발전기 시스템 — DC 모터

다양한 공작 기계는 종종 자속을 조정하여 제공할 수 있는 것보다 더 넓은 범위에 걸쳐 구동 속도를 무단계로 제어해야 합니다. 병렬 여기가 있는 DC 모터… 이 경우 더 복잡한 전기 구동 시스템이 사용됩니다.

무화과에서. 도 1은 발전기-모터 시스템(G-D로 약칭)에 따른 조정 가능한 전기 드라이브의 다이어그램을 보여준다. 이 시스템에서 유도 전동기(IM)는 독립적으로 여자된 직류 발전기(G)와 병렬 여자 저전력 직류 발전기인 여자기(B)를 연속적으로 회전시킨다.

DC 모터 D는 기계의 작동 본체를 구동합니다. 발전기(OVG)와 모터(ATS)의 여자 권선은 여자기(B)에 의해 공급된다. 가변 저항(rheostat) 1에 의해 발전기(G)의 여자 회로의 저항을 변경함으로써 모터(D)의 전기자에 인가되는 전압이 변경되고, 따라서 모터의 속도가 조절됩니다. 이 경우 가변저항기 2가 제거되었기 때문에 모터는 완전하고 일정한 자속으로 작동합니다.

전압 U가 변하면 속도는 n0 이상적인 모터 유휴 속도 D로 변합니다. 모터 자속과 전기자 회로 저항은 변하지 않으므로 기울기 b는 일정하게 유지됩니다. 따라서 서로 다른 U 값에 해당하는 직선형 기계적 특성은 서로 아래에 있고 서로 평행합니다 (그림 2).

쌀. 1. 시스템 제너레이터 - DC 모터(dpt)

쌀. 2. 발전기의 기계적 특성 - DC 모터 시스템

G-D 시스템에서 발전기의 일정한 여기 전류에서 전압 U는 종속성에 따라 부하가 증가함에 따라 감소하기 때문에 일정한 네트워크에서 공급되는 동일한 전기 모터의 특성보다 기울기가 더 큽니다.

예를 들어 및 rg - e, 각각. 등. pp. 및 발전기의 내부 저항.

비동기 모터와 유사하게 다음을 나타냅니다.

이 값은 부하가 0에서 공칭으로 증가할 때 엔진 속도의 감소를 나타냅니다. 병렬 기계적 특성

이 값은 n0이 감소함에 따라 증가합니다. sn 값이 크면 임의의 부하 변동에 따라 지정된 절삭 조건이 크게 변경됩니다. 따라서 전압 조정 범위는 일반적으로 5:1 미만입니다.

모터의 정격 전력이 감소함에 따라 모터 양단의 전압 강하가 증가하고 기계적 특성이 더 가파르게 됩니다. 이러한 이유로 G-D 시스템의 전압 조정 범위는 전력이 감소함에 따라 감소합니다(1kW 미만의 전력에서 3:1 또는 2:1).

발전기의 자속이 감소함에 따라 전기자 반응의 감자 효과가 전압에 더 큰 영향을 미칩니다. 따라서 낮은 엔진 속도와 관련된 특성은 실제로 기계적 특성보다 기울기가 더 큽니다.

제어 범위의 확장은 발전기의 전체 흐름에서 생성된 가변 저항 2(그림 1 참조)를 통해 모터 D의 자속을 줄임으로써 이루어집니다. 이 속도 조절 방법은 자연 상태 이상의 특성에 해당합니다. 하나(그림 2 참조).

두 방법의 제어 범위의 곱과 동일한 전체 제어 범위는 (10 - 15)에 도달합니다. 1. 전압 조정은 일정한 토크 제어입니다(모터의 자속이 변하지 않기 때문에). 모터 D의 자속을 변경하여 조절하는 것은 일정한 전력 조절입니다.

모터를 시동하기 전에 D 가변 저항기 2(그림 1 참조)가 완전히 제거되고 모터 플럭스가 가장 높은 값에 도달합니다. 그런 다음 가변 저항기 1은 발전기 G의 여자를 증가시킵니다. 이로 인해 전압이 증가하고 모터 D의 속도가 증가합니다. 코일 OVG가 여자기 B의 전체 전압 UB에 즉시 연결되면 인덕턴스와 활성 저항이 있는 회로에서와 같이 코일의 전류가 증가합니다.

여기서 rv는 여기 코일의 저항이고 LB는 인덕턴스입니다(자기 회로의 포화 효과는 무시).

무화과에서. 도 3에서, a(곡선 1)는 여자 전류의 시간 의존성을 그래프로 나타낸다. 여기 전류는 점진적으로 증가합니다. 증가율은 비율에 의해 결정됩니다.

여기서 Tv는 발전기 여자 권선의 전자기 시정 수입니다. 그것은 시간의 차원을 가지고 있습니다.

쌀. 3. G-D 시스템에서 여기 전류 변경

시동 시 발전기 전압의 변화는 여기 전류의 변화와 거의 동일한 특성을 가집니다. 이렇게 하면 가변 저항 1이 제거된 상태에서 모터가 자동으로 시작할 수 있습니다(그림 1 참조).

