Regulácia jednosmerného napätia

Dnes, v priemysle aj v civilnej sfére, existuje veľa inštalácií, elektrických pohonov, technológií, kde si napájanie nevyžaduje striedavé, ale konštantné napätie. Medzi takéto inštalácie patria rôzne priemyselné stroje, stavebné zariadenia, elektrické dopravné motory (metro, trolejbus, nakladač, elektrické auto) a ďalšie jednosmerné inštalácie rôzneho druhu.

Napájacie napätie pre niektoré z týchto zariadení musí byť variabilné tak, aby napríklad meniace sa napájanie elektromotora viedlo k zodpovedajúcej zmene rýchlosti otáčania jeho rotora.

Jedným z prvých spôsobov regulácie jednosmerného napätia je regulácia reostatom. Potom si môžeme vybaviť obvodový motor - generátor - motor, kde opäť úpravou prúdu v budiacom vinutí generátora došlo k zmene prevádzkových parametrov finálneho motora.

Tieto systémy však nie sú ekonomické, považujú sa za zastarané a regulačné systémy sú omnoho modernejšie. na základe tyristorov, Regulácia tyristora je hospodárnejšia, flexibilnejšia a nevedie k zvýšeniu celkových hmotovo-rozmerných parametrov zariadenia. Najdôležitejšie však sú prvé.

Reostatická regulácia (regulácia pomocou prídavných odporov)

Regulácia pomocou reťaze sériovo zapojených odporov umožňuje meniť prúd a napätie elektromotora obmedzením prúdu v jeho kotvovom obvode. Schematicky to vyzerá ako reťaz prídavných odporov zapojených do série k vinutiu motora a pripojených medzi ňou a kladnou svorkou zdroja energie.

 

Niektoré odpory môžu byť podľa potreby posunuté stykačmi tak, aby sa prúd vinutia motora zodpovedajúcim spôsobom zmenil. Doteraz bol tento spôsob regulácie v trakčných elektrických pohonoch veľmi rozšírený a kvôli nedostatku alternatív bolo potrebné zmierniť veľmi nízku účinnosť v dôsledku výrazných tepelných strát na odporoch. Je zrejmé, že je to najmenej účinná metóda - prebytočná energia sa jednoducho rozptýli vo forme zbytočného tepla.

Predpis o systéme motor - generátor - motor

Tu sa napätie na napájanie jednosmerného motora získava lokálne pomocou generátora jednosmerného prúdu. Hnací motor otáča jednosmerným generátorom, ktorý zase napája motor ovládača.

Regulácia prevádzkových parametrov motora pohonu sa dosiahne zmenou prúdu budiaceho vinutia generátora. Prúd vinutia poľa generátora je vyšší - čím vyššie napätie je privádzané do konečného motora, tým nižšie je prúd poľa poľa generátora - nižšie napätie je privádzané do konečného motora.

Tento systém je na prvý pohľad účinnejší ako prosté odvádzanie energie vo forme tepla cez odpory, má však aj svoje nevýhody. Po prvé, systém obsahuje dva ďalšie, pomerne veľké elektrické stroje, ktoré je potrebné z času na čas opraviť. Po druhé, systém je inerciálny - spojené tri stroje nie sú schopné prudko zmeniť svoj priebeh. Výsledkom je, že účinnosť je opäť nízka. Takéto systémy sa však už nejaký čas používali v továrňach v 20. storočí.

Metóda riadenia tyristorov

S príchodom polovodičových zariadení v druhej polovici 20. storočia bolo možné vytvoriť malé tyristorové regulátory pre jednosmerné motory.Jednosmerný motor bol teraz jednoducho pripojený k striedavému prúdu prostredníctvom tyristora a zmenou fázy otvárania tyristora bolo možné dosiahnuť plynulé riadenie rýchlosti rotora motorového rotora. Táto metóda umožnila prielom v zvyšovaní účinnosti a rýchlosti prevodníkov na napájanie jednosmerných motorov.

Metóda tyristorového riadenia sa teraz používa najmä na riadenie rýchlosti otáčania bubna v automatických práčkach, kde ako pohon slúži vysokorýchlostný motor kolektora. V spravodlivosti si všimneme, že podobná metóda regulácie funguje v tyristorových stmievačoch, ktoré môžu regulovať jas žiarovky žiaroviek.

Ovládanie na báze PWM s pripojením AC

Jednosmerný prúd sa pomocou meniča prevádza na striedavý prúd, ktorý sa potom pomocou transformátora zvyšuje alebo znižuje a potom usmerňuje. Usmernené napätie sa privádza na vinutie jednosmerného motora. Možno ďalšie pulzná regulácia pomocou PWM modulácie, potom je dosiahnutý účinok na výstup trochu podobný regulácii tyristorom.

Prítomnosť transformátora a meniča v zásade vedie k zvýšeniu nákladov na systém ako celok, moderná polovodičová základňa však umožňuje stavať prevodníky vo forme hotových malých zariadení napájaných zo siete striedavého prúdu, kde transformátor stojí vysokofrekvenčný impulz a výsledkom sú malé rozmery a účinnosť už dosahuje 90 %.

Impulzná kontrola

Štruktúra systému riadenia impulzov jednosmerných motorov je svojou štruktúrou podobná impulzu Prevodník DC-DC, Táto metóda je jednou z najmodernejších a dnes sa používa v elektrických automobiloch a implementuje sa v metre. Spojenie stupňového meniča (diódy a induktora) je kombinované v sériovom obvode s vinutím motora a úpravou šírky impulzov privádzaných do spojenia dosahujú požadovaný priemerný prúd cez vinutie motora.

Takéto systémy na reguláciu impulzov, v skutočnosti - konvertory impulzov, sa vyznačujú vyššou účinnosťou - viac ako 90% a majú vynikajúcu rýchlosť. Ponúka skvelé príležitosti pre energetické využitie, čo je veľmi dôležité pre stroje s vysokou zotrvačnosťou a pre elektrické automobily.