Электрическая часть силового канала ЭП. Основные элементы электрической части силового канала ЭП и их классификация
Лекция 17
Электрическая часть силового канала включает в себя устройства или совокупность устройств, предназначенных для связи электромеханического преобразователя с электрической сетью промышленного назначения.
Основными элементами являются
1. Согласующее устройство (входное устройство);
2. Преобразовательное устройство.
В качестве согласующих устройств, как правило, используют силовые трансформаторы, реже трансформаторы тока и напряжения или специальные трансформаторы.
Преобразовательные устройства предназначены для преобразования переменного трехфазного напряжения питающей сети в напряжение или ток требуемой формы и с необходимыми выходными параметрами.
Преобразовательные устройства классифицируют по следующим признакам
1) По способу преобразования
a. электромашинные преобразователи;
b. статические (вентильные) преобразователи.
|
|
2) По роду тока и напряжения
a. преобразователи постоянного тока и напряжения (генераторы постоянного тока, импульсные преобразователи постоянного тока, а также управляемые и неуправляемые выпрямители);
b. преобразователи переменного тока и напряжения (импульсные регуляторы напряжения и тока, фазосдвигающие устройства, каскадные преобразователи, а также преобразователи частоты).
3) По числу звеньев преобразования
a. однозвенные преобразователи (непосредственные преобразователи);
b. многозвенные преобразователи (преобразователи с промежуточными звеньями).
4) По виду выходного параметра
a. преобразователи напряжения;
b. преобразователи тока;
c. преобразователи фазы;
d. преобразователи частоты.
Кроме того, электрическая часть силового канала ЭП может содержать помимо двух основных элементов, так называемые, согласующие устройства: сглаживающие фильтры (L-фильтр, C-фильтр или LC-фильтр), а также различные защитные элементы.
Предназначены для преобразования электрической энергии трехфазной питающей сети в электрическую энергию постоянного напряжения с постоянными средними выходными значениями или с изменяющимися средними значениями.
При этом качество выходных параметров зависит от, так называемого, эквивалентного числа фаз преобразовательного устройства, а также от коэффициента сглаживания выходного фильтра.
В качестве электромашинных преобразователей в ЭП с ДПТ используют генераторы постоянного тока независимого или параллельного возбуждения.
Схема электромашинного преобразователя представлена на рис. 4.1.
|
|
|
|
|
Рисунок 5.1 – Схема электромашинного преобразователя
В качестве приводного двигателя, скорость которого не регулируется, целесообразно использовать в ЭП низкой мощности АД с КЗ ротором, а в приводах большой мощности – СД.
Вал генератора связан с валом приводного двигателя. Выходным параметром преобразователя является ЭДС генератора ЕГ. Как известно ЭДС генератора постоянного тока зависит от магнитного потока возбуждения и угловой скорости с которой приводится во вращение генератор (ЕГ=kФω).
Регулирование выходного параметра ЕГ в рассматриваемом преобразователе осуществляется с помощью изменения магнитного потока возбуждения при изменении тока возбуждения, который изменяется воздействием на реостат RВ (рис. 5.1).
Если к зажимам генератора не подключена нагрузка, то напряжение на его зажимах численно равно ЭДС генератора (U≈ЕГ).
Если к зажимам генератора подключить сопротивление нагрузки RН, то напряжение на зажимах генератора будет равно
.
Если в качестве нагрузки используется якорная цепь ДПТ, т. е. RН=RД, то уравнение регулировочной характеристики электромашинного преобразователя будет иметь вид
где ФГ – магнитный поток генератора.
В этом случае уравнение регулировочной характеристики ДПТ НВ, подключенного к рассмотренному преобразователю, будет иметь вид
где Ф – магнитный поток двигателя.
Семейство механических характеристик при различных значениях сопротивления возбуждения приведено на рис. 5.2.
Рисунок 5.2 – Семейство механических характеристик при различных значениях сопротивления возбуждения
Искусственные характеристики системы генератор-двигатель реализуются при увеличении (введении) регулировочного реостата в цепи возбуждения RВ. При увеличении RВ, уменьшается магнитный поток генератора и как следствие уменьшается ЭДС на зажимах генератора и соответственно уменьшается напряжение на зажимах двигателя, следовательно, уменьшается угловая скорость холостого хода.
При этом семейство регулировочных характеристик будет состоять из прямых, параллельных естественной характеристике системы Г-Д, так как перепад скоростей Δω, при увеличении сопротивления возбуждения RВ не изменяется.
Преимущества электромашинных преобразовательных устройств:
- Большие функциональные возможности;
- Стабильность работа ЭП на разных скоростях;
- Возможность работы в электроприводах при малых и больших нагрузках на различных скоростях вращения;
- Отсутствие отрицательного (загрязняющего) влияния на питающую сеть;
- Синусоидальность формы выходного напряжение (главное преимущество).
Недостатки:
- Неудовлетворительные по сравнению со статическими преобразователями массогабаритные показатели;
- Наличие большого количества вращающихся частей;
- Низкий КПД системы;
- Большая установленная мощность.