Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

Экономичность этого способа регулирования низкая, поскольку в цепи якоря выделяются потери энергии в виде тепла, пропорци­ ональные перепаду частоты вращения. Так, при снижении частоты вдвое по сравнению с п0 половина всей мощности, потребляемой двигателем из сети, превращается в тепло на сопротивлениях реостата и обмотке якоря. Благодаря своей относительной просто­ те способ сравнительно широко применяется на судах.

Изменение потока возбуждения. У двигателей параллельного и смешанного возбуждения для изменения потока возбуждения ис­ пользуется реостат rv (см. рис. 130), включенный последовательно в цепь параллельной обмотки возбуждения. У двигателя последо­ вательного возбуждения для этой цели реостат необходимо вклю­ чать параллельно обмотке возбуждения.

Процесс регулирования кратко записывается так: М ;~ М С; п = const — исходное состояние привода.

r p t - I BI - Ф 1 - Е | - I s t - М t - п t - Е t - I n 1 - M i .

Здесь следует заметить, что сразу же при уменьшении потока Ф в соответствии с (86) уменьшается Е, а в соответствии с (88) должен уменьшиться момент М. Однако при уменьшении Е увели­ чивается ток /я (85) в значительно большей степени, чем умень­ шился поток, и поэтому вращающий момент двигателя увеличива­ ется, что и приводит к увеличению частоты вращения двигателя.

Обычные двигатели постоянного тока допускают увеличение частоты вращения за счет ослабления поля не более чем на 30—40% выше номинальной. Ограничение частоты вращения при этом происходит из-за ухудшения условий коммутации на коллек­ торе. Двигатели, допускающие двукратное увеличение частоты, рас­ считываются специально.

Для уменьшения частоты вращения электродвигателя нужно увеличивать поток возбуждения, но магнитная система машины уже при номинальном потоке находится в насыщенном состоянии. По этой причине осуществить сколько-нибудь существенное увели­ чение потока, невозможно, а значит, и регулирование частоты вниз весьма ограничено, а практически и вообще невозможно, поскольку обмотка возбуждения у двигателей рассчитывается на полное на­ пряжение сети.

Регулирование частоты вращения изменением потока возбуж­ дения является экономичным, поскольку потери энергии в цепях возбуждения электрических машин составляют 1—5% мощности машины.

Этот способ на практике часто применяется в сочетании с дру­ гими способами регулирования частоты вращения.

Изменение напряжения, подводимого к якорю двигателя. Изме­ нять напряжение, пЬдаваемое на якорь двигателя, можно в том случае, если двигатель получает питание от отдельного источника электроэнергии или от статического преобразователя.

Электропривод, в котором исполнительный двигатель ИД полу­ чает питание от отдельного генератора Г, называется системой

226

A r t Ф г! A rt и л . A it Мид\ Кид\ Еид\ A t Мид\-

Все это происходит до тех пор, пока Мид вновь станет равным моменту сопротивления Мс, но уже при большей скорости вращения

ИД.

Механические характеристики для этого случая приведены на рис. 127. Важно, что жесткость их почти не меняется, следователь­ но, и стабильность работы ИД высокая. Благодаря этому диапазон регулирования может быть 10:1 и более. Кроме того, регулирова­ ние скорости можно осуществлять и изменением потока возбужде­ ния ИД. При этом общий диапазон регулирования скорости в си­ стеме Г—Д расширяется до 20:1.

Реверсирование ИД осуществляется изменением направления' тока возбуждения генератора, ‘т. е. без разрыва цепи главного тока.

Очень важно, что в системе Г—Д рекуперативное торможение ИД может осуществляться почти до полной остановки, так как скорость идеального холостого хода п0, зависящую от напряжения генератора, можно уменьшать сколько угодно.

В мощных системах Г—Д обмотки возбуждения генератора ОВГ и исполнительного двигателя ОВИД получают питание от от­ дельных возбудителей, и тогда регулировочные реостаты гу и гр переносятся в цепи обмоток возбуждения возбудителей. При этом сохраняется высокая плавность регулирования и уменьшаются по­ тери энергии в регулировочных реостатах.

