DC-spänningsreglering

I dag, både inom industrin och på den civila sfären, finns det många installationer, elektriska enheter, tekniker, där strömförsörjning inte kräver växel, utan konstant spänning. Sådana installationer inkluderar olika industrimaskiner, konstruktionsutrustning, elektriska transportmotorer (tunnelbana, vagnbuss, lastare, elbil) och andra likströmsinstallationer av olika slag.

Matningsspänningen för vissa av dessa anordningar måste vara variabel så att till exempel en varierande strömförsörjning till den elektriska motorn leder till en motsvarande förändring i rotorns rotationshastighet.

Ett av de första sätten att reglera likspänningen är att reglera med en reostat. Sedan kan vi komma ihåg kretsmotorn - generator - motor, där återigen genom att justera strömmen i generatorens excitationslindning uppnåddes en förändring av driftsparametrarna för den slutliga motorn.

Men dessa system är inte ekonomiska, de anses vara föråldrade och regleringssystemen är mycket modernare. baserat på tyristorer. Tyristorreglering är mer ekonomisk, mer flexibel och leder inte till en ökning av de totala massdimensionella parametrarna för installationen. Men först saker först.

Reostatisk reglering (reglering med ytterligare motstånd)

Reglering med hjälp av en kedja med seriekopplade motstånd låter dig ändra elmotorns ström och spänning genom att begränsa strömmen i dess ankarkrets. Schematiskt ser det ut som en kedja av ytterligare motstånd som seriekopplas till motorlindningen och anslutna mellan den och den positiva terminalen på kraftkällan.

Vissa motstånd kan växlas av kontaktorer efter behov så att strömmen genom motorlindningen ändras i enlighet därmed. Tidigare, i elektriska dragkrafter, var denna regleringsmetod mycket utbredd, och för bristen på alternativ var det nödvändigt att sätta upp med mycket låg verkningsgrad på grund av betydande värmeförluster på motstånden. Uppenbarligen är detta den minst effektiva metoden - överskottskraften sprids helt enkelt i form av onödig värme.

Förordning om motor - generator - motorsystem

Här erhålls spänningen för att driva likströmsmotorn lokalt med hjälp av en likströmsgenerator. Drivmotorn roterar likströmsgeneratorn, som i sin tur matar ställdonets motor.

Regleringen av manövreringsmotorns manöverparametrar uppnås genom att ändra strömmen för generatorens excitationslindning. Strömmen i generatorfältets lindning är högre - den högre spänningen matas till den slutliga motorn, desto lägre är fältströmmen för generatorfältet - respektive lägre spänning tillförs den slutliga motorn.

Detta system är vid första anblicken effektivare än att helt enkelt sprida energi i form av värme genom motstånd, men det har också sina nackdelar. För det första innehåller systemet ytterligare två, ganska stora, elektriska maskiner som måste servas då och då. För det andra är systemet tröghet - de anslutna tre maskinerna kan inte ändra kursen kraftigt. Som ett resultat är effektiviteten återigen låg. Men under en tid användes sådana system i fabriker under 1900-talet.

Tyristor-kontrollmetod

Med tillkomsten av halvledarapparater under andra hälften av 1900-talet blev det möjligt att skapa små storlekar av tyristorregulatorer för likströmsmotorer.DC-motorn var nu helt enkelt ansluten till växelströmsnätet genom tyristorn, och genom att variera tyristorns öppningsfas blev det möjligt att få jämn reglering av motorrotorns rotorhastighet. Denna metod tillät ett genombrott när det gäller att höja effektiviteten och hastigheten för omvandlare för att driva likströmsmotorer.

Tyristorkontrollmetoden används nu också i synnerhet för att reglera trummans rotationshastighet i automatiska tvättmaskiner, där en kollektorhastighetsmotor fungerar som en drivenhet. I rättvisa konstaterar vi att en liknande regleringsmetod fungerar i tyristordimmer, som kan kontrollera ljusstyrkan hos glödlampor.

PWM-baserad styrning med AC-länk

Likströmmen omvandlas av en växelriktare till växelström, som sedan ökas eller minskas av en transformator och sedan korrigeras. Den likriktade spänningen appliceras på likspänningen på likströmsmotorn. Kanske ytterligare pulsreglering genom PWM-modulering, då är den uppnådda uteffekten något liknande tyristorreglering.

Närvaron av en transformator och en växelriktare leder i princip till en kostnadsökning för systemet som helhet, men den moderna halvledarbasen låter dig bygga omvandlare i form av färdiga små enheter drivna med växelström, där transformatorn kostar en högfrekvenspuls, och som ett resultat är dimensionerna små och effektiviteten redan når 90 %.

Impulskontroll

Impulskontrollsystemet för likströmsmotorer liknar sin design som en puls DC-DC-omvandlare. Denna metod är en av de modernaste och används idag i elbilar och implementeras i tunnelbanan. Länken till avstängningsomvandlaren (diode och induktor) kombineras i en seriekrets med motorlindningen, och genom att justera bredden på de pulser som matas till länken uppnår de erforderlig medelström genom motorlindningen.

Sådana pulsstyrsystem, faktiskt - pulsomvandlare, kännetecknas av högre effektivitet - mer än 90% och har utmärkt hastighet. Det erbjuder stora möjligheter för energiåtervinning, vilket är mycket viktigt för maskiner med hög tröghet och för elbilar.