12. Система генератор – двигатель (гд).

Принципиальная схема системы Г-Д. В системе ГД в кач-ве управляемого преобр-ля используется генератор пост. тока независимого возб-ия, приводимый во вращение АД или СД. В кач-ве приводного дв-ля рабочей машины используется ДНВ.

П уск осущ-тся включением сетевого (гонного) Д, вращающего Г. Приводной Д перед этим должен быть полностью возбужден, т.е. его магн. поток должен быть номинальным. Напряжение на ОВ ГПТ д/б =0. При подаче напряжения на ОВ Г и его ↑, он будет развивать ЭДС, появится напряжение на якоре ДПТ и последний будет разгоняться.

В случае гонного АД с увеличением нагрузки на валу приводного ДПТ возрастает тормозной момент ГПТ, что приводит к снижению ск-ти гонного АД, следовательно, снижению ск-ти ГПТ и его ЭДС, что сказывается и на ск-ти ДПТ. В мощных ЭПах по системе ГД это снижение составляет (1,5¸2)%.

«+» АД - простота, надежность, малая колебательность. «+» СД -меньшая критичность к колебаниям , возможность работать с опережающим током. Обычно СД используется при мощностях ген-ра в сотни и тысячи кВт.

Питание ОВ ГПТ в современных системах ГД, осуществляется от тиристорного или транзисторного ТВ. Осн. видом ТВ является ТП с раздельным упр-ем комплектами в ентилей. Зависимость вых. напряжения упр-ия U_У на рис. Ее раб. участок можно считать линейным. Динам. процессы ТВ описываются ур-м

Пренебрегая гистерезисом магнитной цепи Г и считая его ненасыщенным, для линейного участка зависимости E_Г=f(U_ВГ), можно написать: ,

где -при w_Г=const;

Уравнение мех. хар-ки дв-ля в системе ГД можно получить из ур-ия равновесия ЭДС в як. цепи.

,

Здесь

Выразив ток i_я через момент двигателя получим:

Здесь b – модуль статической жесткости мех. хар-ки двигателя в системе ГД.

Ур-ие мех. хар-ки дв-ля для статического режима можно представить в виде: или или (Ф_НД – ном. поток Д).

Семейство мех. хар-к Д в системе ГД, соответствующее различным значениям ЭДС генератора при СД, на рис.

Ж есткость основной хар-ки дв-ля ~ в 2 раза меньше, чем при питании его от сети с U=const, вследствие того, что в як. цепи кроме сопротивления якоря Д имеется еще и сопротивление якоря ген-ра, а они ~ одинаковы. Но скорость идеального ХХ Д в разомкнутой системе ГД больше, чем при питании Д от сети с U=const, т.к. номин. ЭДС генератора, определяющая w₀ Д, больше, чем номин. напряжение Д, определяющее w₀ при питании его от сети, т.е.

, т.к. .

Хар-ка двигателя при питании его от сети с U=U_H изображена пунктиром.

Режимы работы, торможение, расчет характеристик, основные показатели. Изменяя поток возбуждения (его ЭДС) можно осущ-ть непрерывное плавное упр-ие моментом и скоростью ЭПа во всех 4-х квадрантах коорд. системы при b=const. На рис. показано в 1-м квадранте семейство хар-к при Е_Г=var.

Р ежимы. Двигательный режим заштрих. обл-ть в 1 и 3 квадрантах. Динам.торможение - одна хар-ка, проход. через начало координат. Режим противовключения -область между осью моментов и характеристикой динамического торможения во 2 и 4 квадрантах.

Генераторный режим с рекуперацией энергии в сеть -область во 2 и 4 квадрантах, заключенная между осью скоростей и хар-кой динамического торможения.

Торможение с отдачей энергии в сеть. ↓ или снимаем возб-ие генератора, ЭДС дв-ля станет больше ЭДС генератора. Д превратится в генератор. Ток в якорной цепи изменит направление на противоположное. Генератор превратится в Д, работающий с ослабленным магнитным потоком. Скорость его ↑ и он будет раскручивать гонный Д со сверхсинхронной скоростью. Гонный Д превращается в генератор. Он будет отдавать в сеть акт. энергию, потребляя из сети реакт. энергию.

Кинет.энергия вращающихся инерционных масс приводным дв-лем преобразуется в электрическую, поскольку он теперь работает генератором. В сеть отдается эта энергия за исключением потерь, имеющих место во всех элементах ЭПа.

Структурная схема

Достоинства и недостатки.

Д остоинства системы ГД:

1.Отсутствуют громоздкие пусковые реостаты и потери в них.

2Упр-ие процессами перенесено в цепи возбуждения, имеющие небольшие токи, что облегчает и удешевляет аппаратуру.

3.Сравнительно высокий диапазон регулирования.

Недостатки системы ГД:

1.Высокая установленная мощность, превышающая в 3 раза мощность приводного дв-ля.

2.Сравнительно низкий КПД, равный .

3.Повышенная крутизна механических характеристик.

4.Высокая первоначальная стоимость машинного оборудования.