3. Статические характеристики электропривода постоянного тока по системе "Генератор-двигатель"

В этой системе, обозначающейся сокращенно Г-Д, рабочий двигатель постоянного тока (рис. 7) получает питание от отдель­ного управляемого генератора Г, который приводится во вращение механическим или электрическим двигателем СД, т. е. используется электромашинный преобразователь, состоящий из приводного двига­теля СД и генератора Г.

Таким образом, для привода рабочего механизма РМ устанавли­вают три электрические машины почти одинаковой мощности. Однако значительные первоначальные затраты на электрооборудова­ние окупаются большими эксплуатационными преимуществами.

Обмотки возбуждения генератора и рабочего двигателя питаются от независимого источника постоянного тока, в качестве которого может быть использован возбудитель 5, располо­женный на одном валу с генератором Г.

В системе Г-Д любой режим рабочего двигателя (пуск, торможение, регу­лирование скорости) может быть получен изменением величины и знака подво­димого к зажимам рабо­чего двигателя напряже­ния U. Оно равно напря­жению на щетках генера­тора, отличающемуся от его э.д.с. Е_г на величину падения напряжения в ак­тивном сопротивлении R_г якоря генератора:

U = Е_г – I_яR_г.

Рисунок 7. Схема электропривода по системе Г-Д

Следовательно, восполь­зовавшись выражением (4) и подставив в него найденное значение U, получим анали­тическое выражение электромеханической характеристики двига­теля в системе Г-Д:

. (28)

Тогда уравнение механической характеристики:

(29)

Как видно из выражений (28) и (29), пограничная скорость двигателя определяется величинами э.д.с. Е_г генератора и магнит­ного потока Ф_д двигателя

(30)

а перепад скорости вращения – нагрузкой двигателя и суммарным сопротивлением якорных цепей генератора и двигателя R=R_г+R_д

. (31)

Сравнение (13) с (31) показывает, что в системе Г-Д жест­кость характеристик меньше жесткости естественной характеристики двигателя.

Скорость вращения двигателя при неизменной нагрузке на валу пропорциональна э.д.с. Е_г. Величина этой э.д.с. согласно (2) зависит от скорости вращения генератора и его магнитного потока Ф_г который при ω_г = const определяется величиной тока I_в.г в обмотке возбуждения генератора или ее намагничивающей силой, равной F_в.г=I_в.г_в· Поэтому при работе с ненасыщенной магнитной систе­мой и ω_г = const можно считать э.д.с. генератора пропорциональ­ной току возбуждения

Е_г = с_гI_в.г (32)

Подставляя это выражение в (29), найдем

. (33)

т. е. скорость вращения двигателя является функцией тока воз­буждения генератора. Следовательно, изменяя ток I_в.г или напряже­ние U_в = I_в.гR_в.г, приложенное к обмотке возбуждения генератора, можно регулировать скорость вращения двигателя Д. При этом характеристики двигателя представляют собой семейство параллель­ных прямых, жесткость которых остается неизменной (рис. 8).

Рисунок 8. Механические характеристики двигателя независимого

воз­буждения в системе Г-Д

Реверсирование двигателя осуществляется изменением направле­ния тока в обмотке возбуждения генератора. При этом меняется полярность напряжения на щетках генератора, а следовательно, изменяется и направление вращения двигателя Д.