Лекція 10 Синхронне обертання електроприводів

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 61Следующая ⇒

Синхронне обертання електроприводів застосовується в тому випадку, коли необхідно забезпечити однаковий або пропорційний закон руху декількох механізмів, які не мають механічного зв'язку. Така необхідність виникає в тих випадках, коли механічний зв'язок між окремими механізмами ускладнений або взагалі неможливий через велику відстань між ними або громіздкості конструкції (наприклад, у приводах розвідних мостів, шлюзових затворів і воріт, папероробних машин тощо). Механічний зв'язок у цих випадках замінюється електричним синхронним зв'язком — електричним валом. Системи синхронного обертання окремих механізмів часто дозволяють виконати машинний комплекс простіше, ніж системи механічного зв'язку.

Електрична синхронізація у електроприводів змінного струму досягається застосуванням як допоміжних машин, так і регулювального реостата в колі роторів виконавчих двигунів.

Схема електричного вала з допоміжними машинами (рис. 4.28) складається з головних двигунів М1 і М2, які приводять в обертання вали 1 і 2, та допоміжних машин М3 і М4 для синхронізації їх обертання. Головні двигуни — звичайно асинхронні, трифазного струму, які рівні за потужністю та мають однакові механічні характеристики. В якості допоміжних машин застосовують також асинхронні двигуни з фазним ротором тому, що вони конструктивно простіше синхронних і не вимагають джерела постійного струму для збудження. Потужність допоміжних двигунів залежить від переданого ними зрівняльного моменту і може бути рівною або менше потужності головних двигунів. Електрорушійні сили роторів допоміжних машин спрямовані назустріч один одному так, що якщо навантажувальні моменти М_ст₁ і М_ст₂ однакові, то результуюча ЕРС у їхньому колі дорівнює нулю і допоміжні машини не розвивають обертальних моментів. По обмотках їх статорів протікає тільки струм, що намагнічує.

Припустимо, що навантажувальні моменти неоднакові (М_ст₁> М_ст₂). Тоді вал 1 відстане на деякий кут від вала 2, у колі роторів допоміжних машин виникає результуюча ЕРС і з'явиться зрівняльний струм. Зрівняльні моменти допоміжних машин, які виникли в результаті цього, компенсують неузгодженість і забезпечать синхронне обертання обох валів. Тому що обидва вали повинні обертатися з однаковою кутовою швидкістю, то моменти головних двигунів повинні бути однакові. Це може бути лише в тому випадку, якщо машина М3 працює в режимі двигуна (розвантажить двигун М1), а машина М4 — у режимі рекуперативного гальмування і додатково навантажує двигун М2.

Ротори допоміжних машин можуть обертатися не тільки в бік обертання магнітного поля статора, але і проти нього. Умови роботи системи при цьому принципово не змінюються. Однак у випадку обертання допоміжних машин проти напрямку обертання магнітного поля додатковий (зрівняльний) приплив потужності буде значно більше, ніж у випадку обертання машин у напрямку обертання магнітного поля. Останнє пояснюється тим, що ЕРС їхніх роторів, які пропорційні ковзанню, будуть у першому випадку значно більшими, а отже, більшими будуть і зрівняльні моменти.

ТЕМА 5 РОЗРАХУНОК ПУСКОВИХ, ГАЛЬМІВНИХ І РЕГУЛЮВАЛЬНИХ ОПОРІВ

Лекція 11 Розрахунок пускових, регулювальних і гальмівних опорів до двигунів постійного струму

Раніше було з'ясовано, що для обмеження струму при пуску двигунів постійного струму, коли ЕРС якоря E = 0, необхідно в коло якоря вводити опір, який обмежує струм. Пристрій, що служить для введення і виведення опору в колі якоря в період пуску і розгону електропривода, називається пусковим реостатом.

Введення і виведення опорів виконується східчасто (секціями). Такий же реостат використовують і для регулювання кутової швидкості двигуна, але тоді він називається регулювальним.

Пускові опори. Для пуску та гальмування електроприводів потрібні визначені значення моментів. Їх визначають відповідним розрахунком опорів у силовому колі двигуна. Розглянуті нижче методи розрахунків справедливі для номінальних значень напруги живлення та магнітного потоку.

Рисунок 5.1 – Схема вмикання та пускові реостатні характеристики двигуна постійного струму незалежного збудження

Графо-аналітичний метод. Схема увімкнення та пускові реостатні характеристики двигуна постійного струму незалежного збудження зображені на рис. 5.1. Там же наведені позначення розрахункових величин. Опори R₁, R₂, R₃ називаються опорами ступіней; опори R_вш₁, R_вш₂, R_вш₃ — опорами секцій. Найбільше значення струму I₁ (моменту М₁) при пуску обмежується вимогою допустимої комутації струму якоря і для двигунів загального призначення приймається рівним

I_max = I₁ = (2,0...2,5) I_ном.

У ряді випадків максимальний пусковий струм на першій реостатній характеристиці обмежується не умовами комутації, а допустимим пусковим моментом або прискоренням.

Мінімальне значення струму I₂ (моменту М₂) при шунтуванні секцій пускового реостата визначається статичним навантаженням і в умовах нормального пуску приймається рівним

I_min = I₂ = (1,1...1,2) I_cт.

Струм I₂називається струмом переключення.