В электроприводах рулевого устройству брашпиля, шпиля и некоторых других в процессе работы возможны случаи заклинива­ ния: перо руля во льдах, отрыв якоря от грунта, втягивание якоря в клюз. При этом момент, развиваемый неподвижным двигателем, может вызвать поломки в механической части, а чрез­

мерное увеличение тока приведет к повреждению самого дви­ гателя.

В системе Г—Д в этих случаях применяется генератор со сме­ шанным возбуждением, причем последовательная обмотка ПОВ включается встречно с независимой обмоткой ОВГ. Увеличение нагрузки на двигатель, а следовательно, и увеличение тока главной цепи приводят к тому, что последовательная обмотка размагничи­ вает генератор, напряжение его и скорость пИД уменьшаются.

Механическая характеристика системы Г—Д, для этого случая показана на рис 136. Число витков последовательной обмотки по Правилам Регистра СССР выбирается таким, чтобы ИД мог стоять под током не менее одной минуты и момент стоянки Мст не вызы­ вал бы механических поломок привода.

Система Г—Д получила широкое распространение на судах и с точки зрения регулировочных свойств до последнего времени ос­ тается лучшим способом регулирования частоты вращения.

Вместе с тем экономичность системы Г—Д невысока. Общий к. п. д. ее определяется как произведение к. п д. отдельных машин:

Tlr-д = 'ПгПпдПид-

Первоначальная стоимость трех машин также относительно высока. Н-ельзя забывать и о повышении массы, п габаритах систе­ мы Г—Д, а также и об эксплуатационных расходах, связанных с уходом за коллекторами и щелочными аппаратами.

Применение в системе Г—Д размагничивающей последователь­ ной обмотки ПОВ (иногда она называется .противокомпаундной или противопоследовательной) приводит к тому, что механические характеристики ИД становятся мягкими не только в области пере­ грузок, но и в рабочей части, т. е. при допустимых значениях мо­ мента. Предпочтительнее была бы механическая характеристика

ласти перегрузок, т. е. объединяет достоинства характеристик, изо­ браженных на рис. 127 и 136. Такая характеристика получила наз­ вание «экскаваторной». Оказывается, ее можно получить в системе Г—Д, если применять генератор с тремя обмотками возбуждения.

228

ратором (приводной двигатель генератора на рисунке не показан). Намагничивающие силы независимой (задающей) ОВ1 и па­ раллельной ОВ2 обмоток возбуждения действуют согласно, а намагничивающая сила последовательной обмотки ОВЗ действу­ ет встречно. Обмотки QB1 и ОВ2 рассчитываются так, что маг­ нитная система возбужденного генератора на холостом ходу на­

ходится в сильно насыщенном состоянии.

На рис. 139 показана характеристика намагничивания генера­ тора. Ф = f(F ) Fi и F2 — намагничивающие силы обмоток ОВ1 и ОВ2 . До тех пор, пока нагрузка на генератор не превышает допу­ стимой величины, размагничивающее действие (F3) обмотки ОВЗ проявляется слабо, поток возбуждения, а значит, э. д. с. и напря­ жение генератора изменяются незначительно. При перегрузке магнитная система генератора выходит из насыщения, и напря­ жение генератора начинает резко уменьшаться. Этому способству­ ет и уменьшение намагничивающей силы обмотки ОВ2. Скорость вращения исполнительного двигателя уменьшается.

В мощных системах Г—Д (гребная электрическая установка) Для получения специальных механических характеристик приме­ няются трехобмоточные возбудители генераторов.

Кроме рассмотренных, существуют и другие, менее распростра­ ненные способы регулирования частоты вращения двигателей по­ стоянного тока, но в конечном счете любой из них связан с изме­ нением одного из трех параметров двигателя: Rv, Ф, U.

§ 55. Регулирование частоты вращения электроприводов переменного тока

Частота вращения ротора асинхронного двигателя определя­ ется формулой

(96)

гДе / — частота переменного тока; р — число пар полюсов обмотки статора; 5 — скольжение.