Брандина Электрические машины (529639), страница 14
Текст из файла (страница 14)
При этом можноосуществлять управление в зависимости от нескольких величин(например, от частоты вращения и тока якоря двигателя прокатногостана и т.п.).Качество ЭМУ характеризуется добротностьюКР.ТВ современных ЭМУ постоянная времени Т обмоток составляютсотые доли секунды для маломощных ЭМУ (до 1 кВт) и десятыедоли секунды для ЭМУ мощностью свыше 10 кВт, а коэффициентусиления Kр может достигать сотни тысяч.КД =4.3.2. Одноступенчатые и двухступенчатые ЭМУПростейшим ЭМУ является обычный генератор постоянного тока снезависимым возбуждением (рис. 4.13, а) с одной ступенью усилениямощности - от обмотки возбуждения (управления) к обмотке якоря.Входнаяэлектрическаямощностьвозбуждения(управления)значительно меньше, чем выходная мощность якорной цепи.Коэффициент усиления по мощности составляет Кр = 10...50.Рассмотрим, каким образом можно повысить коэффициент усиления Кртакого ЭМУ.
Входная мощность управления PУ = iУ2 RУ .Выходная мощность обмотки якоряP = I 2 RНГ =E2RНГ.RНГ = СE2Ф 2 n 22( R + RНГ )( R + RНГ ) 2При согласованной нагрузке сопротивление нагрузки RНГ выбираетсяравным сопротивлению якорной цепи R: RНГ= R.Магнитный поток и ток возбуждения связаны соотношениемФ = λ iУ ,где λ- магнитная проводимость магнитной цепи .ТогдаP С E2 λ 2 n 2 1.(4.27)=⋅KP =PУRУ4RТаким образом, для повышения Кр следует повысить частотувращения генератора n и увеличить магнитную проводимость λ. Длядостижения последнего машину изготовляют с равномерным воздушнымзазором малой величины и ненасыщенной магнитной системой.Уменьшение сопротивлений RУ и R также ведет к росту КР , но приэтом увеличивается постоянная времени цепи T= L / R, уменьшаетсябыстродействие и добротность ЭМУ.В целях повышения КР до 50...100 применяют специальные генераторы cшихтованной магнитной системой (не только якорь, но и полюса,станина),что уменьшает влияние вихревых токов в переходных режимахработы.
Для улучшения коммутации ЭМУ снабжается дополнительными полюсами, увеличенным число пазов якоря и коллекторныхпластин.Положительные свойства одноступенчатого ЭМУ независимоговозбуждения - простота конструкции, надежность в работе, невысокаястоимость. Недостатки - невысокий коэффициент усиления исравнитель- но большая постоянная времени Т.Для увеличения Кр применяют каскадные ЭМУ, обычно двухступенчатыеЭМУ.Двухступенчатые (двухкаскадные) усилители представляют собойкаскадное соединение двух генераторов. Обмоткой управленияявляется обмотка возбуждения первого генератора 1.
Якорь генератора1 питает обмотку возбуждения второго генератора 2, цепь якорякоторого является выходной цепью, подключаемой к управляемомуобъекту. Обе машины располагаются в общем корпусе. Общийкоэффициент усиления при этом равен произведению коэффициентовусиления отдельных ступеней и может достигать значения Кр = 10000.4.3.3. ЭМУ поперечного поляЭМУ поперечного поля получили широкое распространение в системахуправления не только как усилители мощности, но также в качествеуправляемых генераторов, возбудителей и подвозбудителей крупныхэлектрических машин.Конструктивно ЭМУ поперечного поля выполняется в виденеявнополюсной машины с двумяполюсами (рис. 4.20) [2].Неявнополюсной такая конструкцияназывается потому, что вконструктивном отношении полюса2 на статоре выражены нечетко.0бмотки управления 1 уложены вбольшие пазы и создают магнитныйпоток, действующий по продольнойоси.
Для улучшения коммутации взоне рабочих щеток по продольнойоси выполняют два больших зуба,которые играют роль добавочныхполюсов. В прилегающих к нимувеличенных пазах расположенаРис. 4. 20обмотка добавочных полюсов 6 ипоперечная подмагничивающаяобмотка 4. Компенсационная обмотка 3 служит для компенсации поляякоря.В отличии от обычного генератора эта конструкция имеет двакомплекта щеток: кроме обычных поперечных щеток, имеются такжепродольные щетки, причем поперечные щетки замкнуты накоротко иличерез сопротивление небольшой величины. Приводной двигатель и ЭМУнаходятся чаще всего в одном корпусе (при мощностях до 1,5 кВт).Электрическая схема ЭМУ и диаграмма магнитных потоков показанына рис.
