5 Электрическая часть силового канала эп. Основные элементы электрической части силового канала эп и их классификация

Электрическая часть силового канала включает в себя устройства или совокупность устройств, предназначенных для связи электромеханического преобразователя с электрической сетью промышленного назначения.

Основными элементами являются

1. Согласующее устройство (входное устройство);

2. Преобразовательное устройство.

В качестве согласующих устройств, как правило, используют силовые трансформаторы, реже трансформаторы тока и напряжения или специальные трансформаторы.

Преобразовательные устройства предназначены для преобразования переменного трехфазного напряжения питающей сети в напряжение или ток требуемой формы и с необходимыми выходными параметрами.

Преобразовательные устройства классифицируют по следующим признакам

1. По способу преобразования

1. электромашинные преобразователи;

2. статические (вентильные) преобразователи.

2. По роду тока и напряжения

   1. преобразователи постоянного тока и напряжения (генераторы постоянного тока, импульсные преобразователи постоянного тока, а также управляемые и неуправляемые выпрямители);

   2. преобразователи переменного тока и напряжения (импульсные регуляторы напряжения и тока, фазосдвигающие устройства, каскадные преобразователи, а также преобразователи частоты).

3. По числу звеньев преобразования

1. однозвенные преобразователи (непосредственные преобразователи);

2. многозвенные преобразователи (преобразователи с промежуточными звеньями).

4. По виду выходного параметра

1. преобразователи напряжения;

2. преобразователи тока;

3. преобразователи фазы;

4. преобразователи частоты.

Кроме того, электрическая часть силового канала ЭП может содержать помимо двух основных элементов, так называемые, согласующие устройства: сглаживающие фильтры (L-фильтр, C-фильтр или LC-фильтр), а также различные защитные элементы.

1. Электромашинные преобразователи в эп с дпт

Предназначены для преобразования электрической энергии трехфазной питающей сети в электрическую энергию постоянного напряжения с постоянными средними выходными значениями или с изменяющимися средними значениями.

При этом качество выходных параметров зависит от, так называемого, эквивалентного числа фаз преобразовательного устройства, а также от коэффициента сглаживания выходного фильтра.

В качестве электромашинных преобразователей в ЭП с ДПТ используют генераторы постоянного тока независимого или параллельного возбуждения.

Схема электромашинного преобразователя представлена на рис. 5.1.

+

-

Е_Г

I_B

R_B

-

+

ω

ОВ

R_Г

Рисунок 5.1 – Схема электромашинного преобразователя

В качестве приводного двигателя, скорость которого не регулируется, целесообразно использовать в ЭП низкой мощности АД с КЗ ротором, а в приводах большой мощности – СД.

Вал генератора связан с валом приводного двигателя. Выходным параметром преобразователя является ЭДС генератора Е_Г. Как известно ЭДС генератора постоянного тока зависит от магнитного потока возбуждения и угловой скорости с которой приводится во вращение генератор (Е_Г=kФω).

Регулирование выходного параметра Е_Г в рассматриваемом преобразователе осуществляется с помощью изменения магнитного потока возбуждения при изменении тока возбуждения, который изменяется воздействием на реостат R_В (рис. 5.1).

Если к зажимам генератора не подключена нагрузка, то напряжение на его зажимах численно равно ЭДС генератора (U≈Е_Г).

Если к зажимам генератора подключить сопротивление нагрузки R_Н, то напряжение на зажимах генератора будет равно

.

Если в качестве нагрузки используется якорная цепь ДПТ, т. е. R_Н=R_Д, то уравнение регулировочной характеристики электромашинного преобразователя будет иметь вид

где Ф_Г – магнитный поток генератора.

В этом случае уравнение регулировочной характеристики ДПТ НВ, подключенного к рассмотренному преобразователю, будет иметь вид

где Ф – магнитный поток двигателя.

Семейство механических характеристик при различных значениях сопротивления возбуждения приведено на рис. 5.2.

Рисунок 5.2 – Семейство механических характеристик при различных значениях сопротивления возбуждения

Искусственные характеристики системы генератор-двигатель реализуются при увеличении (введении) регулировочного реостата в цепи возбуждения R_В. При увеличении R_В, уменьшается магнитный поток генератора и как следствие уменьшается ЭДС на зажимах генератора и соответственно уменьшается напряжение на зажимах двигателя, следовательно, уменьшается угловая скорость холостого хода.

При этом семейство регулировочных характеристик будет состоять из прямых, параллельных естественной характеристике системы Г-Д, так как перепад скоростей Δω, при увеличении сопротивления возбуждения R_В не изменяется.

Преимущества электромашинных преобразовательных устройств:

• Большие функциональные возможности;

• Стабильность работа ЭП на разных скоростях;

• Возможность работы в электроприводах при малых и больших нагрузках на различных скоростях вращения;

• Отсутствие отрицательного (загрязняющего) влияния на питающую сеть;

• Синусоидальность формы выходного напряжение (главное преимущество).

Недостатки:

• Неудовлетворительные по сравнению со статическими преобразователями массогабаритные показатели;

• Наличие большого количества вращающихся частей;

• Низкий КПД системы;

• Большая установленная мощность.