Regulação de tensão DC

Hoje, tanto na indústria quanto na esfera civil, existem muitas instalações, acionamentos elétricos, tecnologias, nas quais a fonte de alimentação requer não alternância, mas tensão constante. Tais instalações incluem várias máquinas industriais, equipamentos de construção, motores de transporte elétrico (metrô, trólebus, carregadeira, carro elétrico) e outras instalações de corrente contínua de vários tipos.

A tensão de alimentação de alguns desses dispositivos deve ser variável, de modo que, por exemplo, uma alimentação de corrente variável para o motor elétrico leve a uma alteração correspondente na velocidade de rotação do rotor.

Uma das primeiras maneiras de regular a tensão CC é regular com um reostato. Podemos então recordar o circuito motor - gerador - motor, onde, novamente, ajustando a corrente no enrolamento de excitação do gerador, foi obtida uma alteração nos parâmetros operacionais do motor final.

Mas esses sistemas não são econômicos, são considerados obsoletos e os esquemas regulatórios são muito mais modernos. baseado em tiristores. A regulação do tiristor é mais econômica, mais flexível e não leva a um aumento nos parâmetros dimensionais de massa gerais da instalação. No entanto, as primeiras coisas primeiro.

Regulação reostática (regulação com resistências adicionais)

A regulação por meio de uma cadeia de resistores conectados em série permite alterar a corrente e a tensão do motor elétrico limitando a corrente em seu circuito de ancoragem. Esquematicamente, parece uma cadeia de resistores adicionais conectados em série ao enrolamento do motor e conectados entre ele e o terminal positivo da fonte de energia.

Alguns resistores podem ser desviados pelos contatores, conforme necessário, para que a corrente através do enrolamento do motor mude de acordo. Anteriormente, em acionamentos elétricos de tração, esse método de regulação era muito difundido e, devido à falta de alternativas, era necessário suportar uma eficiência muito baixa devido a perdas significativas de calor nos resistores. Obviamente, esse é o método menos eficaz - o excesso de energia é simplesmente dissipado na forma de calor desnecessário.

Regulamento do motor - gerador - sistema do motor

Aqui, a tensão para alimentar o motor DC é obtida localmente usando um gerador DC. O motor de acionamento gira o gerador de corrente contínua, que por sua vez alimenta o motor do atuador.

A regulação dos parâmetros operacionais do motor do atuador é alcançada alterando a corrente do enrolamento de excitação do gerador. A corrente do enrolamento do campo do gerador é maior - quanto mais alta tensão é fornecida ao motor final, menor a corrente de campo do campo do gerador - menor tensão, respectivamente, é fornecida ao motor final.

Este sistema, à primeira vista, é mais eficiente do que simplesmente dissipar energia na forma de calor através de resistores, mas também tem suas desvantagens. Em primeiro lugar, o sistema contém duas máquinas elétricas adicionais de tamanho bastante grande que precisam ser reparadas periodicamente. Em segundo lugar, o sistema é inercial - as três máquinas conectadas não conseguem mudar drasticamente seu curso. Como resultado, novamente a eficiência é baixa. No entanto, por algum tempo, esses sistemas foram usados ​​em fábricas no século XX.

Método de controle do tiristor

Com o advento dos dispositivos semicondutores na segunda metade do século 20, tornou-se possível criar reguladores de tiristor de tamanho pequeno para motores de corrente contínua.O motor DC estava agora simplesmente conectado à rede elétrica CA através do tiristor e, variando a fase de abertura do tiristor, tornou-se possível obter um controle suave da velocidade do rotor. Este método permitiu avançar na elevação da eficiência e velocidade dos conversores para alimentar motores de corrente contínua.

O método de controle do tiristor agora também é usado, em particular, para controlar a velocidade de rotação do tambor em máquinas de lavar automáticas, onde um motor de alta velocidade do coletor serve como acionador. Para ser justo, observamos que um método de regulação semelhante funciona em dimmers de tiristores, que podem controlar o brilho do brilho das lâmpadas incandescentes.

Controle baseado em PWM com link AC

A corrente direta, com a ajuda de um inversor, é convertida em corrente alternada, que é aumentada ou diminuída por meio de um transformador e depois retificada. A tensão retificada é aplicada aos enrolamentos do motor DC. Talvez adicional regulação de pulsos por modulação PWM, o efeito de saída alcançado é um pouco semelhante à regulação do tiristor.

A presença de um transformador e um inversor, em princípio, leva a um aumento no custo do sistema como um todo; no entanto, a moderna base de semicondutores permite construir conversores na forma de dispositivos de pequeno porte acabados alimentados por redes CA, onde o transformador custa um pulso de alta frequência e, como resultado, as dimensões são pequenas e a eficiência já chega a 90 %

Controle de impulso

O sistema de controle de impulso dos motores DC é semelhante em seu design a um pulso Conversor DC-DC. Este método é um dos mais modernos e é usado hoje em carros elétricos e implementado no metrô. O link do conversor step-down (diodo e indutor) é combinado em um circuito serial com o enrolamento do motor e, ajustando a largura dos pulsos fornecidos ao link, eles atingem a corrente média necessária através do enrolamento do motor.

Tais sistemas de controle de pulso, de fato - conversores de pulso, são caracterizados por maior eficiência - mais de 90% e possuem excelente velocidade. Oferece grandes oportunidades para recuperação de energia, o que é muito importante para máquinas com alta inércia e para carros elétricos.