного тока независимого возбуждения

Для исследования генератора независимого возбуждения собирается электрическая цепь, схема которой показана на рис. 4.2. Обмотка возбуждения подключается к источнику постоянного тока U_В = 200В без добавочного сопротивления.

При этом по обмотке возбуждения будет протекать постоянный ток

I_B = U_В/R_В. В якорную цепь генератора включается нагрузочное сопротивление R_H и амперметр А.

Получив разрешение на выполнение опыта, необходимо переключателем поставить R_H = ∞. Включить переменное трехфазное напряжение 380В и постоянное напряжение 200В. Асинхронный двигатель вращает якорь генератора, а ток обмотки возбуждения создает магнитное поле. В обмотке якоря наводится электродвижущая сила Е, которая создает напряжение, измеряемое вольтметром V. При R_H = ∞ записать показания приборов в таблицу 4.3. Уменьшая сопротивление R_H необходимо провести еще 4 – 5 опытов и записать значения U, I_Я, n в таблицу 4.3. В процессе опытов ток I_Я не должен превышать номинальное значение I_H, указанное в таблице 4.1.

Напряжение генератора в общем случае определяется по формуле

В таблице 4.3 даны значения я U, I_яи R_Я. По этим значениям легко рассчитать ЭДС обмотки якоря генератора

Полученные значения Е записать в таблицу 4.3.

Полезная мощность генератора

По известным значениям Uи I_Яопределяются значения Р₂ и записываются в таблицу 4.3.

Потери мощности на возбуждение генератора

Эта мощность подводится к генератору от источника постоянного тока, расходуется на нагревание обмотки возбуждения и рассеивается в окружающую среду. Эти потери не зависят от нагрузки генератора и в процессе эксперимента остаются постоянными.

Полученные значения ΔP_Я записываются в таблицу 4.3.

Механическая мощность, потребляемая генератором с вала асинхронного двигателя

Полня мощность потребляемая генератором

Рассчитанная по этой формуле мощность Р₁ записывается в таблицу 4.3.

Коэффициент полезного действия генератора

Значения η записываются в табл. 4.3.

По данным таблицы 4.3. на одном графике строятся характеристики U = F(I_Я) и E = F(I_Я). На другом строятся характеристики P₁ = F(P₂) и η = F(P₂).

Сравнить полученные характеристики с теоретическими и сделать выводы.

Пункт автоматического регулирования напряжения (ПАРН)

Устройство ПАРН рекомендуется применять в условиях сложной эксплуатации высоковольтных электрических линий 6 – 10 кВ трехфазной сети умеренного и сурового климата в котором господствуют: сильный ветер и гололед с интенсивным оледенением проводов, а также при высокой снеговой нагрузке до 250 кгс/м 2 .

Высокая протяженность воздушных линий электропередач, отражающаяся на качественных показателях электрической энергии и интенсивное присоединение новых электроприемников требует повышения пропускной способности воздушных линий, для решения этой проблемы используется пункт автоматического регулирования напряжения, работающий с применением вольтодобавочных трансформаторов.

Рис №1. Равномерное распределение нагрузок по всей протяженности воздушной линии электропередач: а. при присоединении дополнительных потребителей, б. при подключении ПАРН

Использование ПАРМ способствует улучшению показателей качества электрической энергии,а также избавление от несимметрии напряжения в сети.

Для использования в холодных северных районах в конструкции предусмотрено наличие устройства контропирующего температурный режим, который осуществляет блокировку переключения ступеней при значении температуры, при которой происходит «замерзание», загустение трансформаторного масла.

Для холодных районов ПАРН поставляется в блок-боксе с защитным утеплителем.

Компаундирование возбуждения синхронных генераторов

Компаундирование возбуждения синхронного генератора — это автоматическое регулирование его напряжения, основанное на изменении тока возбуждения в зависимости от тока в статоре.

Принципиальная схема компаундирования приведена на рисунке 10.11. В силовой цепи генератора Г установлены трансформаторы тока 1. Их вторичные обмотки нагружены реостатами 3 и первичной обмоткой трансформатора 2, вторичная обмотка которого питает выпрямитель 4. Подводимое к выпрямителю напряжение можно регулировать реостатами 3. Выпрямленный ток поступает в обмотку ОВВ возбуждения возбудителя и является тем добавочным током, который приводит к увеличению напряжения на зажимах генератора. Чем больше ток нагрузки генератора, протекающий в его силовой цепи, тем больше выпрямленный ток, дополняющий ток возбуждения возбудителя, и тем полнее восстанавливается напряжение на зажимах генератора.

Компаундирующие устройства просты, легко настраиваются, в них отсутствуют подвижные части, контакты, нет зоны нечувствительности. Такое устройство не только улучшает внешнюю характеристику синхронного генератора благодаря увеличению тока возбуждения при росте нагрузки, но и обеспечивает форсировку возбуждения при пуске короткозамкнутых асинхронных электродвигателей соизмеримой с генератором мощности: облегчается запуск двигателя и одновременно улучшается режим напряжения для работавших ранее электродвигателей.

Компаундирующее устройство типа УКУ-ЗМ, схема которого дана на рисунке 10.11, устанавливают на генераторах серий С и СГ мощностью до 60 кВ • А при условии, что напряжение возбудителя не более 45 В, а ток возбуждения возбудителя не превышает 4,5 А. Вторичный ток трансформатора выпрямителя регулируется в нем, однако не при помощи реостатов 3, а путем изменения сечения магнитопровода трансформатора. Для этой цели устройство имеет рукоятку настройки, вращая которую, изменяют вторичный ток трансформатора, а следовательно, добиваются необходимой характеристики работы.

Схеме, приведенной на рисунке 10.11, присущ ряд недостатков. Наиболее существенный заключается в том, что дополнительный ток в обмотке возбуждения возбудителя пропорционален общему току в силовой цепи генератора, а не его реактивной составляющей. Поэтому схема не может обеспечить надлежащего поддержания напряжения при всех изменениях нагрузки независимо от ее характера, то есть при малых cos φ, но при тех же токах в статоре (по абсолютному значению) напряжение на зажимах генератора ниже, чем при больших cos φ С целью устранения недостатков компаундирующего устройства его дополняют специальным аппаратом, получившим название корректора напряжения.