Регулирование скоростей асинхронного электродвигателя.



Скорость вращения ротора асинхронного двигателя определяется выражением
n = no (1 — S) = (f1∙60)(1 — S)/p.
скорость асинхронного двигателя можно регулировать изменением какой-либо из трех величин: числа пар полюсов р; частоты f1 тока питающей сети; скольжения S. Изменение числа полюсов электродвигателя.Для возможности изменения числа пар полюсов электродвигателя статор его выполняют либо с двумя самостоятельными трехфазными обмотками, либо с одной трехфазной обмоткой, которую можно пересоединять на различные числа полюсов. Катушки создают четыре магнитных полюса. Те же катушки, соединенные параллельно между собой, создадут только два полюса. Пересоединение обмоток статора производится при помощи специального аппарата – контроллера. При этом способе регулировка скорости вращения двигателя совершается скачками. На практике встречаются двигатели, синхронные скорости вращения no которых могут быть равны 3000, 1500, 1000 и 750 оборотов в минуту. Регулировку скорости вращения двигателя путем изменения числа полюсов можно производить только у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Ротор с короткозамкнутой обмоткой может работать при разных числах полюсов магнитного поля. Наоборот, ротор двигателя с фазной обмоткой может работать нормально лишь при определенном числе полюсов поля статора. Иначе обмотку ротора также пришлось бы переключать, что внесло бы большие усложнения в схему двигателя.

Изменение частоты переменного тока.При этом способе частоту переменного тока, подводимого к обмотке статора двигателя, изменяют при помощи специального преобразователя частоты. Регулировку изменения частоты тока выгодно производить, когда имеется большая группа двигателей, требующих совместного плавного регулирования скорости вращения (рольганги, текстильные станки и т. п.). Этот способ регулирования скорости мало распространен ввиду сложности его осуществления.

Введение сопротивления в цепь ротора. Во время работы двигателя в цепь обмотки ротора вводят сопротивление регулировочного реостата. С увеличением активного сопротивления цепи ротора возрастает величина скольжения S, соответствующая заданному значению вращающего момента М (величина вращающего момента, развиваемого двигателем, равна моменту сопротивления на валу двигателя). Таким образом, вводя дополнительно активное сопротивление в цепь фазного ротора, мы увеличиваем скольжение S и, следовательно, снижаем скорость вращения ротора n. Такой способ регулирования применим только для асинхронных двигателей с фазным ротором. Регулировочный реостат включают в цепь ротора так же, как и пусковой реостат. Недостатком этого способа регулирования является то, что в регулировочном реостате происходит значительная потеря мощности, тем большая, чем шире регулировка скорости вращения двигателя.

Реверсирование асинхронных электродвигателей. Для изменения направления вращения (реверсирование) асинхронного двигателя следует поменять местами два любых провода из трех, идущих к обмоткам статора двигателя. При этом меняется направление вращения магнитного поля статора и двигатель станет вращаться в другую сторону. Реверсирование двигателя может быть произведено при помощи переключателя (перекидного рубильника), магнитного пускателя и других устройств.

Торможение асинхронных двигателей.В условиях эксплуатации нередко возникает необходимость торможения двигателя с целью ускорить его остановку. Торможение электродвигателей может быть механическим, электрическим и электромеханическим. Если при работе двигателя переключить две любые фазы, то при этом двигатель начнет развивать вращающий момент, направленный в обратную сторону. Вращение ротора замедляется. Когда скорость вращения приближается к нулю, следует отключить двигатель от сети, в противном случае под действием развиваемого момента он начнет вращаться в противоположном направлении..

 

24)

Переходные процессы

Переходные процессы возникают при переходе любого технического устройства из одного состояния в другое. Теория автоматического регулирования определяет динамические свойства звеньев в переходных процессах при помощи переходной характеристики h (t). Под переходной характеристикой понимают реакцию звена на единичное ступенчатое воздействие 1 (t).

 

Такое воздействие соответствует мгновенной подаче напряжения на двигатель или его отключение. Кроме того, по такому закону может изменяться момент сопротивления.

Переходная характеристика рассчитывается по дифференциальному уравнению движения электропривода при известном Xвх.

h (t) определяется, например, при напряжении на якоре двигателя

Uя = 1 (t) Uя1 ; Uя1 = const

Типовым переходным процессом привода является апериодический. Экспериментально переходные процессы определяются при подаче на вход привода ступенчато изменяющегося напряжения. Работа электропривода определяется взаимосвязанными переходными механическими, электромагнитными и тепловым процессами. Первые два из них весьма кратковременны по сравнению с тепловыми процессами, которые в следствие боьшой тепловой инерции двигателей практически не влияют на переходные механические и электромагнитные процессы. Рассмотрим в качестве примера переходный процесс при включении скачком двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, нагруженного моментом Мс,

на неизменное напряжение U. Для расчета переходного процесса воспользуемся дифуравнениями двигателя при Uв = const, Mc = const

,

I Rя / Ce Cм = Тэм,

где См - константа для момента,

Се - константа для ЭДС,

Тэм - электромеханическая константа времени привода.

В результате решения находим

 

Из представленного графика переходного процесса видно, что при неизвестной нагрузке на валу часто-

та вращения вала нарастает по экспоненциальной кривой и достигает установившегося n по истечению времени t = Тэм до момента 0,707 n .

 

 

                                                                                       

 

 

                                                                                          

 

25)

Основные критерии выбора двигателя по мощности.

