5. lapa no 9
1.6. SPRIEGUMA REGULĒŠANA ELEKTRISKĀ SISTĒMĀ
Iepriekš galvenie centralizētās un lokālās sprieguma regulēšanas līdzekļi in elektriskie tīkli. Apsveriet to īpašības.
1.6.1. Sprieguma regulēšana ar staciju ģeneratoriem
Visi spēkstaciju ģeneratori ir aprīkoti ar automātisko ierosmes vadību (ARC). Ģenerators ģenerē nominālo aktīvo jaudu, ja spriegums atšķiras no nominālās vērtības ne vairāk kā par ±5%. Ar lielām novirzēm ģeneratora jauda ir jāsamazina, šī iemesla dēļ sprieguma regulēšanas robežas, izmantojot ģeneratorus, ir ierobežotas. Sistēmas mainīgās slodzes dēļ visi elektrostaciju ģeneratori darbojas pēc dotajiem aktīvās un reaktīvās jaudas ģenerēšanas grafikiem. Sistēmā esošo spēkstaciju darbības apstākļi ir atšķirīgi. Tas ietekmē arī spēju regulēt spriegumu, izmantojot ģeneratorus.
Darbā elektrostacija izolēti tās ģeneratori, kas pieslēgti GRU kopnēm ar tām pieslēgtu sadales tīklu (8. att., a) salīdzinoši mazā garumā, regulē spriegumu, mainot ierosmi.
8. attēls
Šī sprieguma regulēšanas metode šādās stacijās ir galvenais līdzeklis noteiktā sprieguma režīma nodrošināšanai slodzēm. Sprieguma regulēšanas robežas, mainot ierosmi, ir pieļaujamas ne zemākas par 105% no nominālās vislielāko slodžu periodā un ne augstākas par 100% no nominālās mazāko slodžu periodā. Ja ir tīkls augstsprieguma vēlams izmantot transformatorus ģeneratoru savienošanai ar RUVN ar noslogotiem atzarojuma slēdžiem.
Strādājot agregātos ar sakaru transformatoriem (8. att., b), ģeneratori nav tieši pieslēgti ģeneratora sprieguma sadales tīkliem, un palīgslodze parasti tiek padota caur transformatoriem ar slodzes slēdžiem. Šie apstākļi ļauj pilnībā izmantot bloku ģeneratoru sprieguma svārstību robežu no -5% līdz + 10% attiecībā pret nominālo. Komunikācijas transformatori blokshēmās tiek izmantoti bez krānu slēdžiem.
Energosistēmā integrētās elektrostacijās (8. att., c) sprieguma izmaiņas jāveic saskaņoti saskaņā ar grafiku, jo sprieguma maiņa pat vienā no stacijām izraisīs reaktīvās elektroenerģijas ražošanas pārdali. visās sistēmas stacijās. Šis nosacījums ierobežo sprieguma regulēšanas iespējas atsevišķos sistēmas apgabalos, tāpēc lieljaudas sistēmās sprieguma regulēšana tikai ar staciju ģeneratoriem nav pietiekama un prasa papildu līdzekļus.
1.6.2. Sprieguma regulēšana, mainot transformatoru transformācijas koeficientu
Lai regulētu spriegumu ar transformatoru palīdzību, ir jāspēj mainīt transformatora tinumu pagriezienu attiecības. Tas tiek panākts ar to, ka papildus galvenajām tinumu zarām tiek nodrošināti papildu (regulējošie) zari. Vadības krāni parasti tiek izgatavoti transformatoru augstsprieguma pusē, jo tas ievērojami atvieglo pārslēgšanas ierīci (zemākas strāvas).
Transformatori ar pārslēgtiem krāniem bez ierosmes (PBV) nepieļauj sprieguma regulēšanu dienas laikā, jo tas ir saistīts ar nepieciešamību izslēgt transformatoru katrai pārslēgšanai, kas ir nepieņemami ekspluatācijas apstākļiem.Šī iemesla dēļ PBV tiek izmantots tikai sezonas sprieguma regulēšana (2-3 reizes gadā). Mūsdienu transformatori ar PBV ļauj regulēt spriegumu ± 5% robežās ar soli 2,5% no nominālā. PBV ierīces tiek uzstādītas uz transformatoriem ar jaudu ne vairāk kā 630 kV-A. Transformatora ar PBV vienas fāzes diagramma ir parādīta att. 9, a. Nepieciešamā transformatora transformācijas attiecība tiek iestatīta ar slēdzi П. 