4.21.Рис. 4.21Рис.4.22Управляющий сигнал Iу, поступая в цепь управления, создаетмагнитный поток Фу, направленный по продольной оси генератора. Привращении якоря магнитный поток Фу наводит в проводниках якоря ЭДСЕq, приложенную к поперечным щеткам. Полярность ЭДС Еq зависит отполярности управляющего сигнала и направления вращения якоря. Поддействием ЭДС Еq в проводниках якоря, коммутируемых поперечнымищетками, образуется весьма большой ток Iq, так как внутреннеесопротивление короткозамкнутой поперечной цепи мало. Этот токсоздает магнитный поток Фq, направленный вдоль поперечной осиЭМУ.
В обычных машинах поток, создаваемый полем якоря невелик, таккак магнитная проводимость вдоль поперечной оси в межполюсномпромежутке мала. В рассматриваемой неявнополюсной конструкциивоздушный зазор по всей окружности практически одинаков и магнитнаяпроводимость вдоль поперечной оси велика. Поэтому ток Iq создаетзначительный магнитный поток Фq >> Фу. Поток Фq наводитвпроводниках вращающегося якоря ЭДС Еd , приложенную к продольнымщеткам. Полярность Еd зависит только от полярности управляющегосигнала / у и не зависит от направления вращения якоря, что в случаепараллельной работы с аккумуляторной батареей является важнымсвойством ЭМУ.При протекании тока нагрузки Iн по рабочей цепи обмотки якорясоздается магнитный поток якоря Фя, направленный по продольной осинавстречу потоку Фу обмотки управления.
При этом поток Фяразмагничивает магнитную систему, резко уменьшая суммарныймагнитный поток по продольной оси. Выходное напряжение можетупасть почти до нулядаже при малых токах нагрузки. Чтобыскомпенсировать влияние реакции якоря по продольной оси, в пазах поокружности статора размещают компенсационную обмотку (КО).
Онавключается последовательно в рабочую цепь нагрузки так, чтомагнитодвижущая сила (МДС) компенсационной обмотки направленавстречно МДС якоря и создает встречный магнитный поток. При этомдля нагруженного ЭМУ магнитный поток по продольной оси Фд можнопредставить в виде трех составляющих (рис. 4. 21)Фд = Фу - (Фя - Фк),где Фу - магнитный поток, создаваемый током управляющей обмотки;ФЯ - магнитный поток продольной реакции якоря; Фк - магнитный поток,создаваемый КО и обмоткой дополнительных полюсов.Если Фк = Фя, то компенсация полная (критическая) и продольныйпоток ЭМУ создается только током управления. Если Фк < Фя, то в ЭМУимеет место недокомпенсация потока Фя, а при Фк > Фя - его перекомпенсация.
В первом случае выходной сигнал ЭМУ уменьшается за счетнедокомпенсации потока продольной реакции якоря, а во втором увеличивается за счет его перекомпенсации. В связи с этим влияние КОна свойства ЭМУ можно рассматривать как влияние жесткой внутреннейобратной связи: отрицательной - при недокомпенсации потока Фя иположительной - при его перекомпенсации.Поток продольной реакции якоря в десятки и сотни раз большепотока управления Фу, поэтому небольшая неточность в расчете КОможет при-вести к значительному изменению ЭДС Еd при изменениитока нагрузки. КО обычно выполняется с числом витков несколькобольшим необходимого, а регулировка степени компенсации Кк = Фк / Ф яосуществляется с помощью сопротивления Rк, включенногопараллельно КО (рис. 4.21).
Компенсацию необходимо производить сочень большой точностью, поскольку при перекомпенсации возможносамовозбуждение ЭМУ как генератора последовательного возбужденияи потеря его управляемости, поэтому коэффициент компенсации Ккустанавливают не более 0,95.По принципу действия ЭМУ поперечного поля аналогичен каскадномусоединению двух генераторов, когда выход одного из них включается наобмотку возбуждения другого. Первому каскаду усиления соответствуетсочетание обмотка управления - короткозамкнутая цепь якоря; второмукаскаду: короткозамкнутая цепь - рабочая цепь якоря. Соответственнокоэффициент усиления ЭМУ поперечного поля равен произведениюкоэффициентов усиления двух ступеней усиления.Как видно из выражения (4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