발전기의 여자 전류의 증가는 종종 여자 권선에 공칭을 초과하는 전압을 초기 순간에 적용하여 가속 (강제)됩니다.그런 다음 여자 증가 프로세스는 곡선 2를 따라 계속됩니다 (그림 3 참조, a ). 코일의 전류가 정격 전압에서 정상 상태 여자 전류와 같은 Iv1에 도달하면 여자 코일의 전압이 공칭으로 감소합니다. 공칭에 대한 여기 전류의 상승 시간이 감소합니다.

발전기의 여자를 강제하기 위해 여자 전압 V(그림 1 참조)는 발전기 여자 코일의 공칭 전압보다 2-3배 높게 선택되고 추가 저항 4가 회로에 도입됩니다. …

발전기-모터 시스템은 회생 제동을 가능하게 합니다. 멈추려면 전기자의 전류가 방향을 바꿀 필요가 있습니다. 토크도 부호가 바뀌고 주행하는 대신 제동이 됩니다. 정지는 모터 가변 저항기 2의 자속이 증가하거나 가변 저항기 1로 발전기 전압이 감소할 때 발생합니다. 등. c.모터의 E가 발전기의 전압 U보다 높아진다.이 경우 모터 D는 발전기 모드에서 작동하고 움직이는 질량의 운동 에너지에 의해 회전하도록 구동되고 발전기 G는 모터 모드에서 작동하여 IM 기계를 초동기 속도로 회전시키면서 동시에 발전기 모드로 전환하고 네트워크에 전원을 공급합니다.

가감 저항기 1과 2에 영향을 주지 않고 재생 제동을 수행할 수 있습니다. 간단히 발전기 여자 회로(예: 스위치 3)를 열 수 있습니다. 이 경우 발전기의 여자 권선과 저항 6으로 구성된 폐쇄 회로의 전류는 점차 감소합니다.

여기서 R은 저항 6의 저항입니다.

이 방정식에 해당하는 그래프는 그림 1에 나와 있습니다. 3, 나. 이 경우 발전기 여자 전류의 점진적인 감소는 가변 저항기 1의 저항 증가와 동일하며(그림 1 참조) 회생 제동을 유발합니다. 이 회로에서 발전기의 여자 권선과 병렬로 연결된 저항기(6)는 방전 저항기이다. 여자 회로의 갑작스러운 비상 중단 시 여자 권선 절연이 손상되지 않도록 보호합니다.

여기 회로가 중단되면 기계의 자속이 급격히 감소하여 여기 코일의 회전에서 e를 유도합니다. 등. c. 자체 인덕턴스가 너무 커서 권선 절연이 파손될 수 있습니다. 방전 저항기(6)는 e. 등. c. 필드 코일의 자체 유도는 자속 감소를 늦추는 전류를 유도합니다.

방전 저항 양단의 전압 강하는 계자 코일 양단의 전압과 같습니다.방전 저항 값이 낮을수록 회로가 끊어졌을 때 여기 코일의 전압이 낮아집니다. 동시에 방전 저항의 저항 값이 감소하면 정상 모드에서 지속적으로 흐르는 전류와 손실이 증가합니다. 방전 저항 값을 선택할 때 두 가지 조항을 모두 고려해야 합니다.

발전기의 여자 권선이 꺼진 후 잔류 자성으로 인해 작은 전압이 단자에 남아 있습니다. 이로 인해 모터가 크리프 속도로 알려진 속도로 천천히 회전할 수 있습니다. 이 현상을 없애기 위해 발전기의 여자 권선을 여자에서 분리한 후 발전기의 단자에 연결하여 잔류 자기의 전압이 발전기의 여자 권선에 감자 전류를 발생시킵니다.

전기 모터 D를 역전시키기 위해 발전기 OVG G의 여자 코일 전류 방향은 스위치 3(또는 다른 유사한 장치)을 사용하여 변경됩니다. 코일의 상당한 인덕턴스로 인해 여자 전류가 점차 감소하고 방향이 바뀌며 점차 증가합니다.

고려된 시스템에서 모터의 시동, 정지 및 역회전 프로세스는 전기자에 포함된 가변 저항을 사용하지 않고 수행되기 때문에 매우 경제적입니다. 작은 계자 전류만 제어하는 ​​가볍고 컴팩트한 장비를 사용하여 모터를 시작하고 감속합니다. 따라서 이 "제너레이터-DC 모터" 시스템은 시동, 제동 및 반전이 빈번한 작업에 사용하는 것이 좋습니다.

모터-제너레이터-DC 시스템의 주요 단점은 상대적으로 효율이 낮고 비용이 높으며 시스템에 많은 수의 전기 기계가 있기 때문에 번거롭다는 것입니다. 시스템 가격은 동일한 전력을 가진 비동기 농형 모터의 가격을 8~10배 초과합니다. 더욱이 이와 같은 전기 구동 시스템 많은 공간이 필요합니다.