9. att
Transformatori ar slodzes slēdžiem ļauj regulēt spriegumu zem slodzes, t.i., neatslēdzoties no tīkla, nepārtraucot strāvas padevi patērētājiem. Slodzes slēdžus uzstāda uz jaudīgiem transformatoriem ar spriegumu virs 20 kV. Transformatoru regulēšanas posmi tiek veikti uz augstāka sprieguma tinuma no tā savienojuma puses uz neitrālu (9. att., b). Šajā attēlā parādīta sadales iekārtas vadības ierīce, kas ietver rupjās regulēšanas stadiju P un precīzās regulēšanas atzarus, kas atlasīti, izmantojot selektoru I. Sprieguma regulēšanas robežas transformatoriem ar slodzes atzarojuma slēdžiem svārstās no ±10% līdz ±16% soļos 1,5 ... 2, 5% no nominālvērtības. Iepriekš redzamā transformatora vienas fāzes diagramma ar slodzes pārslēgu ilustrē tikai sprieguma regulēšanas principu. Īstajiem slodzes pārslēgiem ir sarežģītāks dizains, tostarp vairāki papildu elementi.
Autotransformatori regulē spriegumu, pieskaroties augstāka sprieguma tinumam (neitrālajā pusē, kas atvieglo komutācijas ierīces izolāciju), vai ar regulēšanas tinumu vidējā sprieguma līnijas galā, kā parādīts attēlā. 9, c. Pirmajā gadījumā notiek savienotā regulēšana, jo, pārslēdzot zarus, vienlaikus mainās augstsprieguma un vidējā sprieguma tinumu apgriezienu skaits. Otrajā gadījumā regulējums būs neatkarīgs, bet komutācijas ierīcei jābūt paredzētai nominālā strāva, un izolāciju līdz pilnam vidējā tinuma spriegumam. Ar šādu autotransformatora shēmu tiek regulēta transformācijas attiecība starp augstsprieguma un vidējā sprieguma tinumiem, un HV un LV tinumu pagriezienu attiecība paliek nemainīga. Pamatā autotransformatori tiek ražoti ar slodzes kārbu pārslēgiem vidējā sprieguma pusē. Šādi autotransformatori tiek izmantoti lielai jaudai un augsta spriegumam. Regulēšanas diapazons vidējā sprieguma pusē ir ±12% ar soli 2% no nominālās vērtības.
Lineāros regulatorus (LR) vai seriālos vadības transformatorus izmanto, lai regulētu spriegumu un pārdalītu jaudas plūsmas līnijās. Tie ir uzstādīti vai nu virknē ar neregulētiem transformatora tinumiem, vai tieši līnijā. Uz att. 9, d parāda diagrammu par LR iekļaušanu autotransformatora ķēdē. Regulators satur regulējamu autotransformatoru RAT un sērijveida transformatoru PT, ar kura palīdzību augstāka sprieguma tinuma neitrālē tiek ievadīts papildu EMF Edob, kas panāk HV un MV tinumu relatīvās spriegumu attiecības izmaiņas. uz LV tinumu. LR kontroles diapazons sasniedz ±15% no nominālās vērtības. LR ir daudz dārgāki nekā slodzes pārslēgi, tāpēc to izmantošana ir ierobežota. Būtiska lineāro regulatoru priekšrocība ir iespēja regulēt ne tikai garenvirziena spriegumu, bet arī šķērsvirzienu (mainot EDob fāzi). Īpaši plaši šī LR īpašība tiek izmantota jaudas plūsmu regulēšanā elektrolīnijās. LR jauda sasniedz 125 MB-A, un sprieguma līmenis ir 110 kV.
