Регулируемых электроприводах

От выпрямителей часто требуется не только преобразовывать переменное напряжение в постоянное, но и плавно изменять значение выпрямленного напряжения. Управлять выпрямленным напряжением можно как в цепи переменного напряжения, так и в цепи выпрямленного тока. При управлении в цепи переменного напряжения применяют специальные регулируемые трансформаторы (автотрансформаторы, трансформаторы с подмагничиванием сердечника постоянным током и др.), реостаты или потенциометры. Однако подобные способы управления выпрямленным напряжением (током) при их относительной простоте имеют существенный недостаток, связанный с низким к.п.д. Такие регуляторы имеют, как правило, большие массу, габариты и стоимость.

В зависимости от мощности и напряжения регулируемые трансформаторы имеют различные схемы соединения обмоток и диапазоны регулирования. На 3.32 показана принципиальная схема включения обмоток и переключателей ответвления трансформаторов. Они имеют первичные (35, 10 и 6 кВ), вторичные (11; 0,4; 0,23 кВ) напряжения и выполняются на мощность до 630 кВ-А. Регулирование напряжения таких трансформаторов осуществляется шестью ступенями по 2,5% от (/„„„ (от +10 до 5%) [4х( + 2,5%) и 2х(-2,5%)].

К регуляторам, изменяющим непосредственно выпрямленное напряжение, относятся активные сопротивления: реостаты и делители напряжения. К регуляторам, изменяющим питающее переменное напряжение, относятся активные сопротивления, реактивные сопротивления в виде дросселей с подвижным сердечником и дросселей насыщения, регулируемые трансформаторы и автотрансформаторы, трансформаторы, подмагничиваемые постоянным током.

и трехфазные вариаторы с двумя щетками для регулирования напряжения на двух нагрузочных сопротивлениях, не связанных по схеме. Основной недостаток рассмотренных выше контактных трансформаторов и автотрансформаторов — неудобство коммутации в рабочей цепи, связанное с искрообразованием и подгоранием контактов и щеток. Поэтому для регулирования больших мощностей применяют бесконтактные регулируемые трансформаторы и автотрансформаторы. В них все необходимые переключения или регулировки цепи происходят вне цепи потребителя.

Регулируемые трансформаторы с подмагничиванием постоянным током расходуют значительно больше активных материалов, чем обычные трансформаторы на ту же мощность, особенно при большой кратности регулирования.

Среди современных бесконтактных плавно регулируемых трансформаторов наряду с преобладающим развитием систем коммутации силовых обмоток мощными полупроводниковыми приборами в производственных конструкциях значительное место занимают плавно регулируемые трансформаторы с подмагничиванием благодаря более высокой надежности, относительно меньшей себестоимости и трудоемкости. Однако большая материалоемкость и худшие энергетические показатели подмагничиваемых трансформаторов ограничивают перспективы их применения и развития. В го же время реальная конкурентоспособность подмагничиваемых трансформаторов при использовании их в качестве стабилизаторов напряжения остается достаточно высокой. Из подмагничиваемых трансформаторов широкое промышленное использование имеют две конструкции:

Регулируемые трансформаторы с полупроводниковой коммутацией обмоток. В настоящее время в отечественной и зарубежной электротехнической практике имеется большое количество разработок схем и конструкций трансформаторно-полупроводниковых регуляторов напряжения, относящихся к следующим типам:

1) бесконтактные регулируемые трансформаторы дискретного типа, имеющие большое число регулировочных ответвлении, переключаемых в момент перехода коммутируемого тока через нулевое значение;

Кроме того, выпускаются регулируемые трансформаторы ТВД-3 и Т32-800 с переключением витков первичной и вторичной обмоток. Коэффициент трансформации этих трансформаторов может изменяться ступенями в широких пределах при настройке режима нагрева.

В зависимости от мощности и напряжения регулируемые трансформаторы имеют различные схемы соединения обмоток и диапазоны регулирования. На 3.6 показана принципиальная схема включения обмоток и переключателей ответвления для трансформаторов. Они имеют первичные напряжения 35, 10, 6 кВ; вторичные напряжения 0,69; 0,4; 0,23 кВ. Регулирование напряжения таких трансформаторов осуществляют шестью ступенями по 2,5% от иноы (от +10% до -5%) (4х( + 2,5%)и 2х(-2,5%)].

