133132
Наиболее целесообразными областями практического
применения АВД и БАВД являются соответственно электрическая
тяга и гребной электропривод судов ледового плавания. Тяговый
АВД по сравнению с тяговыми ВД постоянного тока и асинхронным
двигателем (АД) магистрального электровоза грузовой службы не
имеет ограничений режима упора (трогания с места) при заданном
предельном значении пускового тока по условиям сцепления колес
электровоза с рельсами. Другое существенное преимущество
тягового АВД перед ВД и АД в режиме трогания электровоза -
возможность обеспечения ортогональным управлением
(поддержанием ортогональности векторов результирующей
магнитного потока и тока якоря ) при искусственной коммутации
тока якоря максимально возможного значения пускового момента
трогания (при заданном максимальном значении тока якоря
)
независимо от начального положения ротора. Кроме того, пусковой
момент тягового АВД имеет меньшие пульсации при трогании и
малых частотах вращения, обеспечивая максимальное
использование сцепного веса электровоза. У АВД при встречном
вращении ротора и магнитного поля возбуждения КПД выше, чем
у ВД и АД, за счет снижения магнитных потерь. В рекуперативном
тормозном режиме электровоза с составом тяговый АВД, переходя
в генераторный режим, позволяет осуществить электрическое
торможение до полной остановки поезда.
Перспективной областью применения БАВД является гребной
электропривод судов ледокольного типа. Так как гребной БАВД
должен быть низкооборотным электродвигателем, он может
работать во всех режимах с 1cos
, что обеспечивается
коммутацией инверторного звена НПЧ либо за счет напряжения
питания повышенной частоты (до 200 Гц), либо с помощью
коммутирующих конденсаторов или запираемых тиристоров.
Наличие вращающегося магнитного поля при неподвижном роторе
обусловливает у гребного БАВД повышенную коммутационную
способность от суммарного действия сетевой и машинной ЭДС,
начиная с нулевой скорости вращения ротора. Так же, как у тягового
АВД, у гребного БАВД отсутствуют ограничения режима упора
(стопорения гребного винта льдиной) при нагреве тиристоров
инверторного звена ПЧ якоря. Гребной электропривод на базе
2) невозможность регулирования частоты возбуждения и
выбора ее оптимальной величины;
3) невозможность плавного перевода двигателей в режим
встречного вращения ротора и его магнитного поля;
4) трудность обеспечения ускоренного реверсирования
двигателя.
С целью получения у АВД и БАВД характеристик и свойств
обобщенного двигателя постоянного тока ПЧ якоря должен иметь
выходное инверторное звено по типу инвертора тока (ИТ),
фиксирующего фазу тока якоря относительно его напряжения, а ПЧ
f
возбуждения - инверторное звено по типу инвертора напряжения
(ИН), обеспечивающее свободное изменение фазы тока возбуждения
вплоть до возврата активной мощности в питающую сеть.
ПЧ и ПЧ
f
могут быть выполнены в виде непосредственного
преобразователя частоты (НПЧ) с естественной коммутацией,
обладающего высоким КПД, возможностью двухсторонней
передачи мощности. Недостатки НПЧ - невозможность
поддержания угла 0
и неполное использование тиристоров воо
всем диапазоне рабочих скоростей двигателя. Аналогично ВД
постоянного тока ПЧ якоря АВД и БАВД может быть выполнен с
явным звеном постоянного тока по схеме УВ-ЗИТ с естественной
или по схеме УВ-ИТ с искусственной коммутацией тока якоря.
ИТ с искусственной коммутацией позволяет поддерживать угол
0
и тем самым обеспечивает лучшее использование активных
материалов двигателей, их большую перегрузочную способность
и кратность пускового момента. ПЧ
f
возбуждения может быть также
выполнен с явным звеном постоянного тока и выходным
автономным инвертором напряжения (АИН) с широтно-импульсной
модуляцией (ШИМ).
Как уже отмечалось, АВД конструктивно может быть выполнен
в контактном и бесконтактном исполнении, причем БАВД
представляет собой последовательный или параллельный каскад
двух асинхронных машин с разным числом пар полюсов. Одна из
машин каскада БАВД может рассматриваться как собственно ВД, а
вторая - как его возбудитель (В). БАВД может иметь однокорпусное
или совмещенное (совмещенный магнитопровод) конструктивное
исполнение.