В последние десятилетия в связи с развитием силовой электроники образовался новый класс электромеханических преобразователей энергии – вентильно-индукторные машины (ВИМ). ВИМ имеют в своем составе индукторную машину и силовой электронный преобразователь, обеспечивающий управление токами и напряжениями фаз, электромагнитным моментом и частотой вращения. Структуру и принцип действия ВИМ поясним с помощью рис.12.1.1.
Рис.12.1.1 Схема вентильно-индукторной машины
Как изображено на рис.12.1.1, в рассматриваемом случае двигатель содержит зубчатые статор и ротор. Количества зубцов на статоре и роторе различное. На зубцах статора размещены обмотки (фазы). К ротору присоединен датчик положения ДП. Фазы двигателя подключены к транзисторному коммутатору К. Каждая пара фаз двигателя подключена к паре транзисторов коммутатора. Питание коммутатора в данном случае осуществляется от сети переменного напряжения через диодный выпрямитель В. Цепь выпрямленного напряжения зашунтирована батареей конденсаторов (в схеме не показаны). Система управления СУ обеспечивает работу транзисторного коммутатора и ВИД в целом в заданных режимах.
Коммутатор формирует прямоугольные двухполярные импульсы напряжения фаз в соответствии с рис.12.1.2. Под действием этих импульсов напряжения в фазах протекают однополярные импульсы тока, также изображенные на рис.12.1.2.
Рис.12.1.2 Схема вентильно-индукторной машины
Использование однополярных токов фаз в ВИМ позволяет упростить конструкцию транзисторного коммутатора. Вместе с тем, постоянные составляющие токов фаз и переменные напряжения фаз не создают активную мощность. А нагрузку на транзисторный коммутатор и на проводники обмоток машины постоянные составляющие токов фаз создают. Кроме того, переменные составляющие напряжений и токов фаз не используются полностью для создания активной мощности. Существует сдвиг основных гармонических составляющих токов и напряжений и, следовательно, машина имеет реактивную мощность. Существует взаимодействие высших гармоник токов и напряжений различного порядка и, следовательно, машина имеет мощность искажения.
Полную мощность индукторной машины можно определить следующей формулой:
где U – действующее напряжение фазы, I – действующий ток фазы, n – число фаз.
Активную мощность, потребляемую вентильно-индукторной машиной от источника, можно определить следующей формулой:
где Ud – среднее значение выпрямленного напряжения, Id – среднее значение выпрямленного тока.
Коэффициент мощности индукторной машины (без учета КПД):
В одном из выполненных проектов мощной ВИМ ее коэффициент мощности оказался близок к 0,3. При этом КПД оказался существенно ниже, чем у синхронной машины.
Конечно, во многих случаях указанный низкий коэффициент мощности не приемлем. Однако существуют и другие особенности этих машин, которые необходимо учитывать при оценке эффективности их применения.
В частности, ВИМ не имеют на вращающемся роторе обмоток и этим они проще и надежнее машин других типов.
В ВИМ лобовые части обмоток статора обычно короче, чем в синхронных и асинхронных машинах. Это положительно влияет на КПД и частично компенсирует наличие в токах постоянных составляющих.
При указанных недостатках и достоинствах ВИМ область их применения в настоящее время расширяется, многие фирмы выполняют разработки с их использованием.
Электроприводы с двигателями постоянного тока (ДПТ) по типу двигателя называют электроприводами постоянного тока. До появления тиристорных и транзисторных преобразователей считалось, что электроприводы постоянного тока обладают наилучшими регулировочными свойствами. Этим обусловлено их широкое применение. Системы постоянного тока широко применяются в качестве тяговых приводов на электропоездах, на трамваях, троллейбусах. Они используются на судах в гребных установках, например, на ледоколах типа “Арктика” (54 МВт). Широкое распространение они получили в горнодобывающей, горноперерабатывающей, в металлообрабатывающей промышленности – на экскаваторах, на станках и т.д. Один из самых мощных электроприводов – привод аэродинамической трубы (100 МВт) также построен при использовании двигателей постоянного тока.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.