發電系統——直流電機

各種機床通常需要在比調整磁通量所能提供的範圍更廣的範圍內對驅動速度進行無級控制。 並聯勵磁直流電機......在這些情況下，使用更複雜的電力驅動系統。

在圖。圖 1 顯示了根據發電機-電動機系統（縮寫為 G-D）的可調電驅動器的示意圖。在該系統中，感應電動機IM連續旋轉獨立勵磁直流發電機G和勵磁機B，勵磁機B是並勵小功率直流發電機。

直流電機D驅動機器的工作體。發電機OVG和電動機ATS的勵磁繞組由勵磁機B供電，通過變阻器1改變發電機G勵磁迴路的阻值，改變施加在電動機D電樞上的電壓，從而電機的速度被調節。在這種情況下，由於移除了變阻器 2，電機以滿載且恆定的通量運行。

當電壓U改變時，轉速n0改變電機理想怠速D。由於電機磁通及其電樞迴路電阻不變，斜率b保持不變。因此，不同U值對應的直線力學特性是一個位於另一個下方且彼此平行（圖2）。

米。 1、系統發電機——直流電機（dpt）

米。 2、發電機的機械特性——直流電機系統

它們比從恆定網絡饋電的同一電動機的特性具有更大的斜率，因為在 G-D 系統中，發電機恆定勵磁電流下的電壓 U 根據依賴性隨著負載的增加而降低：

例如在哪裡和 rg-e，分別。 ETC。 pp. 和發電機的內阻。

通過類比異步電動機，我們表示

該值表徵了當負載從零增加到標稱值時發動機轉速的降低。對於並聯機械特性

該值隨著 n0 的減小而增加。在較大的 sn 值下，指定的切削條件將隨著隨機負載波動而顯著變化。因此，電壓調節範圍通常小於 5:1。

隨著電機額定功率的降低，電機兩端的電壓降增加，機械特性變得更陡峭。因此，G-D 系統的電壓調節範圍隨著功率的降低而降低（對於小於 1 kW 的功率為 3:1 或 2:1）。

隨著發電機磁通量的減小，其電樞反應的退磁作用會更大程度地影響其電壓。因此，與低發動機轉速相關的特性實際上比機械特性具有更大的斜率。

控制範圍的擴大是通過變阻器 2（參見圖 1）減少電機 D 的磁通量來實現的，該磁通量是在發電機的全流量下產生的。這種速度調節方法對應於位於自然之上的特性一個（見圖 2）。

總的控制範圍，等於兩種方法控制範圍的乘積，達到（10-15）： 1.電壓調節是恆轉矩控制（因為電機的磁通量保持不變）。通過改變電機D的磁通量進行調節是恆功率調節。

電機啟動前，D變阻器2（見圖1）完全去掉，電機磁通達到最高值。然後變阻器1增加發電機G的勵磁。這導致電壓增加並且電動機D的速度增加。如果線圈 OVG 立即連接到勵磁機 B 的全電壓 UB，則其中的電流，就像在任何具有電感和有源電阻的電路中一樣，將增加：

其中rv是勵磁線圈的電阻，LB是它的電感（忽略磁路飽和的影響）。

在圖。在圖3中，a(曲線1)表示勵磁電流的時間依賴性的曲線圖。勵磁電流逐漸增大；增長率由比率決定

式中 Tv 為發電機勵磁繞組的電磁時間常數；它具有時間維度。

米。 3.改變G-D系統中的勵磁電流

啟動時發電機電壓的變化與勵磁電流的變化具有大致相同的特性。這使得電機能夠在移除變阻器 1 的情況下自動啟動（見圖 1）。

發電機勵磁電流的增加通常通過在初始時刻向勵磁繞組施加超過標稱值的電壓來加速（強制）。然後增加勵磁的過程將沿著曲線 2 繼續（見圖 3，a ).當線圈中的電流達到 Iv1，等於額定電壓下的穩態勵磁電流時，勵磁線圈的電壓降低到標稱值。勵磁電流上升到標稱值的時間縮短了。

為了強制發電機勵磁，勵磁機電壓 V（見圖 1）選擇為發電機勵磁線圈標稱電壓的 2-3 倍，並在電路中引入一個附加電阻器 4。 ……

發電機-電動機系統可實現再生製動。要停止，電樞中的電流必須改變方向。扭矩也會改變符號，而不是驅動，它將變為製動。當電機變阻器 2 的磁通量增加或發電機電壓隨變阻器 1 降低時發生停止。在這兩種情況下，例如ETC。 c. 電動機的 E 變得高於發電機的電壓 U。在這種情況下，電機 D 以發電機模式運行並由運動質量的動能驅動旋轉，發電機 G 以電機模式運行，以超同步速度旋轉 IM 機器，同時切換到發電機模式和為網絡供電。

再生製動可以在不影響變阻器 1 和 2 的情況下完成。您可以簡單地打開發電機勵磁電路（例如開關 3）。此時，發電機勵磁繞組與電阻6組成的閉合電路中的電流會逐漸減小

其中 R 是電阻器 6 的阻值。

該方程對應的圖形如圖 1 所示。 3、乙。在這種情況下發電機的勵磁電流逐漸減小相當於變阻器1（見圖1）的電阻增加並引起再生製動。該電路中與發電機勵磁繞組並聯的電阻6為放電電阻。在勵磁電路突然緊急中斷時，它保護勵磁繞組絕緣不受損壞。

當勵磁電路中斷時，電機的磁通量急劇下降，在勵磁線圈的匝數中感應出e。 ETC。 c.自感很大，會引起繞組絕緣擊穿。放電電阻器6創建一個電路，其中e。 ETC。 c.勵磁線圈自感感應出電流，減緩磁通量的下降。

放電電阻兩端的電壓降等於勵磁線圈兩端的電壓。放電電阻值越小，斷路時勵磁線圈的電壓越低。同時，隨著放電電阻阻值的減小，常態下持續流過它的電流增加，其中的損耗增加。選擇放電電阻值時必須考慮這兩個規定。

發電機的勵磁繞組關斷後，由於剩磁，其端子處還殘留著很小的電壓。這會導致電機以所謂的爬行速度緩慢旋轉。為消除這種現象，將發電機的勵磁繞組與勵磁機斷開後，接在發電機的端子上，使剩磁產生的電壓在發電機的勵磁繞組中產生去磁電流。

為了使電動機 D 反轉，使用開關 3（或其他類似裝置）改變發電機 OVG G 勵磁線圈中的電流方向。由於線圈電感較大，勵磁電流逐漸減小，變向後逐漸增大。

在所考慮的系統中啟動、停止和反轉電機的過程非常經濟，因為它們是在不使用電樞中包含的變阻器的情況下執行的。使用僅控制小勵磁電流的輕型緊湊設備啟動和減速電機。因此，這種“發電機-直流電機”系統推薦用於頻繁啟動、制動和反轉的工作。

電動-發電機-直流系統的主要缺點是由於系統中存在大量電機，因此效率相對較低、成本高和笨重。該系統的價格比同功率的異步鼠籠式電機高出8—10倍。而且，這樣的 電驅動系統 需要很大的空間。