нагрузкой — РПН, Устройствами первого вида снабжают все трансформаторы; исключения из этого правила редки. Эти устройства позволяют обычно изменять коэффициент транформации в пределах ±5%. Устройства второго вида рассчитаны на изменение коэффициента трансформации в значительно более широких пределах - до 20%. Стоимость их выше. Применение получили также регулируемые трансформаторы, включаемые последовательно с главными трансформаторами (автотрансформаторами), не снабженными устройствами РПН.

Системы Г-Д и ТП-Д в настоящее время широко применяются в регулируемых электроприводах мехлнизмов нефтяной промишлонности (принврн см, в радделв 4 настоящего учебного пособия и в книгах ?"5»-20J ).

Асинхронные двигатели наиболее просты в изготовлении и наиболее дешевы, поэтому применение их в регулируемых электроприводах весьма перспективно. Однако до сих пор не найдено дешевой и экономичной системы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей, хотя известны десятки способов регулирования их частот вращения.

Однако для ряда электрических машин, работающих в различных регулируемых электроприводах, требуется рассчитать неустановившиеся тепловые процессы. Осуществление таких расчетов встречает большие трудности, и для их выполнения обычно приходится принимать электрическую машину или ее отдельные исследуемые части за однородное тело.

в устройствах с частым режимом холостого хода (например, выпрямитель для сварки) или в регулируемых электроприводах на электрическом транспорте — на 30— 50%.

Составляющая у4дин должна учитываться в реверсивных и регулируемых электроприводах. Ей соответствует момент

Машины постоянного тока находят широкое применение главным образом как двигатели в регулируемых электроприводах постоянного тока. Генераторы постоянного тока используются в качестве возбудителей для питания обмоток возбуждения мощных синхронных машин, цеховых сетей постоянного тока, для зарядки аккумуляторов и т. д.

Транзисторы большой мощности биполярные до 100 Вт и силовые с током коллектора до 100 А широко используются в преобразователях, переключающих и усилительных устройствах, в регулируемых электроприводах. Транзисторы соответствуют ТУ 16-729.308-81, ТУ 16-729.911-81 и другим стандартам и выпускаются в штыревом (транзисторы ТК142 от 40 до 63 А и ТК152 от 80 до 100 А) и фланцевом исполнении.

Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели конструктивно наиболее просты и надежны, получают широкое распространение в регулируемых электроприводах с автономными инверторами с ШИМ. Совершенствование двигателей происходит благодаря использованию новых материалов и способов интенсивного охлаждения. Перспективы применения асинхронных электродвигателей с фазным ротором связаны прежде всего с их использованием в машинах двойного питания.

Тахогенераторы постоянного тока серии ПТ и переменного тока серии ТТ применяются в регулируемых электроприводах средней и большой мощности при невысокой точности регулирования скорости. Они обладают низкими оборотными и полюсными пульсациями и высокой линейностью и стабильностью характеристик. Магнитная система тахогенераторов ПТ свободно расположена на валу посредством шариковых подшипников и фиксируется креплением к подшипниковому щиту приводного электродвигателя. Тахогенераторы с частотой вращения 600 мин"' и выше выполняются с добавочными полюсами. Тахогенераторы серий ПТ и ТТ имеют значительные размеры и массу, используются в основном как датчики скорости в мощных приводах прокатных станов, агрегатов бумажной, химической промышленности и как датчики скорости мощных турбоагрегатов.

В унифицированных системах автоматизированных электроприводов, представляемых на рынок различными фирмами в виде управляемых преобразователей или комплектных ЭП, предусматривается, как правило, раздельное регулирование электромагнитного момента и тока двигателя. В частотно-регулируемых электроприводах переменного тока осуществляют регулирование модуля потока статора или ротора. В любых случаях структуры контуров регулирования электромагнитных переменных являются закрытыми для пользователя и возможна только настройка параметров в режиме самонастройки или в результате ввода в систему информации о параметрах используемого электродвигателя.

Выравнивание нагрузки в регулируемых электроприводах. При конвейерах большой длины с многодвигательным электроприводом ставится задача автоматического регулирования отдельных двигателей с целью перераспределения нагрузки между ними и обеспечения равномерности натяжения ленты по ее длине. Это относится как к работе с установившейся скоростью движения ленты, так и к процессу пуска конвейера.