1.6.3 Sprieguma regulēšana ar kompensācijas ierīcēm
Sprieguma zudumu, kas raksturo sprieguma izmaiņas pie patērētājiem, neņemot vērā sprieguma krituma šķērskomponentu, nosaka atkarība (19). Regulējot sprieguma zudumus, ir iespējams uzturēt nepieciešamo sprieguma līmeni patērētāju kopnēs.No formulas (19) izriet, ka viens no efektīvi līdzekļi sprieguma regulēšana ir tīkla pārraidītās reaktīvās jaudas izmaiņas. Reaktīvo jaudu ģenerē ne tikai elektrostaciju ģeneratori, bet arī citi avoti: sinhronie kompensatori (SC), sinhronie motori (SM), kondensatoru bloki (BC), statiskās reaktīvās jaudas avoti (RPS), tiristoru kompensācijas bloki (TKU) uc Ja ir pieejami reaktīvās jaudas avoti vai, kā tos sauc arī, kompensējošās ierīces, sprieguma zudumus var uzrakstīt šādā formā: 
(21)
kur QKu ir kompensācijas ierīces radītā vai patērētā reaktīvā jauda, kvar, Mvar. No formulas var redzēt, ka sprieguma zudumus var samazināt līdz vērtībai, ko nosaka tikai sprieguma zudumi pie tīkla aktīvās pretestības, ģenerējot visu reaktīvo jaudu patēriņa vietā (QKy = Q), vai, gluži pretēji, palielināt tos, pārslēdzot kompensācijas ierīci reaktīvās jaudas patēriņa režīmā.
Sinhronais kompensators ir sinhrons motors, kas darbojas bez slodzes uz vārpstu. Atšķirībā no ģeneratora, tam nav galvenā dzinēja. SC nevar radīt aktīvo jaudu, un, lai segtu savus mehāniskos un elektriskos zudumus, tas patērē enerģiju no tīkla. Pārāk uzbudināts SC ģenerē tīklā reaktīvo jaudu, un, ja tas ir nepietiekami ierosināts, tas kļūst par reaktīvās jaudas patērētāju. Sprieguma regulēšana ar SC palīdzību tiek veikta vienmērīgi. Sinhronie kompensatori parasti tiek uzstādīti jaudīgās pazemināšanas apakšstacijās un ir savienoti ar autobusiem 6. . . 10 kV (10. att., a) vai pieslēgts autotransformatora LV tinumam vai transformatora kompensācijas tinumam ar slodzes atzarotāju. 
10. attēls
Sinhronais motors tiek plaši izmantots kā darba mehānismu elektriskā piedziņa. Patērējot aktīvo jaudu, tas vienlaikus var radīt reaktīvo jaudu (ja ir pārmērīgi ierosināts) vai patērēt to (ja ir nepietiekami ierosināts). SD ļauj īstenot vienmērīgu, automātiska regulēšana spriegums vietējā tīklā. SM izmaksas ir augstas, taču zemākas par tādas pašas jaudas asinhronā motora izmaksām kopā ar kompensācijas ierīci, kas ļauj iegūt līdzvērtīgu sprieguma regulēšanas efektu. SD elektroinstalācijas shēma ir tāda pati kā SC.
Kondensatoru blokus izmanto gadījumos, kad tā darbība reaktīvās jaudas patēriņa režīmā nav nepieciešama. Vadāmās kondensatoru bankas (UBK) ir virknē un paralēli savienotu kondensatoru grupa, lai iegūtu nepieciešamo jaudu.
un savienojumam ar doto spriegumu (10. att., b). Kad UBK ir pievienots paralēli tīklam, akumulatora radītā reaktīvā jauda 
(22)
kur C ir kondensatora bloka kapacitāte. mF; Uc - tīkla spriegums, kuram ir pievienots UBK, kV.
UBC ir ekonomiskāki nekā SC. Tie tiek veikti ar lielu jaudu (līdz 100 vai vairāk Mvar). Kondensatoru bloki tiek uzstādīti lielajās apakšstacijās un pievienoti gan 6.. .35 kV kopnēm, gan 110 kV augstsprieguma kopnēm. Kondensatoru banku komutācijas ierīces klātbūtne ļauj pakāpeniski regulēt spriegumu patērētāju autobusos, jo tas ļauj izslēgt daļu no paralēli pievienotajiem kondensatoriem vai visu akumulatoru, kad slodze ir samazināta un pilnībā ieslēdziet visus kondensatorus.
