Sistema gerador - motor DC

Várias máquinas-ferramenta geralmente exigem controle contínuo da velocidade de acionamento em uma faixa mais ampla do que pode ser fornecida pelo ajuste do fluxo magnético. Motor DC com excitação paralela… Nesses casos, sistemas de acionamento elétrico mais complexos são usados.

Na fig. 1 mostra um diagrama de um acionamento elétrico ajustável de acordo com um sistema gerador-motor (abreviado G — D). Neste sistema, um motor de indução IM gira continuamente um gerador CC de excitação independente G e um excitador B, que é um gerador CC de baixa potência com excitação paralela.

O motor DC D aciona o corpo de trabalho da máquina. Os enrolamentos de excitação do gerador OVG e do motor ATS são alimentados pelo excitador B. Ao alterar a resistência do circuito de excitação do gerador G pelo reostato 1, a tensão aplicada à armadura do motor D é alterada e, portanto, o velocidade do motor é regulada. Nesse caso, o motor opera com fluxo total e constante porque o reostato 2 foi removido.

Quando a tensão U muda, a velocidade muda n0 velocidade de marcha lenta ideal do motor D. Como o fluxo do motor e a resistência do circuito de armadura não mudam, a inclinação b permanece constante. Portanto, as características mecânicas retilíneas correspondentes a diferentes valores de U estão localizadas uma abaixo da outra e paralelas entre si (Fig. 2).

Arroz. 1. Gerador do sistema - motor DC (dpt)

Arroz. 2. Características mecânicas do gerador - sistema de motor DC

Eles têm uma inclinação maior que as características do mesmo motor elétrico alimentado pela rede constante, pois no sistema G - D a tensão U em uma corrente de excitação constante do gerador diminui com o aumento da carga de acordo com a dependência:

onde por exemplo e rg — e, respectivamente. etc. pp. e a resistência interna do gerador.

Por analogia com motores assíncronos, denotamos

Este valor caracteriza a diminuição da rotação do motor quando a carga passa de zero para nominal. Para características mecânicas paralelas

Este valor aumenta à medida que n0 diminui. Em grandes valores de sn, as condições de corte especificadas mudarão significativamente com flutuações de carga aleatórias. Portanto, a faixa de regulação de tensão é geralmente menor que 5:1.

À medida que a potência nominal dos motores diminui, a queda de tensão nos motores aumenta e as características mecânicas tornam-se mais acentuadas. Por esta razão, a faixa de regulação de tensão do sistema G -D é reduzida à medida que a potência diminui (para potências inferiores a 1 kW a 3:1 ou 2:1).

À medida que o fluxo magnético do gerador diminui, o efeito de desmagnetização de sua reação de armadura afeta sua tensão em maior extensão. Portanto, as características associadas a baixas rotações do motor, na verdade, têm uma inclinação maior do que as características mecânicas.

A expansão da faixa de controle é conseguida reduzindo o fluxo magnético do motor D por meio do reostato 2 (ver Fig. 1), produzido na vazão total do gerador. Este método de regulação de velocidade corresponde a características localizadas acima do natural um (ver Fig. 2).

A faixa de controle total, igual ao produto das faixas de controle de ambos os métodos, atinge (10 — 15): 1. A regulação de tensão é um controle de torque constante (uma vez que o fluxo magnético do motor permanece inalterado). A regulação por alteração do fluxo magnético do motor D é uma regulação de potência constante.

Antes de ligar o motor, o reostato D 2 (ver Fig. 1) é completamente removido e o fluxo do motor atinge o valor mais alto. Então o reostato 1 aumenta a excitação do gerador G. Isso faz com que a tensão aumente e a velocidade do motor D aumente. Se a bobina OVG for conectada imediatamente à tensão total UB do excitador B, a corrente nela, como em qualquer circuito com indutância e resistência ativa, aumentará:

onde rv é a resistência da bobina de excitação, LB é sua indutância (despreze o efeito da saturação do circuito magnético).

Na fig. 3, a (curva 1) mostra um gráfico da dependência da corrente de excitação no tempo. A corrente de excitação aumenta gradualmente; a taxa de aumento é determinada pela razão

onde Tv é a constante de tempo eletromagnética do enrolamento de excitação do gerador; tem a dimensão do tempo.

Arroz. 3. Alteração da corrente de excitação no sistema G-D

A mudança na tensão do gerador na partida tem aproximadamente o mesmo caráter que a mudança na corrente de excitação. Isso permite que o motor dê partida automaticamente com o reostato 1 removido (consulte a Fig. 1).

