Втрати при перехідних процесах

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 61Следующая ⇒

При роботі електропривода з частими пусками, гальмуванням і зупинками втрати енергії в перехідних процесах стають істотними, помітно впливають на нагрів двигуна та енергетичні показники установки. Визначення сумарних втрат потужності в перехідних процесах представляє собою складну задачу тому, що ці втрати залежать від значень статичного навантаження на валу, від механічної та електромагнітної інерційності електропривода, кутової швидкості двигуна тощо. До того ж окремі складові втрат у перехідних процесах змінюються по-різному. Тому для визначення втрат зробимо деякі припущення: момент статичного навантаження М_ст = 0, що часто буває при пуску і розгоні реальних електроприводів; через незначний вплив на втрати потужності зневажаємо магнітною інерційністю і постійними втратами двигуна.

Розглянемо метод визначення втрат, застосований для асинхронних двигунів і двигунів постійного струму незалежного збудження. Втрати потужності в роторному колі асинхронного двигуна та у колі якоря двигуна постійного струму

Р_в₂ = М w₀ s; P_в₂ = М w₀ d,

де s і d — ковзання і відносне статичне падіння кутової швидкості.

Ковзання (і відносне падіння кутової швидкості) у руховому і гальмівному режимах

s(d) = (w₀ - w) / w₀; s(d) = w / w₀.

Втрати енергії за час t_р_(г) перехідного процесу (розгону або гальмування електропривода)

(7.14)

У колі ротора асинхронного двигуна та у колі якоря двигуна постійного струму

(7.14а)

(7.14б)

Втрати енергії від початкових значень s_поч і d_поч до кінцевих усталених s_у і d_у (які відповідають w_у) для асинхронного двигуна і двигуна постійного струму

(7.15 а)

(7.15 б)

Зі співвідношень (7.15 а) і (7.15 б) видно, що втрати електроенергії в колі ротора асинхронного двигуна та у колі якоря двигуна постійного струму незалежного збудження при перехідних процесах без статичного навантаження не залежать від виду механічної характеристики і часу перехідного процесу. Вони визначаються тільки запасом кінетичної енергії, А = J w²₀/2 при кутовій швидкості ідеального холостого ходу і межами зміни ковзання s або відносного статичного падіння швидкості d. Це означає, що, наприклад, втрати при прямому пуску двигуна (без зміни яких-небудь його параметрів) в одну ступінь і при реостатному пуску у декілька ступіней однакові.

Втрати енергії в перехідних процесах при розгоні, гальмуванні та реверсі електропривода визначаються співвідношеннями (7.15 а) і (7.15 б) при підстановці в них відповідних значень s або d.

При розгоні та динамічному гальмуванні електропривода, коли s_поч(d_поч) = 1, s_у(d_у) = 0,

А_в_2(р) = J w²₀/2.

При гальмуванні противмиканням, коли s_поч (d_поч) =2, s_у (d_у) = 1,

А_в_2(г.пв) = 3 J w²₀/2 = 3 А_в_2(р);

при реверсі, коли s_поч (d_поч) = 2, s_у(d_у) = 0,

А_в_2(рев) = 4 J w²₀/2 = 4 А_в_2(р).

Для асинхронного двигуна втрати енергії в колі статора А_в₁ виражаються через втрати енергії в роторному колі А_в₂:

А_в₁ = А_в₂ R₁_S/ R'_2S. (7.16)

Повні втрати в електроприводі з асинхронним двигуном

А_в = А_в₁ + А_в₂.

Зі співвідношення (7.16) випливає, що в асинхронного двигуна з фазним ротором, у вторинне коло якого вмикаються зовнішні опори, втрати енергії в колі статора менші, ніж в асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, тому що R'₂_S >> R₁_S.

Втрати енергії в перехідних процесах зі статичним навантаженням на валу двигуна залежать від часу цих процесів, що, у свою чергу, обумовлено статичним моментом.

Якщо прийняти, що протягом перехідного процесу M_ст = соnst і середній момент двигуна M_ср = соnst, то після підстановки цих значень у (7.14а) або (7.14б) і математичних перетворень одержимо втрати енергії в електроприводі з асинхронним двигуном і з двигуном постійного струму незалежного збудження:

(7.17а)

(7.17б)

З аналізу залежностей (7.17а) і (7.17б) видно, що при розгоні електропривода зі статичним навантаженням на валу двигуна втрати енергії зростають у порівнянні з втратами при розгоні без статичного навантаження. При гальмуванні електропривода, коли момент статичного навантаження діє згідно з моментом двигуна (М_ср + М_ст), втрати енергії менші, ніж при гальмуванні без статичного навантаження.

Співвідношення (7.15) і (7.17) показують, що знизити втрати енергії в перехідних процесах можливо за рахунок зменшення моменту інерції електропривода, для чого застосовують двигун спеціального виконання зі зменшеними моментами інерції ротора, або за рахунок використання двигунів, які мають у сумі також менший момент інерції роторів (якорів).

За рахунок східчастої (або плавної) зміни кутової швидкості ідеального холостого ходу w₀ зниження втрат у перехідних процесах буде більш помітне, тому що w₀ у зазначених формулах в квадраті. Так, наприклад, при застосуванні в електроприводі багатошвидкісного асинхронного двигуна втрати при розгоні відповідно до (7.15) будуть визначатися величинами w_0, s_поч і s_у на кожній ступіні прискорення електропривода. Для двошвидкісного двигуна при східчастому пуску до першої w₀₁ і другої (вищої) w₀₂швидкостей втрати енергії

А_в_2(р) = J w²₀₁/2 + J (0,5 w₀₂)²/2) = 0,5 J w²₀₂/2,

тобто складають половину від втрат при прямому пуску на вищу ступінь.

При гальмуванні електропривода з багатошвидкісним асинхронним двигуном кутова швидкість знижується за рахунок переключення двигуна на нижчі швидкості з рекуперативним гальмуванням (див. лекцію 7). Для двошвидкісного двигуна з гальмуванням противмиканням до w = 0 втрати енергії

тобто також складають половину від втрат при гальмуванні противмиканням в одну ступінь (від 3 А_в_2(р)).

При плавній зміні кутової швидкості ідеального холостого ходу двигуна, як це має місце в електроприводах з перетворювачами постійного струму або з перетворювачами частоти, втрати енергії при розгоні та гальмуванні електропривода з лінійною зміною ЕРС або частоти перетворювача в 3 —5 разів менше, ніж втрати при розгоні з постійними значеннями U і f₁, а втрати енергії при гальмуванні дорівнюють втратам при розгоні електропривода.

ТЕМА 8 ВИБІР ДВИГУНІВ

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 813; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!