DC-spanningsregeling

Tegenwoordig zijn er, zowel in de industrie als in de civiele sfeer, veel installaties, elektrische aandrijvingen en technologieën, waarbij de stroomvoorziening geen wisselstroom vereist, maar constante spanning. Dergelijke installaties omvatten verschillende industriële machines, bouwmachines, elektrische transportmotoren (metro, trolleybus, lader, elektrische auto) en andere DC-installaties van verschillende soorten.

De voedingsspanning voor sommige van deze apparaten moet variabel zijn, zodat bijvoorbeeld een variërende stroomtoevoer naar de elektromotor leidt tot een overeenkomstige verandering in de rotatiesnelheid van de rotor.

Een van de eerste manieren om DC-spanning te regelen, is om te regelen met een reostaat. Dan kunnen we ons de circuitmotor - generator - motor herinneren, waar opnieuw door het aanpassen van de stroom in de excitatiewikkeling van de generator een verandering in de bedrijfsparameters van de uiteindelijke motor werd bereikt.

Maar deze systemen zijn niet zuinig, ze worden als verouderd beschouwd en regelgevende regelingen zijn veel moderner. gebaseerd op thyristoren. Thyristor-regulering is zuiniger, flexibeler en leidt niet tot een toename van de totale massadimensionale parameters van de installatie. Maar eerst dingen eerst.

Reostatische regeling (regeling met extra weerstanden)

Regeling door middel van een reeks in serie geschakelde weerstanden stelt u in staat om de stroom en spanning van de elektromotor te wijzigen door de stroom in het ankercircuit te beperken. Schematisch ziet het eruit als een keten van extra weerstanden die in serie zijn verbonden met de motorwikkeling en zijn aangesloten tussen deze en de positieve aansluiting van de stroombron.

 

Sommige weerstanden kunnen indien nodig worden geschud door contactoren, zodat de stroom door de motorwikkeling dienovereenkomstig verandert. Voorheen was deze tractie-methode bij tractie-elektrische aandrijvingen zeer wijdverbreid, en vanwege het ontbreken van alternatieven was het noodzakelijk om een ​​zeer laag rendement te verdragen vanwege aanzienlijke warmteverliezen op de weerstanden. Het is duidelijk dat dit de minst effectieve methode is - overtollig vermogen wordt eenvoudig afgevoerd in de vorm van onnodige warmte.

Voorschrift betreffende de motor - generator - motorsysteem

Hier wordt de spanning voor het voeden van de DC-motor lokaal verkregen met behulp van een DC-generator. De aandrijfmotor roteert de DC-generator, die op zijn beurt de actuatormotor voedt.

De regeling van de bedrijfsparameters van de actuatormotor wordt bereikt door de stroom van de excitatiewikkeling van de generator te wijzigen. De stroom van de generatorveldwikkeling is hoger - hoe hoger voltage wordt geleverd aan de uiteindelijke motor, hoe lager de veldstroom van het generatorveld - respectievelijk lagere spanning wordt geleverd aan de uiteindelijke motor.

Dit systeem is op het eerste gezicht efficiënter dan alleen energie afvoeren in de vorm van warmte door weerstanden, maar het heeft ook nadelen. Ten eerste bevat het systeem twee extra, redelijk grote, elektrische machines die van tijd tot tijd moeten worden onderhouden. Ten tweede is het systeem traag - de aangesloten drie machines zijn niet in staat om van koers te veranderen. Hierdoor is de efficiëntie opnieuw laag. Sinds enige tijd werden dergelijke systemen in fabrieken in de 20e eeuw gebruikt.

Thyristor controlemethode

Met de komst van halfgeleiderapparaten in de tweede helft van de 20e eeuw, werd het mogelijk om kleine thyristorregelaars voor DC-motoren te maken.De DC-motor was nu eenvoudig via de thyristor op het AC-net aangesloten en door de openingsfase van de thyristor te variëren, werd het mogelijk om een ​​soepele regeling van de rotorsnelheid van de motorrotor te verkrijgen. Deze methode maakte een doorbraak mogelijk in het verhogen van de efficiëntie en snelheid van converters voor het aandrijven van DC-motoren.

De thyristorbesturingsmethode wordt nu ook in het bijzonder gebruikt om de rotatiesnelheid van de trommel te regelen in automatische wasmachines, waar een collector hogesnelheidsmotor dient als een aandrijving. In alle eerlijkheid merken we op dat een vergelijkbare regulatiemethode werkt in thyristordimmers, die de helderheid van de gloed van gloeilampen kunnen regelen.

PWM-gebaseerde besturing met AC-link

De gelijkstroom met behulp van een omvormer wordt omgezet in wisselstroom, die vervolgens wordt verhoogd of verlaagd met behulp van een transformator en vervolgens wordt gecorrigeerd. De gelijkgerichte spanning wordt toegepast op de wikkelingen van de DC-motor. Misschien extra pulsregeling door PWM-modulatie, dan is het bereikte effect op de output enigszins vergelijkbaar met thyristorregeling.

De aanwezigheid van een transformator en een omvormer leidt in principe tot een stijging van de kosten van het systeem als geheel, maar met de moderne halfgeleiderbasis kunt u converters bouwen in de vorm van afgewerkte kleine apparaten die op netvoeding worden gevoed, waarbij de transformator een hoogfrequente puls kost, en als gevolg zijn de afmetingen klein en bereikt de efficiëntie al 90 %.

Impulscontrole

Het impulsregelsysteem van DC-motoren is qua structuur vergelijkbaar met een puls DC-DC-omzetter. Deze methode is een van de modernste en wordt tegenwoordig in elektrische auto's gebruikt en in de metro geïmplementeerd. De link van de step-down converter (diode en inductor) wordt gecombineerd in een serieel circuit met de motorwikkeling en door het aanpassen van de breedte van de pulsen die aan de link worden geleverd, bereiken ze de vereiste gemiddelde stroom door de motorwikkeling.

Dergelijke pulsregelsystemen, in feite - pulsomzetters, worden gekenmerkt door een hogere efficiëntie - meer dan 90% en hebben een uitstekende snelheid. Het biedt geweldige kansen voor energieterugwinning, wat erg belangrijk is voor machines met een hoge massatraagheid en voor elektrische auto's.