Электрические двигатели и генераторы

Система "генератор – двигатель".

Иногда в специальных случаях применяют отдельный генератор для питания двигателя, скорость вращения которого нужно регулировать в широких пределах. Получается так называемая система "генератор – двигатель". Соответствующая схема показана на рис. 5-61. Здесь ДПТ – двигатель переменного тока (обычно асинхронный); Г – генератор постоянного тока независимого возбуждения, получающий ток возбуждения от небольшого генератора с параллельным возбуждением В; Д – регулируемый двигатель и РМ – рабочий механизм (например, прокатный стан). Регулирование скорости вращения двигателя получается достаточно экономичным, так как здесь изменение напряжения U на зажимах двигателя достигается путем изменения относительно небольшого тока в обмотке возбуждения генератора. В схеме не требуется также пусковой реостат, так как пуск производится при пониженном напряжении, которое в дальнейшем постепенно повышается.

Здесь же легко осуществляется реверсирование двигателя (изменение направления вращения), если это требуется. В этом случае изменяют направление тока в обмотке возбуждения генератора при помощи переключателя (не показанного на рис. 5-61).

Рис. 5-61. Система генератор-двигатель.

г) Двигатель с последовательным возбуждением.

Схема двигателя с последовательным возбуждением приведена на рис. 5-62. Здесь ток возбуждения равен току якоря. Вследствие этого при малых насыщениях, когда можно считать Ia, вращающий момент двигателя пропорционален квадрату тока [см. (5-49)] При больших значениях тока, когда стальные участки магнитной цепи насыщаются, момент двигателя почти пропорционален току.

Рис. 5-62. Двигатель с последовательным возбуждением.

 С увеличением нагрузки при увеличении, следовательно, тока возрастает магнитный поток, что приводит согласно (5-59) к снижению скорости вращения. При холостом ходе и при малых нагрузках на валу ток двигателя имеет небольшое значение. Небольшое значение будет иметь и магнитный поток. Следовательно, скорость вращения согласно (5-59) при этом сильно возрастает. Она будет превышать допустимое значение в отношении механической прочности вращающихся частей машины. Поэтому нельзя допускать работу двигателя с последовательным возбуждением при холостом ходе и при малых нагрузках. Обычно для нормальных двигателей нагрузка не должна быть меньше 25–30% номинальной. Лишь малые двигатели (мощностью на десятки ватт) допускают работу при холостом ходе, так как их собственные потери достаточно велики.

На рис. 5-63 представлены рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением. Пунктирные части характеристик относятся к тем нагрузкам, при которых не может быть допущена работа двигателя вследствие большой скорости вращения. Механическая характеристика двигателя с последовательным возбуждением n = f(M) при U=const представлена на рис. 5-64.

Рис. 5-63. Рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением.

 

Рис. 5-64. Механическая характеристика двигателя с последовательным возбуждением.

Благодаря своим свойствам двигатель особенно пригоден для электрической тяги, для электроприводов к кранам и подъемникам В этих случаях требуется, чтобы при больших нагрузках скорость резко уменьшалась, а вращающий момент (сила тяги) значительно увеличивался.

Скорость вращения последовательного двигателя можно регулировать путем изменения напряжения U на зажимах якоря или путем изменения магнитного потока. На рис. 5-65 показаны схемы: а) для регулирования путем изменения U при помощи реостата и б) для регулирования путем изменения потока. Так как обычно требуется понижение скорости вращения, то чаще применяют первый способ, который так же неэкономичен, как соответствующий способ регулирования скорости вращения двигателя с параллельным возбуждением.

Рис. 5-65. Схемы для регулирования скорости вращения двигателя с последовательным возбуждением.

 Для электрической тяги (например, для трамвая) применяются два одинаковых двигателя, установленных на одном и том же вагоне. В этом случае можно получить необходимое число ступеней скорости вращения (7–10) путем комбинирования последовательного и параллельного соединения двигателей вместе с регулировочными сопротивлениями.

д) Двигатель со смешанным возбуждением.

Схема двигателя со смешанным возбуждением представлена на рис. 5-66. Обычно последовательная обмотка включается согласно с параллельной таким образом, чтобы ее н.с. складывалась с н.с. параллельной обмотки В этом случае скорость вращения двигателя при увеличении нагрузки будет более резко падать, чем у двигателя с параллельным возбуждением и менее резко, чем у двигателя с последовательным возбуждением.

Рис. 5-66. Двигатель со смешанным возбуждением.

 Двигатели с параллельным возбуждением, имеющие возрастающую скоростную характеристику (пунктирная кривая на рис. 5-58), не могут работать устойчиво, поэтому они снабжаются последовательной обмоткой с небольшим числом витков, действующей согласно с параллельной обмоткой.

Число ее витков рассчитывается таким образом, чтобы получилась падающая скоростная характеристика, при которой работа двигателя становится устойчивой. Такая последовательная обмотка называется стабилизирующей.

На главную