Задача правильного выбора мощности двигателя связана, с одной стороны, с необходимостью безусловного обеспечения требований технологии, с другой стороны - с обеспечением надежности его продолжительной работы, а также с выполнением проблем энергосбережения.

При выборе двигателя заниженной мощности:

- нарушается нормальный режим работы рабочей машины;

- снижается ее производительность;

- возникают аварии;

- двигатель преждевременно выходит из строя.

Двигатель повышенной мощности:

- имеет заниженные энергетические показатели ŋ и cos ф;

- увеличивает капитальные затраты;

- повышает потери энергии;

- преждевременно выводит из строя механизм;

- увеличивает затраты на ремонт.

Если длительная нагрузка двигателя больше номинальной, выше потери энергии, двигатель перегревается, снижается механическая прочность изоляции обмоток и, как следствие, снижается их электрическая прочность, повышается вероятность пробоя изоляции. Таким образом, основным критерием выбора электродвигателя по мощности является температура его обмоток, его нагрев. Номинальная нагрузка двигателя определяется заводом-изготовителем из усло­вий нагрева. Существует «восьмиградусное правило» - повышение температу­ры изоляции от номинальной на 8 - 10 градусов сокращает срок службы изоля­ции в два раза.

 

Задача выбора двигателя по мощности осложняется тем, что нагрузка на его валу в процессе работы, как правило, изменяется во времени РРМ = f(t), вследст­вие чего изменяются греющие потери и температура двигателя.

Если выбрать двигатель Рдв = Рмакс рм, то при снижении нагрузки двигатель не будет использован по мощности. Очевидно, что недопустимо выбирать номи­нальную мощность рдв = рмин рм.

Для обоснования выбора мощности двигателя нужно знать характер измене­ния нагрузки во времени. Для рабочих машин, работающих в циклических режи­мах, строится нагрузочная диаграмма РРМ = f(t) или Мс = f(t) за цикл работы, ко­торая позволяет судить об изменении потерь в двигателе, что в свою очередь позволяет оценить его температуру при известном характере процесса нагрева.

Такой подход позволяет выбрать электродвигатель таким образом, чтобы максимальная температура изоляции обмоток не превысила допустимого значе­ния. Это условие является одним из основных критериев для обеспечения на­дежной работы электропривода в течение всего срока его эксплуатации.

Второе условие выбора двигателя по мощности заключается в том, что его перегрузочная способность должна быть достаточной для устойчивой работы электропривода в периоды максимальной нагрузки.

Выбор электродвигателей по мощности

От правильного выбора электродвигателя по мощности зависят надежность его работы в электроприводе и энергетические показатели в процессе эксплуатации. В тех случаях, когда нагрузка двигателя существенно меньше номинальной, он недоиспользуется по мощности, что свидетельствует об излишних капитальных вложениях, его КПД и коэффициент мощности заметно снижаются.

Если нагрузка превышает номинальную, это приводит к увеличению токов и потерь мощности выше соответствующих номинальных значений, вследствие чего температура (превышение температуры) обмоток и магнитопровода двигателя может превысить допустимое значение. Рост температуры выше заданных значений приводит к резкому ускорению старения изоляции вследствие из-

менения ее физико-химических свойств и соответственно уменьшению срока службы и надежности двигателя в целом, поэтому одним из основных критериев выбора двигателя по мощности является температура (превышение температуры) обмоток.

Задача выбора электродвигателя по мощности осложняется тем обстоятельством, что нагрузка на его валу в процессе работы, как правило, изменяется во времени, вследствие чего изменяются также потери мощности и соответственно температура двигателя. Если при этих условиях выбрать двигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность была равна наибольшей мощности нагрузки, он будет недоиспользован по мощности. Очевидно также, что недопустимо выбирать номинальную мощность двигателя равной минимальной мощности нагрузки.

Для обоснованного решения вопроса выбора электродвигателя по мощности необходимо знать характер изменения нагрузки двигателя во времени, т. е. зависимость от времени мощности, электромагнитного момента и потерь двигателя. С этой целью для машин, работающих в циклическом режиме, обычно строится нагрузочная диаграмма, представляющая собой зависимость нагрузки электропривода от времени в течение рабочего цикла.

Зависимость изменения нагрузки от времени позволяет судить об изменениях потерь в электродвигателе, что в свою очередь дает возможность оценить температуру его отдельных частей при известном характере процесса их нагрева.

Этот подход позволяет выбрать двигатель таким образом, чтобы максимальная температура изоляции обмоток не превышала допустимого значения. Это условие является одним из основных для обеспечения надежной работы электродвигателя в течение всего срока его эксплуатации.

Второе условие выбора двигателя заключается в том, что его перегрузочная способность должна быть достаточной для устойчивой работы электропривода в периоды максимальной нагрузки или аварийного снижения напряжения.

Таким образом, для правильного выбора двигателя необходимо знать точную зависимость нагрузки от времени, на базе которой можно рассчитать потери в его отдельных частях. Затем необходимо провести подробный тепловой расчет с учетом в большинстве случаев переходных процессов (пуска, реверса, торможения, перехода от одной нагрузки к другой), на основании которого можно сделать вывод о том. правильно ли выбрал двигатель. Если Максимальная темпе­ратура (превышение температуры) обмоток окажется меньше допустимого, го следует проанализировать возможность применения двигателя меньшей мощности, и наоборот. После теплового расчета двигатель прове­ряется по условию Мн макс˂Ммакс где Мн макс - максимальный момент нагрузки; Ммакс — максимальный электромагнитный момент двигателя.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 286;