Statiskie reaktīvās jaudas avoti (IRM, SKU, STK u.c.) pēdējos gados arvien vairāk tiek izmantoti to īpašību dēļ, piemēram, rotējošu detaļu neesamība, liels ātrums, vienmērīga sprieguma un ģenerētās reaktīvās jaudas regulēšana, kā arī neliela ietekme. uz īsslēguma strāvām. utt. Tomēr to izmaksas joprojām ir daudz augstākas nekā citu tādas pašas jaudas kompensācijas ierīču izmaksas. Statiskās kompensācijas iekārtas ir sadalītas divās grupās pēc darbības principa. Pirmajā grupā ietilpst iekārtas, kurās reaktīvo jaudu ģenerē ar statiskiem kondensatoriem un kontrolē, izmantojot ātrgaitas tiristoru līdzekļus, bet otrajā grupā ietilpst iekārtas, kurās reaktīvās jaudas ģenerēšanai izmanto induktivitātes īpašību uzkrāt enerģiju magnētiskajā laukā. Uz att. 10, c parāda vienkāršotu TK tipa tiristoru kompensatora diagrammu, kas paredzēts reaktīvās jaudas kompensācijai ar automātisku sprieguma vai jaudas koeficienta uzturēšanu. Kompensatora jaudas daļā ir divi paralēli savienoti trīsfāzu vadāmi tilti, kas savienoti ar induktora L tinumiem. Tilti tiek montēti pēc neatkarīga invertora shēmas ar atslēgdiodēm un mākslīgo kapacitatīvo pārslēgšanu. Tiristoru tiltus kontrolē vadības sistēma
SU. Mūsdienu statiskie tiristoru kompensatori, piemēram, STK sērija. tiek ražoti jaudai līdz 450 Mvar ar nominālo spriegumu līdz 110 kV. Šie kompensatori ir atraduši pielietojumu jaudīgās pagarinātās elektropārvades līnijās, lielu tērauda kausēšanas krāšņu barošanas tīklos un citiem mērķiem.
Elektrolīnijas tiek uzskatītas par sadalīto kapacitāti atkarībā no tās garuma, fāzes vadu diametra, to relatīvā stāvokļa, attāluma starp tiem un barotnes dielektriskās konstantes.Elektrolīnijas radītā reaktīvā (uzlādes) jauda. 
123)
kur b0 \u003d wС0 - pārvades līnijas lineārā reaktīvā vadītspēja, Sm/km; Сo - elektropārvades līniju lineārā jauda, f/km; /-elektropārvades līnijas garums, km.
Pagarinātas pārvades līnijas ir spēcīgi neregulēti reaktīvās jaudas avoti sistēmā. Šo jaudu galvenokārt maina tās kompensācija ar šunta reaktoriem (šķērsvirziena induktīvā kompensācija).
1.6.4. Sprieguma regulēšana, mainot tīkla parametrus
No (19) un (20) atkarībām redzams, ka nelielā mērā spriegumu var kontrolēt, mainot barošanas tīkla aktīvo un reaktīvo pretestību. Vairākām līnijām vai transformatoriem, kas darbojas paralēli (11. att., a, b), minimālās slodzes stundās, kad samazinās sprieguma zudumi, var atslēgt vienu no līnijām vai transformatoru, kas novedīs pie sprieguma zudumu palielināšanās. apgādes tīklā un līdz ar to sprieguma samazināšanos pie patērētāja. 
Šāds regulējums, neskatoties uz pakāpēm, paaugstina pārraides efektivitāti, taču to var izmantot tikai tad, ja barošanas avota drošums nesamazinās. 
att. 12
Transmisijas induktīvās pretestības gareniskā kapacitatīvā kompensācija ir iespējama, ja līnija ir savienota virknē ar pretējo kapacitatīvās pretestības zīmi (12. att., a), savukārt iegūto transmisijas pretestību nosaka kā.
Xi \u003d XL — Xc (24)
Ņemot vērā formulu (24), ar zināmiem slodzes parametriem spriegumu uz patērētāja riepām pirms un pēc kompensācijas nosaka atkarībā no atkarībām (fāzes strāvām un spriegumiem):
(25)
(26)
Kā redzams no vektoru diagrammas (12. att., b), ar pastāvīgu spriegumu līnijas barošanas galā, ja ir ieslēgta gareniskā kapacitatīvā kompensācija, spriegums pie patērētāja būs lielāks nekā bez tā. To nosaka tas, ka sprieguma zudumi uz līnijas pretestības kompensācijas gadījumā tiek samazināti, t.i. 