O aumento da corrente de excitação do gerador é frequentemente acelerado (forçado) aplicando no momento inicial ao enrolamento de excitação uma tensão superior à nominal. Então o processo de aumento da excitação continuará ao longo da curva 2 (ver Fig. 3, a ). Quando a corrente na bobina atinge Iv1, igual à corrente de excitação em estado estacionário na tensão nominal, a tensão da bobina de excitação é reduzida ao nominal. O tempo de subida da corrente de excitação ao nominal é reduzido.

Para forçar a excitação do gerador, a tensão do excitador V (ver Fig. 1) é selecionada 2-3 vezes maior que a tensão nominal da bobina de excitação do gerador e um resistor adicional 4 é introduzido no circuito. …

O sistema gerador-motor permite a frenagem regenerativa. Para parar, é necessário que a corrente na armadura mude de direção. O torque também vai mudar de sinal e ao invés de dirigir, vai virar frenagem. A parada ocorre quando o fluxo magnético do reostato do motor 2 aumenta ou quando a tensão do gerador diminui com o reostato 1. Em ambos os casos, por ex. etc. c. E do motor torna-se maior que a tensão U do gerador.Nesse caso, o motor D opera no modo gerador e é acionado em rotação pela energia cinética das massas em movimento, e o gerador G opera no modo motor, girando a máquina IM em velocidade supersíncrona, que ao mesmo tempo muda para o modo gerador e fornece energia para a rede.

A frenagem regenerativa pode ser feita sem afetar os reostatos 1 e 2. Você pode simplesmente abrir o circuito de excitação do gerador (por exemplo, interruptor 3). Nesse caso, a corrente em um circuito fechado que consiste no enrolamento de excitação do gerador e no resistor 6 diminuirá gradualmente

onde R é a resistência do resistor 6.

O gráfico correspondente a esta equação é mostrado na Fig. 3, b. Uma diminuição gradual na corrente de excitação do gerador neste caso é equivalente a um aumento na resistência do reostato 1 (ver Fig. 1) e causa frenagem regenerativa. Neste circuito, o resistor 6 conectado em paralelo com o enrolamento de excitação do gerador é um resistor de descarga. Ele protege o isolamento do enrolamento de excitação contra danos em caso de interrupção repentina de emergência do circuito de excitação.

Quando o circuito de excitação é interrompido, o fluxo magnético da máquina diminui drasticamente, induz e nas voltas da bobina de excitação. etc. c. a auto-indutância é tão grande que pode causar a quebra do isolamento do enrolamento. O resistor de descarga 6 cria um circuito no qual e. etc. c. a auto-indução da bobina de campo induz uma corrente que retarda a diminuição do fluxo magnético.

A queda de tensão no resistor de descarga é igual à tensão na bobina de campo.Quanto menor o valor da resistência de descarga, menor a tensão da bobina de excitação quando o circuito é interrompido. Ao mesmo tempo, com uma diminuição no valor da resistência do resistor de descarga, a corrente que flui continuamente através dele no modo normal e as perdas aumentam. Ambas as provisões devem ser consideradas ao selecionar o valor da resistência de descarga.

Depois que o enrolamento de excitação do gerador é desligado, uma pequena tensão permanece em seus terminais devido ao magnetismo residual. Isso pode fazer com que o motor gire lentamente no que é conhecido como velocidade lenta. Para eliminar esse fenômeno, o enrolamento de excitação do gerador, após ser desconectado da excitatriz, é conectado aos terminais do gerador para que a tensão do magnetismo residual cause uma corrente de desmagnetização no enrolamento de excitação do gerador.

Para inverter o motor elétrico D, a direção da corrente na bobina de excitação do gerador OVG G é alterada usando a chave 3 (ou outro dispositivo semelhante). Devido à indutância significativa da bobina, a corrente de excitação diminui gradualmente, muda de direção e depois aumenta gradualmente.

Os processos de partida, parada e reversão do motor no sistema considerado são altamente econômicos, pois são realizados sem a utilização de reostatos inclusos na armadura. O motor é acionado e desacelerado por meio de equipamentos leves e compactos que controlam apenas pequenas correntes de campo. Portanto, este sistema "gerador - motor DC" é recomendado para trabalhos com partidas, frenagens e reversões frequentes.

As principais desvantagens do sistema motor-gerador-CC são eficiência relativamente baixa, alto custo e incômodo devido à presença de um grande número de máquinas elétricas no sistema. O preço do sistema excede o preço de um motor assíncrono de gaiola de esquilo com a mesma potência 8 - 10 vezes. Além disso, tal sistema de acionamento elétrico requer muito espaço.