8.3 Експоненційна залежність наростання керуючих дій (система г-д)

8.3.1 Загальні відомості. Форсування процесу збудження генератора

Пуск, гальмування і реверсування, а також регулювання кутової швидкості двигуна виконують регулюванням струму збудження генератора, а інколи і двигуна.

При цьому зміна ЕРС генератора іде за законом, який обумовлений індуктивністю обмотки збудження. Завдяки великій індуктивності цієї обмотки, її електромагнітна постійна часу , також велика, тому перехідні процеси проходять дуже повільно. Наприклад, у машин потужністю , а у більш потужних машин постійна часу може досягати 2 і більше секунд. Хай буде , тоді процес установиться за , тобто за 8с, і ЕП може виконати, наприклад, не більш як 4 реверсування за 1 хвилину. А на прокатних станах треба виконувати 15…20 реверсувань за одну хвилину.

Якщо прийняти індуктивність обмотки збудження генератора , то після прикладення до неї стрибком напруги, струм буде плавно зростати за експоненційним законом:

, де (8.8)

, а і процес установиться за час .

Процес буде прискореним, якщо до обмотки збудження прикласти підвищену напругу, але струм не повинен перевищити своє номінальне значення.

Розглянемо, як це можливо зробити за допомогою схеми вмикання обмотки збудження на рис. 8.2 (схеми форсування).

Рис. 8.2

Опір дедуктивного резистора приймають таким, щоб при напрузі (тут коефіцієнт форсування струм збудження не перевищував номінальне значення, яке дорівнює

, (8.9)

де - опір розрядного резистора, який звичайно дорівнює .

Струм збудження в схемі на рис.8.2. буде змінюватися за законом

, (8.10)

Хай буде , тоді щоб мати незмінним коефіцієнт форсування повинен буде таким і , а нова постійна часу в (8.10)

(8.11)

Бачимо, що за збільшенням зменшується , струм зростає більш інтенсивно, але при цьому слід збільшувати .

З (8.10) бачимо, що при і напруга прикладена до . Коли струм зростає, напруга на спадає, тобто форсування не залишається постійним.

Криві зростання струму збудження за різними значеннями наведені на рис. 8.3, де .

Рис. 8.3

Очевидно, чим більше напруга , тим більший повинен бути опір , але при цьому в додатковому резисторі будуть зростати витрати енергії.

Другий спосіб прискорення зростання струму збудження – це форсування з відсічною, коли на час доки шунтується замиканням контактора .

Уся напруга прикладена до , струм прагне до при

Рівняння струму в перехідному режимі має вигляд:

, (8.12)

а час , за який струм досягає номінального значення, буде:

(8.13)

Криві зміни струму при форсуванні з відсічкою наведені на рис. 8.4, а зміни напруги - на 8.5.

Рис. 8.4 Рис. 8.5

На рис. 8.5 крива 1 - це з урахуванням резистора , а 2 – коли на час резистор зашунтований контактором .

Бачимо, що за одним значенням час досягання буде меншим з відсічкою.

Звичайно приймають , тому що його подальше зростання мало зменшує час, а потужність збудження зростає.

При форсуванні з відсічною досягається найбільше прискорення процесу, крім того, струм збудження наростає практично за прямолінійним законом, що сприятливо для форми кривій струму у колі якоря двигуна, який живиться від цього генератора.