Kompensācijas iekļaušana (sk. 12. att., a) tiek veikta, manevrējot kondensatora banku ar komutācijas ierīci. Vietējo elektropārvades līniju kompensācijas pakāpe nepārsniedz 50% (piemēram, pārvades līnijai Bratska - Irkutska ir 30% kompensācijas pakāpe).
Šīs sprieguma regulēšanas metodes trūkumi ir šādi: strāvu palielināšanās līdz. tīklā pārsprieguma iespēja uz kondensatoru bankām, subharmonisku svārstību parādīšanās slodzes triecienu laikā līdz pat subharmoniskai rezonansei.
Lineārie regulatori (LR) ir paredzēti, lai tīklā izveidotu papildu EMF. Šis papildu EMF tiek pievienots tīkla sprieguma vektoram un maina to. Tādā veidā tiek regulēts tīkla spriegums. Lineāros regulatorus tīklā izmanto, ja jaudas transformatora slodzes slēdža vadības diapazons nav pietiekams, lai tīklā nodrošinātu nepieciešamo sprieguma līmeni. Tos izmanto arī tīkla rekonstrukcijā, ja tur ir uzstādīti transformatori bez slodzes krānu pārslēga. Lineāros regulatorus var pieslēgt virknē jaudas transformatora tinumam (20.1. att. a) un uz izejošām elektropārvades līnijām (20.1. att. b).
Lineārā regulatora shēma ir parādīta attēlā. 20.2. Lineārais regulators sastāv no diviem transformatoriem: barošanas transformatora 1 un virknes transformatora 2. Barošanas transformatora primārais tinums 3 ir barošana. To var ieslēgt arī fāzē A-0 un līnijas spriegums ( UN TU). Barošanas transformatora sekundārajam tinumam 4 ir tāda pati komutācijas ierīce 5 kā OLTC transformatoram. Sērijas transformatora primārā tinuma 6 viens gals ir savienots ar barošanas transformatora sekundārā tinuma viduspunktu. Cits uz komutācijas ierīci. Sērijas transformatora sekundārais tinums 7 ir savienots virknē ar jaudas transformatora augstāka sprieguma tinumu. Papildu EMF tinumā 7 tiek pievienots jaudas transformatora EMF un maina to.
Lineārā regulatora radītais EML ir atkarīgs no:
par barošanas sprieguma lielumu;
no barošanas sprieguma fāzes;
no lineārā regulatora transformācijas koeficienta.
Iekļaujot barošanas transformatora primāro tinumu dažādās tīkla fāzēs, jūs varat iegūt dažādus spriegumus pie regulatora izejas. Lineārajā regulatorā tiek veikta fāzu regulēšana. Veidosim vektoru diagrammas fāzei BET.
Kad primārais tinums ir fāzē 0 – A, tad jaudas transformatora augstākā sprieguma tinuma EMF ar lineārā regulatora palīdzību tiek regulēts moduli (20.3. att. a). Ar šo regulējumu lineārā kontrollera papildu EMF ∆ E fāzē sakrīt ar tīkla fāzes spriegumiem. Šo regulējumu sauc gareniski. Transformācijas koeficients ir reāla vērtība.
Ja barošanas transformatora 3. tinums ir pievienots līnijas spriegumam B–C, tad jaudas transformatora tinuma un virknes transformatora sekundārā tinuma 7 iegūtais EMF mainās fāzē (20.3. att. b). Šajā gadījumā jaudas transformatora EML un papildu EMF tiek nobīdīts par 90 ○ . Šo regulējumu sauc šķērsvirziena.
Ieslēdzot tinumu 3 katrā fāzē BET un AT, veikta gareniski - šķērsvirzienā regulējumu .
Papildu EMF vektors ir vērsts pa lineārajiem spriegumiem. Transformācijas koeficients ir sarežģīta vērtība. Lieljaudas lineārie regulatori tiek veikti kā trīsfāzu jauda 16 - 100 MVA∙A ar slodzes atzarotāju 
15% spriegums 6 - 35 kV. Spriegumam 35 - 150 kV LR tiek veikti ar jaudu 92 - 240 MV∙A. 6 - 10 kV tīklos LR tiek izgatavoti autotransformatoru veidā.
