Вопрос 3. Методы стабилизации напряжения и частоты типовых электромашинных преобразователей

 

Необходимость стабилизации напряжения.

Напряжение на зажимах генератора переменного тока определяется (без учета реакт. сост. Iн)

 

U_Г =Е – Iа Zа

 

где, Е - ЭДС генератора;

Iа, Zа - ток и сопротивление обмотки якоря генератора.

В свою очередь ЭДС генератора определяется

 

Е = 4,44 К об W ¦ Ф

 

где, Коб - обмоточный коэффициент;

W - число витков;

Ф -максимальное значение магнитного потока;

¦ - частота ЭДС

 

¦ = pn /60

 

где, n - частота вращения ротора генератора (двигателя):

р - количество пар полюсов.

Соотношения показывают, что U_Г зависит от: Iа - тока якоря генератора; и n – частоты вращения ротора генератора.

Для того, чтобы стабилизировать Uг при изменении Iа и n необходимо изменять магнитный поток Ф в обмотке возбуждения генератора используя РН.

Необходимость стабилизации частоты.

Частота переменного тока синхронных генераторов преобразователей определяется частотой вращения приводного двигателя

 

¦= pn /60

 

В качестве приводного двигателя в преобразователях в основном используются двигатели смешанного возбуждения с двумя обмотками возбуждения: сериесной (СОД) и управляющей (УОД).

Частота вращения ротора двигателя определяется следующим выражением

 

,

 

которое выводится из основного уравнения двигателя постоянного тока

 

U = Cn Ф+Ia Ra

 

где, U – напряжение питания преобразователя;

С –постоянная двигателя;

Фсод – магнитный поток сериесной обмотки;

Фуод – магнитный поток управляющей обмотки.

Соотношения показывают, что частота переменного тока синхронных генераторов преобразователей зависит:

- от U – напряжения питания преобразователя;

- от Iа – тока якоря двигателя, т.к. при увеличении нагрузки на генератор, возникает электромагнитный момент генератора, который является тормозным для двигателя и уравновешивается моментом вращения Мвр

 

Мвр =Сia (Фсод + Фуод), т.е. Мт = Мвр

 

Изменение Мт приведет к изменению Ia, что в дальнейшем скажется на n и ¦.

Для того, чтобы стабилизировать ¦ необходимо изменять магнитный поток. Магнитный поток Фсод не регулируется.Он создается током якоря двигателя и зависит от момента нагрузки двигателя и напряжения сети.

Автоматическое поддержание стабильной частоты осуществляется изменением магнитного потока Фуод при помощи регулятора частоты РЧ.

Схема системы автоматического регулирования U и ¦ ЭМП представлена на рис. 2.

 

М

РЧ

Рн

УОД

УОГ

СОД

+Un

G

~ U

 

 

Рис.2. Схема системы автоматического регулирования U и ¦ ЭМП

 

Вывод:частота переменного тока синхронных генераторов преобразователей зависитот напряжения питания преобразователя и тока якоря двигателя, т.к. при увеличении нагрузки на генератор, возникает электромагнитный момент генератора, который является тормозным для двигателя и уравновешивается моментом вращения Мвр