发电系统——直流电机

各种机床通常需要在比调整磁通量所能提供的范围更广的范围内对驱动速度进行无级控制。 并联励磁直流电机......在这些情况下，使用更复杂的电力驱动系统。

在图。图 1 显示了根据发电机-电动机系统（缩写为 G-D）的可调电驱动器的示意图。在该系统中，感应电动机IM连续旋转独立励磁直流发电机G和励磁机B，励磁机B是并励小功率直流发电机。

直流电机D驱动机器的工作体。发电机OVG和电动机ATS的励磁绕组由励磁机B供电，通过变阻器1改变发电机G励磁回路的阻值，改变施加在电动机D电枢上的电压，从而电机的速度被调节。在这种情况下，由于移除了变阻器 2，电机以满载和恒定通量运行。

当电压U改变时，转速n0改变电机理想怠速D。由于电机磁通及其电枢回路电阻不变，斜率b保持不变。因此，不同U值对应的直线力学特性是一个位于另一个下方且彼此平行（图2）。

米。 1.系统发电机-直流电机（dpt）

米。 2、发电机的机械特性——直流电机系统

它们比从恒定网络馈电的同一电动机的特性具有更大的斜率，因为在 G-D 系统中，发电机恒定励磁电流下的电压 U 根据依赖性随着负载的增加而降低：

例如在哪里和 rg-e，分别。 ETC。 pp. 和发电机的内阻。

通过类比异步电动机，我们表示

该值表征了当负载从零增加到标称值时发动机转速的降低。对于并联机械特性

该值随着 n0 的减小而增加。在较大的 sn 值下，指定的切削条件将随着随机负载波动而发生显着变化。因此，电压调节范围通常小于 5:1。

随着电机额定功率的降低，电机两端的电压降增加，机械特性变得更陡峭。因此，G-D 系统的电压调节范围随着功率的降低而降低（对于小于 1 kW 的功率为 3:1 或 2:1）。

随着发电机磁通量的减小，其电枢反应的退磁作用会更大程度地影响其电压。因此，与低发动机转速相关的特性实际上比机械特性具有更大的斜率。

控制范围的扩大是通过变阻器 2（参见图 1）减少电机 D 的磁通量来实现的，该磁通量是在发电机的全流量下产生的。这种速度调节方法对应于位于自然之上的特性一个（见图 2）。

总的控制范围，等于两种方法控制范围的乘积，达到（10-15）： 1.电压调节是恒转矩控制（因为电机的磁通量保持不变）。通过改变电机D的磁通量进行调节是恒功率调节。

电机启动前，D变阻器2（见图1）完全去掉，电机磁通达到最高值。然后变阻器1增加发电机G的励磁。这导致电压增加并且电动机D的速度增加。如果线圈 OVG 立即连接到励磁机 B 的全电压 UB，则其中的电流，就像在任何具有电感和有源电阻的电路中一样，将增加：

其中rv是励磁线圈的电阻，LB是它的电感（忽略磁路饱和的影响）。

在图。在图3中，a(曲线1)表示励磁电流的时间依赖性的曲线图。励磁电流逐渐增大；增长率由比率决定

式中 Tv 为发电机励磁绕组的电磁时间常数；它具有时间维度。

米。 3.改变G-D系统中的励磁电流

启动时发电机电压的变化与励磁电流的变化具有大致相同的特性。这使得电机能够在移除变阻器 1 的情况下自动启动（见图 1）。

发电机励磁电流的增加通常通过在初始时刻向励磁绕组施加超过标称值的电压来加速（强制）。然后增加励磁的过程将沿着曲线 2 继续（见图 3，a ).当线圈中的电流达到 Iv1，等于额定电压下的稳态励磁电流时，励磁线圈的电压降低到标称值。励磁电流上升到标称值的时间减少了。

为了强制发电机励磁，励磁机电压 V（见图 1）选择为发电机励磁线圈标称电压的 2-3 倍，并在电路中引入一个附加电阻器 4。 ……

发电机-电动机系统可实现再生制动。要停止，电枢中的电流必须改变方向。扭矩也会改变符号，而不是驱动，它将变为制动。当电机变阻器 2 的磁通量增加或发电机电压随变阻器 1 降低时发生停止。在这两种情况下，例如ETC。 c. 电动机的 E 变得高于发电机的电压 U。在这种情况下，电机 D 以发电机模式运行并由运动质量的动能驱动旋转，发电机 G 以电机模式运行，以超同步速度旋转 IM 机器，同时切换到发电机模式和为网络供电。

再生制动可以在不影响变阻器 1 和 2 的情况下完成。您可以简单地打开发电机励磁电路（例如开关 3）。此时，发电机励磁绕组与电阻6组成的闭合电路中的电流会逐渐减小

其中 R 是电阻器 6 的阻值。

该方程对应的图形如图 1 所示。 3、乙。在这种情况下发电机的励磁电流逐渐减小相当于变阻器1（见图1）的电阻增加并引起再生制动。该电路中与发电机励磁绕组并联的电阻6为放电电阻。在励磁电路突然紧急中断时，它保护励磁绕组绝缘不受损坏。

当励磁电路中断时，电机的磁通量急剧下降，在励磁线圈的匝数中感应出e。 ETC。 c.自感很大，会引起绕组绝缘击穿。放电电阻器6创建一个电路，其中e． ETC。 c.励磁线圈自感感应出电流，减缓磁通量的下降。

放电电阻两端的电压降等于励磁线圈两端的电压。放电电阻值越小，断路时励磁线圈的电压越低。同时，随着放电电阻阻值的减小，常态下持续流过它的电流增加，其中的损耗增加。选择放电电阻值时必须考虑这两个规定。

发电机的励磁绕组关断后，由于剩磁，其端子处还残留着很小的电压。这会导致电机以所谓的爬行速度缓慢旋转。为消除这种现象，将发电机的励磁绕组与励磁机断开后，接在发电机的端子上，使剩磁产生的电压在发电机的励磁绕组中产生去磁电流。

为了使电动机 D 反转，使用开关 3（或其他类似装置）改变发电机 OVG G 励磁线圈中的电流方向。由于线圈电感较大，励磁电流逐渐减小，变向后逐渐增大。

在所考虑的系统中启动、停止和反转电机的过程非常经济，因为它们是在不使用电枢中包含的变阻器的情况下执行的。使用仅控制小励磁电流的轻型紧凑设备启动和减速电机。因此，这种“发电机-直流电机”系统推荐用于频繁启动、制动和反转的工作。

电动-发电机-直流系统的主要缺点是系统中存在大量电机，因此效率相对较低、成本高和笨重。该系统的价格比同功率的异步鼠笼式电机高出8—10倍。而且，这样的 电驱动系统 需要很大的空间。