Г Л А В А ДВЕНАДЦАТАЯ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ МПТ 12. 1. Специальные типы генераторов и преобразователей постоянного тока
Во многих случаях к МПТ предъявляются такие требования, которым МПТ нормального исполнения не удовлетворяют. Это привело к созданию ряда специальных типов МПТ.
Генератор с тремя обмотками возбуждения. В ряде случаев требуется, чтобы внешняя характеристика генератора имела вид, приведенный на рис. 12. 1 а. При характеристике такого вида в широком диапазоне изменения напряжения ток изменяется мало и близок к току к. з. (электрическая дуговая сварка, экскаватор). Такую характеристику можно получить в генераторе с 3 ОВ: независимой, параллельной, последовательной, н. с. которой направлена навстречу суммарной н. с. первых двух ОВ. Применяется в мощных экскаваторах, тепловозах и др.
Генераторы с расщепленными полюсами. Также имеет круто падающую внешнюю характеристику. На рис. 12. 2 изображен сварочный двухполюсный генератор, в котором каждый из полюсов N и S расщеплен на 2 части: с сердечниками нормального и уменьшенного сечения. МПТ имеет 2 ОВ, одна из которых расположена на широких сердечниках, а другая – на узких. Узкие сердечники насыщены сильно, а широкие – слабо.
Магнитогидродинамические генераторы МГД-генераторы – это электромеханические преобразователи механической энергии плазмы или жидкости в электрическую энергию. Плазма, двигаясь в магнитном поле создает на электродах постоянное напряжение и в нагрузке протекает постоянный ток.
Для увеличения мощности МГДгенераторов в плазму добавляют присадки щелочных металлов. Увеличивается скорость и температура плазмы Как и все ЭМ, МГД-генераторы могут работать в режиме двигателя.
Для перекачки жидких металлов применяются МГД-насосы. В МГДнасосах электрическая энергия постоянного тока преобразуется в механическую энергию движения жидкости. Такие насосы находят широкое применение на АЭС для перекачки жидкометаллического теплоносителя первого контура.
В настоящее время спроектирован МГДгенератор до 500 МВт.
12. 2. Исполнительные двигатели и тахогенераторы Исполнительными двигателями называются двигатели, которые применяются в САУ и регулирования различных автоматизированных установок и предназначены для преобразования электрического сигнала (напряжения управления), получаемого от какого-либо измерительного органа, в механическое перемещение (вращение) вала с целью воздействия на соответствующий регулирующий или управляющий аппарат.
Номинальная мощность ИД составляет от долей ватт до нескольких к. Вт. К этим двигателям предъявляются большие требования по точности работы и быстродействию. При этом обычно требуется, чтобы зависимости момента и частоты вращения от напряжения сигнала управления были по возможности линейными.
Двигатели с печатной обмоткой якоря обладают малой инерцией. Якорь этого двигателя имеет вид тонкого диска из немагнитного материала на обеих сторонах которого расположены медные проводники обмотки якоря. Проводники выполняются путем гальванического травления листов медной фольги, наклеенных на диск якоря. Обмотка, изготовленная таким образом называется печатной. Возбуждение осуществляется с помощью постоянных магнитов или ОВ – рис. 12. 3.
Тахогенераторы представляют собой маломощные электрические генераторы, которые служат в САУ для преобразования частоты вращения в электрический сигнал. От ТГ требуется линейная зависимость напряжения от частоты вращения. Большинство ТГ имеет обычную конструкцию МПТ с независимым возбуждения при постоянном токе возбуждения.
Электромашинные усилители предназначены для усиления электрической мощности, получаемой от различных маломощных измерительных элементов или преобразователей. Наиболее распространенным типом ЭМУ является ЭМУ с поперечным полем (рис. 12. 4).
ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ ВЕНТИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ Вентильный двигатель – это ЭМ, в которой механический преобразователь частоты – коллектор заменен на полупроводниковый преобразователь частоты на тиристорах и транзисторах. То есть вентильный двигатель – это ЭМ функционально объединенная с управляемым полупроводниковым коммутатором.
Также как и коллекторные двигатели вентильные двигатели имеют частоту вращения вала, не зависящую от частоты сети, регулирование частоты осуществляется путем изменения потока возбуждения и тока в якоре. Вентильные двигатели обладают высоким пусковым моментом и хорошими энергетическими показателями. Благодаря отсутствию коллекторно-щеточного узла вентильные двигатели имеют большую надежность и долговечность.
Вентильные двигатели могут питаться от сети как постоянного, так и переменного тока. Если управляемый коммутатор питается от сети постоянного тока, то он представляет собой инвертор-преобразователь постоянного тока в переменный. Если управляемый коммутатор подключен к сети переменного тока, то он выполняет функции преобразователя частоты
Как и двигатели с механическим коллектором, вентильные двигатели позволяют регулировать частоту вращения вверх от номинальной путем изменения тока в обмотке возбуждения, а вниз от номинальной – путем изменения тока якоря.
Характерной особенностью вентильных двигателей, отличающей от ДПТЮ является наличие дополнительного канала управления по углу синхронизации инвертора. Этот канал используется для обеспечения необходимой жесткости механической характеристики и достижения большей перегрузочной способности.
Вентильные двигатели применяются в приводах небольшой мощности, где нежелательно применению механического коммутатора. Вентильные двигатели большой мощности нашли применение там, где ранее использовались нерегулируемые асинхронные и синхронные двигатели.
Выполнены вентильные двигатели мощностью 1600 к. Вт с регулированием частоты вращения для привода компрессоров холодильных машин и насосов циркуляционных систем. Особенно удачным является применением вентильных двигателей в космической электромеханике.
На космических летательных аппаратах используются бесконтактные двигатели постоянного тока (БДПТ).