Tā kā jaudas transformatora un lineārā regulatora vadības ierīces ir savienotas virknē, būtu jāprecizē funkciju sadalījums starp tām. Tie var būt šādi:
strāvas transformators var regulēt spriegumu vienā no līniju grupām. Tas ietaupa vienu lineāro regulatoru. Bet lineārā regulatora regulēšanas diapazonam jābūt pietiekami lielam, lai nodrošinātu nepieciešamo sprieguma līmeni elektroenerģijas patērētājiem. Strāvas transformatora un lineārā regulatora regulatoru laika aizkaves var būt vienādas;
spēka transformators veic sprieguma stabilizāciju uz apakšstaciju kopnēm vidējā līmenī. Šajā gadījumā lineārā regulatora vadības diapazonu var samazināt. Šāda regulēšana var ievērojami samazināt lineārā regulatora jaudu. Sprieguma regulēšana jāveic noteiktā secībā. Tā kā jaudas transformators veic sprieguma stabilizāciju, bet lineārais regulators regulē izejošās pārvades līnijas, lineārā regulatora laika aizkavei jābūt lielākai nekā jaudas transformatora slodzes kārbu pārslēgam. Tas ļauj samazināt pārslēgšanas darbību skaitu pie lineārā regulatora, likvidējot kopējās pārslēgšanas darbības, izmantojot slodzes atzarotāju.
Mūsdienās gan rūpniecībā, gan civilajā sfērā ir daudz instalāciju, elektrisko piedziņu, tehnoloģiju, kur elektroenerģijas padevei nepieciešams nevis mainīgais, bet gan pastāvīgs spiediens. Šādas instalācijas ietver dažādas rūpnieciskās iekārtas, celtniecības iekārtas, elektrotransporta dzinējus (metro, trolejbusu, iekrāvēju, elektroauto) un citas instalācijas. līdzstrāva dažāda veida.
Dažām no šīm ierīcēm barošanas spriegumam ir jābūt mainīgam, lai, piemēram, elektromotora barošanas strāvas maiņa izraisītu atbilstošas izmaiņas tā rotora griešanās ātrumā.
Viens no pirmajiem līdzstrāvas sprieguma regulēšanas veidiem ir ar reostatu. Tad var atsaukt atmiņā shēmu dzinējs - ģenerators - dzinējs, kur atkal, regulējot strāvu ģeneratora ierosmes tinumā, tika panākta gala dzinēja darbības parametru maiņa.
Bet šīs sistēmas nav ekonomiskas, tās tiek uzskatītas par novecojušām, un regulēšanas shēmas ir daudz modernākas. Tiristora vadība ir ekonomiskāka, elastīgāka un nepalielina instalācijas kopējos izmērus. Tomēr vispirms vispirms.
Reostatiskā regulēšana (regulēšana ar papildu rezistoriem)
Regulēšana, izmantojot virknē savienotu rezistoru ķēdi, ļauj mainīt elektromotora strāvu un spriegumu, ierobežojot strāvu tā armatūras ķēdē. Shematiski tas izskatās kā papildu rezistoru ķēde, kas virknē savienota ar motora tinumu un savienota starp to un barošanas avota pozitīvo spaili.
Daļu rezistoru pēc vajadzības var šuntēt ar kontaktoriem, lai attiecīgi mainītos strāva caur motora tinumu. Iepriekš vilces elektriskajās piedziņās šī regulēšanas metode bija ļoti izplatīta, un, ja nebija alternatīvu, bija jāsamierinās ar ļoti zemu efektivitāti ievērojamo siltuma zudumu dēļ rezistoros. Acīmredzot tas ir mazākais efektīva metode- Liekā jauda vienkārši tiek izkliedēta nevajadzīga siltuma veidā.
Šeit spriegums līdzstrāvas motora darbināšanai tiek iegūts lokāli, izmantojot līdzstrāvas ģeneratoru. Piedziņas motors rotē līdzstrāvas ģeneratoru, kas savukārt baro izpildmehānisma motoru.
Izpildmehānisma motora darbības parametru regulēšana tiek panākta, mainot ģeneratora ierosmes tinuma strāvu. Lielāka ģeneratora ierosmes tinuma strāva - lielāks spriegums tiek piegādāts gala dzinējam, mazāka ģeneratora ierosmes tinuma strāva - attiecīgi mazāks spriegums tiek piegādāts gala dzinējam.