Якщо необхідна підвищена плавність пуску, то мінімальне значення пускового струму (моменту) приймається більшим, ніж при нормальних умовах, але це спричиняє збільшення числа пускових ступіней.

Побудова пускової діаграми статичних характеристик будується в наступному порядку (рис. 5.1):

1) будується природна характеристика, для якої параметри визначаються за формулами (див. лекцію 3); у підсумку знаходяться координати двох точок: w₀ при I = 0 і w_ном при І_ном; через ці точки проводиться пряма лінія;

2) задаються струмами І₁ і І₂ (М₁ і М₂) у межах зазначених вище значень;

3) будується перша реостатна характеристика, яка проходить через точки 1 і w₀;

4) будуються реостатні характеристики наступних ступіней, для чого з точок 2,4,6 проводяться горизонтальні лінії до перетинання з вертикаллю І₁ (М₁) у точках 3,5,7. Через точки перетинання в точку w₀ проводяться реостатні характеристики.

Побудова вважається вдалою, якщо вихід на природну характеристику відбувається в точці 7 на лінії І₁(М₁). У противному випадку змінюють межі I₁ і І₂.

Відповідно до характеристики 1 — 2 кутова швидкість двигуна збільшується до значення, яке визначається положенням точки 2. При цій швидкості шунтується перша секція реостата (замикається контакт КМ1). Кутова швидкість двигуна через інерцію механічної системи електропривода не може змінитися миттєво, а момент швидко росте, тому перехід на нову характеристику практично здійснюється по лінії, паралельній осі абсцис.

Далі двигун буде прискорюватися відповідно до прямої 3 — 4до точки 4, і коли замкнеться контакт КМ2, відбудеться перехід на наступну характеристику. Після замикання КМ3 наступить останній етап пуску двигуна, тобто перехід на природну характеристику. Якщо при пуску статичний момент на валу двигуна відповідає номінальному, то двигун по закінченні пуску працює на природній характеристиці з кутовою швидкістю w_ном.

При графо-аналітичному методі розрахунку пускових опорів із прямолінійними електромеханічними або механічними характеристиками відрізок 0 — w₀ (рис. 5.1) у масштабі опору приймається рівним R_ном. Тоді відрізки, які відсікаються реостатними характеристиками на вертикальній лінії номінального струму (або моменту), будуть представляти собою опори секцій і ступіней пускового реостата.

Якщо ординату af, рівну R_ном у відносних одиницях, прийняти рівній одиниці (а f = 1), то ординати ае, аd, ас, аb рівні відповідно опорам пускових ступіней якірного кола двигуна R₁, R₂, R₃. Вирахуванням із зазначених ординат внутрішнього опору двигуна, відзначеного відрізком аb, одержуємо опори окремих ступіней (відповідні ординатам bе, bd і bс).

Для переходу від опорів, що визначені у відносних одиницях, до опорів, визначених в Омах, робиться відповідний перерахунок:

R_1...3 = R_* R_ном,

де R_* = ае /аf; аd / аf і ас / аf.

Окремі секції реостата R_вш₁, R_вш₂ і R_вш₃ (рис. 5.1) мають опори, які відповідають відрізкам dе, сd і bс. За наявним значенням опорів ступіней опори секцій знаходять так:

R_вш₁ = R₁ – R₂; R_вш₂ = R₂ – R₃; R_вш₃ = R₃ – R_дв.

Аналітичний метод. Відношення І₁/ І₂ позначимо через l. Для триступінчастого пуску (рис. 5.1) зі струмами переключення I₁ і I₂ з умови рівноваги електричного кола випливає, що

l = I₁/ I₂ = M₁/ M₂ = R₁/ R₂ = R₂/ R₃ = R₃/R_дв. (5.1)

Опір першої пускової ступіні, що обмежує пусковий струм значенням I₁,

R₁ = U_мер / I₁.

Тоді опори пускових ступіней зі співвідношення (5.1)

R₂ = R₁/ l; R₃ = R₂/ l = R_1/ l²; R_дв = R₃/ l = R₁/ l³ (5.2)

або

R₁ = R₂ l; R₂ = R₃ l; R₃ = R_дв l (5.2а)

Якщо відомі струми I₁і I₂, то число ступіней

або (5.3)

Якщо число m при підрахунках виявляється дробовим, то необхідно змінити M₁ або М₂.

Гальмівні опори. Опори для гальмування розраховуються на підставі співвідношень (2.30), (2.32) і (2.33). При гальмуванні противмиканням відповідно до (2.32) зовнішній опір R_вш_.пв у колі якоря

(5.4)

де Е — ЕРС якоря при початковій кутовій швидкості гальмування w_г [див. (2.34)]; I_г — допустимий початковий струм при гальмуванні.

Для динамічного гальмування зовнішній опір [див. (2.33)]

(5.5)

Регулювальні опори. Щоб отримати кутову швидкість, меншу швидкості на природній характеристиці при номінальному навантаженні, опір розраховують за формулами для двигунів незалежного і послідовного збуджень відповідно

(5.6)

(5.6а)

де w_ном — кутова швидкість на реостатній характеристиці при номінальному струмі.

Для декількох ступіней пуску, гальмування і регулювання кутової швидкості двигуна опори кожної ступіні визначають при відповідних значеннях кутових швидкостей на реостатних характеристиках.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 900; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!