Šī sistēma, no pirmā acu uzmetiena, ir efektīvāka nekā vienkārši enerģijas izkliedēšana siltuma veidā caur rezistoriem, tomēr tai ir arī savi trūkumi. Pirmkārt, sistēmā ir iekļautas divas papildu, diezgan lielas elektriskās mašīnas, kurām ik pa laikam ir jāveic apkope. Otrkārt, sistēma ir inerciāla - savienotās trīs automašīnas nespēj krasi mainīt savu kursu. Rezultātā efektivitāte atkal ir zema. Tomēr kādu laiku šādas sistēmas tika izmantotas rūpnīcās 20. gadsimtā.
Tiristoru kontroles metode
Līdz ar 20. gadsimta otrās puses atnākšanu pusvadītāju ierīces, kļuva iespējams izveidot maza izmēra tiristoru kontrollerus līdzstrāvas motoriem. Līdzstrāvas motors tagad bija tikko pievienots elektrotīklam maiņstrāva caur tiristoru un mainot tiristora atvēršanas fāzi, kļuva iespējams iegūt vienmērīgu motora rotora griešanās ātruma kontroli. Šī metode ļāva panākt izrāvienu līdzstrāvas motoru darbināšanas pārveidotāju efektivitātes un ātruma paaugstināšanā.
Tiristoru vadības metode joprojām tiek izmantota, jo īpaši, lai kontrolētu trumuļa rotācijas ātrumu automātiskajās veļas mašīnās, kur kā piedziņa kalpo ātrgaitas kolektora motors. Taisnības labad jāatzīmē, ka līdzīga vadības metode darbojas arī tiristoru dimmeros, kas var kontrolēt kvēlspuldžu spilgtumu.
Līdzstrāva ar invertora palīdzību tiek pārveidota par maiņstrāvu, kas pēc tam tiek palielināta vai samazināta ar transformatora palīdzību, pēc tam tiek iztaisnota. Rektificētais spriegums tiek pievadīts līdzstrāvas motora tinumiem. Varbūt papildu, tad izejā sasniegtais efekts ir nedaudz līdzīgs tiristora regulēšanai.
Transformatora un invertora klātbūtne principā izraisa visas sistēmas izmaksu pieaugumu, tomēr modernā pusvadītāju bāze ļauj veidot pārveidotājus gatavu maza izmēra ierīču veidā, ko darbina ar AC, kur transformators ir augstfrekvences impulss, kā rezultātā izmēri ir mazi, un efektivitāte jau sasniedz 90%.
Pulsa kontrole
Līdzstrāvas motoru impulsu vadības sistēma pēc konstrukcijas ir līdzīga impulsam. Šī metode ir viena no modernākajām, un tieši šo metodi mūsdienās izmanto elektromobiļos un ievieš metro. Pakāpeniskā pārveidotāja saite (diode un induktors) tiek apvienota virknes ķēdē ar motora tinumu, un, pielāgojot saitei pievadīto impulsu platumu, tiek sasniegta nepieciešamā vidējā strāva caur motora tinumu.
Šādām impulsu vadības sistēmām, faktiski - impulsu pārveidotājiem, ir augstāka efektivitāte - vairāk nekā 90%, un tām ir lielisks ātrums. Šeit paveras lieliskas iespējas, kas ir ļoti svarīgi mašīnām ar lielu inerci un elektromobiļiem.
Andrejs Povnijs ( Google+ ,
Pietiekami liels skaits rūpnieciskās elektriskās piedziņas un tehnoloģiskie procesi to barošanai izmanto līdzstrāvu. Turklāt šādos gadījumos bieži ir jāmaina šī sprieguma vērtība. Tādi transporta veidi kā metro, trolejbusi, elektromobiļi un citi transporta veidi saņem barošanas spriegumu no līdzstrāvas tīkliem ar nemainīgu spriegumu. Bet galu galā daudziem no tiem ir jāmaina elektromotora armatūrai piegādātā sprieguma vērtība. Klasiskais līdzeklis nepieciešamo vērtību iegūšanai ir pretestības regulēšana jeb Leonardo sistēma. Bet šīs sistēmas ir novecojušas un diezgan reti sastopamas (īpaši ģeneratora-motora sistēma). Mūsdienīgākas un šobrīd aktīvāk ieviestas ir tiristoru pārveidotāju-motoru, impulsu pārveidotāju motoru sistēmas. Apsvērsim katru sistēmu sīkāk.
Rezistoru regulēšana
Lai regulētu elektromotoram pievadīto palaišanas strāvu un spriegumu, armatūras ķēdē rezistori tiek savienoti virknē ar enkuru (vai armatūru un lauka tinumu virknes ierosmes motora gadījumā):
Tādējādi tiek regulēta strāva, kas tiek piegādāta elektriskajai mašīnai. Kontaktori K1, K2, K3 šunta rezistori, ja nepieciešams mainīt kādu elektriskās piedziņas parametru vai koordinātu. Šī metode joprojām ir diezgan izplatīta, it īpaši vilces piedziņās, lai gan tai ir pievienoti lieli rezistoru zudumi un līdz ar to diezgan zema efektivitāte.
Ģenerators-dzinēja sistēma
Šādā sistēmā nepieciešamo sprieguma līmeni veido, mainot ģeneratora ierosmes plūsmu:
Trīs elektrisko mašīnu klātbūtne šādā sistēmā, lieli svara un izmēra rādītāji un ilgs remonta laiks bojājumu gadījumā, kā arī dārga apkope un liela šādas instalācijas inerce padarīja šādas iekārtas efektivitāti ļoti zemu. Tagad praktiski vairs nav palikušas ģeneratoru-motoru sistēmas, tās visas aktīvi tiek aizstātas ar sistēmām, kurām ir vairākas priekšrocības.
Tiristoru pārveidotājs - motors
Masu attīstību tas ieguva 60. gados, kad sāka parādīties tiristori. Uz to pamata tika izveidoti pirmie statiskie mazjaudas tiristoru pārveidotāji. Šādas ierīces tika tieši savienotas ar maiņstrāvas tīkliem:
Sprieguma regulēšana notiek, mainot. Regulēšanai ar tiristoru pārveidotāju ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar ģeneratora-motora uzstādīšanu, piemēram, liels ātrums un efektivitāte, vienmērīga līdzstrāvas sprieguma regulēšana un daudzas citas.
Līdzstrāvas posma pārveidotājs
Šeit viss ir nedaudz sarežģītāk. Lai iegūtu nemainīgu vajadzīgās vērtības spriegumu, tiek izmantotas arī palīgierīces, proti, invertors, transformators, taisngriezis:
Šeit līdzstrāva tiek pārveidota par maiņstrāvu, izmantojot strāvas invertoru, pēc tam pazemināta vai palielināta, izmantojot transformatoru (atkarībā no nepieciešamības), un pēc tam atkal iztaisnota. Transformatora un invertora klātbūtne ievērojami palielina instalācijas izmaksas, palielina sistēmu, kas samazina efektivitāti. Bet ir pluss - galvaniskā izolācija starp tīklu un slodzi transformatora klātbūtnes dēļ. Praksē šādas ierīces ir ārkārtīgi reti.
Impulsu līdzstrāvas sprieguma pārveidotāji
Šīs, iespējams, ir vismodernākās vadības ierīces līdzstrāvas ķēdēs. To var salīdzināt ar transformatoru, jo uzvedība impulsu pārveidotājs piemēram, transformators ar vienmērīgi mainīgu apgriezienu skaitu:
Šādas sistēmas aktīvi aizvieto elektriskās piedziņas ar pretestības regulēšanu, savienojot tās ar mašīnas armatūru virknē, nevis pretestības-kontaktoru grupu. Diezgan bieži tos izmantoju elektromobiļos, un diezgan lielu popularitāti tie ieguva arī pazemes transportā (metro). Šādi pārveidotāji izdala minimālu siltumu, kas nesilda tuneļus un var ieviest reģeneratīvās bremzēšanas režīmu, kas ir liels pluss elektriskajām piedziņām ar biežu iedarbināšanu un bremzēšanu.
Liela šādu ierīču priekšrocība ir tā, ka tās var reģenerēt tīklā enerģiju, vienmērīgi regulēt strāvas pieauguma ātrumu, tām ir augsta efektivitāte un ātrums.