Коэффициент полезного действия электроприводов
В общем случае, когда ЭП работает с разлитыми скоростями и нагрузками на валу как в установившемся, так и переходном режимах, КПДопределяется
где —полезная и потребленная энергия, —потери энергии в ЭП; —полезная механическая мощность ЭП на участке цикла; — потери мощности в ЭП на i-м участке цикла; п — число участков работы ЭП. Рассчитанный по (8.29) КПД называют цикловым или средневзвешенным.
Если ЭП работает в неизменном режиме с постоянной мощностью, то формула (8.29) упрощается и принимает вид
КПД ЭП как электромеханической системы определяется произведением КПД преобразователя и управляющего устройства, электродвигателя и механической передачи
Определяя по общей формуле (8.29) КПД отдельных элементов ЭП, затем по (8.31) находится КПД ЭП в целом.
Наиболее значимым и определяющим в выражении (8.31) является КПД двигателя, который рассмотрим подробнее.
Рис. 8.2, а иллюстрирует закономерность изменения номинального КПД электрических двигателей постоянного и переменного тока в зависимости от их номинальной мощности Pном и скорости .
Таким образом, более мощные и высокоскоростные двигатели характеризуются и более высокими номинальными КПД.
КПД отдельного двигателя зависит от развиваемой им полезной механической мощности на валу. При малых нагрузках КПДдвигателя небольшой (рис. 8.2,6), по мере увеличения нагрузки он растет, достигая максимального значения при мощности, близкой к номинальной. Способы повышения КПД двигателей сводятся к следующему:ограничение времени работы двигателя на холостом ходу; обеспечение нагрузки двигателя при его работе, близкой к номинальной, в том числе путем замены малозагруженного двигателя на двигатель меньшей мощности (такая замена должна быть обоснована экономически я проведена только в том случае, когда капитальные затраты на модернизацию ЭП окупятся за счет сокращения эксплуатационных расходов) и применение регулятора экономичности.
|
|
|
Коэффициент мощности электропривода
ЭП, подключаемые к сети переменного тока, потребляют из нее активную и реактивную Q мощности. Активная мощность расходуется на осуществление ЭП полезной работы и покрытие потерь в нем, а реактивная мощность обеспечивает создание электромагнитных полей двигателя и других его элементов и непосредственно полезной работы не производит.
Работа ЭП, как и любого другого потребителя активной и реактивной энергии, характеризуется коэффициентом мощности
где S- полная (или кажущаяся) потребляемая мощность.
Угол φ, как известно, определяет сдвиг- фаз напряжения сети и тока ЭП: если он потребляет реактивную мощность, то существует сдвиг фаз и . Если реактивная мощность не потребляется, то
|
|
|
ЭП, потребляя реактивную мощность, дополнительно нагружает систему электроснабжения, вызывая дополнительные потери напряжения и энергии в ее элементах. По этой причине всегда следуетстремиться к обеспечению максимально возможного cosφ ЭП как одного из важных энергетических показателей его работы.
Если ЭП работает в каком-то цикле при различных нагрузках или скоростях, то он как потребитель реактивной энергии характеризуется средневзвешенным или цикловым коэффициентом мощности, который определяется отношением потребленной активной энергии за цикл к полной или кажущейся энергии
Коэффициентом мощности характеризуется работа ЭП с двигателями переменного тока (АД и СД), а также ЭП постоянного тока, выполненного по системе «управляемый выпрямитель—двигатель постоянного тока».
Регулирование координат асинхронного электродвигателя
Регулирование координат асинхронного двигателя
с помощью резисторов
Данный способ регулирования координат, называемый часто реостатным, может быть осуществлен введением добавочных активных резисторов в статорные или роторные цепи АД (см. рис. 8.14). Он привлекает в первую очередь простотой своей реализации, отличаясь в то же время невысокими показателями качества регулирования и экономичностью.
|
|
|
Рис. 8.14. Схемы включения АД с фазным ротором (а)
и с короткозамкнутым ротором (б)
Включение добавочных резисторов R1дв цепь статораприменяется главным образом для регулирования (ограничения) в переходных процессах тока и момента АД с короткозамкнутым ротором.
Все искусственные электромеханические характеристики располагаются в первом квадранте ниже и левее естественной. С учетом того, что скорость идеального холостого хода ω0 при включении R1д не изменяется, получаемые искусственные электромеханические характеристики можно представить семейством кривых (рис.8.15 а).
а) б)
Рис.8.15. Электромеханические (а) и механические (б) характеристики АД
при регулировании координат с помощью резисторов в цепи статора
Характеристики 2–4 расположены ниже естественной характеристики 1, построенной при R1д = 0, причем большему значению R1д соответствует больший наклон искусственных характеристик 2-4.
Механические характеристики АД представлены на рисунке 8.15 б.
Координаты точки экстремума Мк и Sк изменяются при варьировании R1д, а именно: в соответствии с (8.15) и (8.16) при увеличении R1д критический момент Мк и критическое скольжение Sк уменьшаются. Уменьшается и пусковой момент.
|
|
|
В то же время искусственные механические характеристики (рис. 8.15б) мало пригодны при регулировании скорости АД: они обеспечивают небольшой диапазон изменения скорости; жесткость характеристик АД и его перегрузочная способность, характеризуемая критическим моментом, по мере увеличения R1дснижается; способ отличает и низкая экономичность. В силу этих недостатков регулирование скорости АД с помощью активных резисторов в цепи его статора применяется редко [2].
Включение добавочных резисторов R2дв цепь ротораприменяется как с целью регулирования тока и момента АД, так и его скорости (рис. 8.14а).
Искусственные электромеханические характеристики при R2д = var имеют вид, показанный на рисунке 8.15а, и могут использоваться для регулирования (ограничения ) пускового тока Iкз = Iп.
Скорость идеального холостого хода АД ω0 и максимальный (критический) момент двигателя Мкв соответствии с [2] остаются неизменными при регулировании R2д , а критическое скольжение Sк , как это следует из [2], изменяется.
Выполненный анализ позволяет построить естественную 1 (R2д = 0) и искусственные 2–3 (R2д3 > R2д2) характеристики (рис. 8.16) и сделать заключение, что за счет изменения R2д имеется возможность повышать пусковой момент АД вплоть до критического момента Мк без снижения перегрузочной способности двигателя, что весьма важно при регулировании его скорости.
Рис. 8.16. Механические характеристики при различных сопротивлениях R2д добавочного резистора в цепи ротора
В остальном рассматриваемый способ характеризуется такими же показателями, что и для ДПТ НВ. Диапазон регулирования скорости небольшой – около 2–3 – из-за снижения жесткости характеристик и роста потерь по мере его увеличения. Плавность регулирования скорости, которая изменяется только вниз от основной, определяется плавностью изменения добавочного резистора R2д.
Затраты, связанные с созданием данной системы ЭП, невелики, так как для регулирования обычно используются простые и дешевые ящики металлических резисторов. В то же время эксплуатационные затраты оказываются значительными, поскольку велики потери в ПД.
С увеличением скольжения S возрастают потери в роторной цепи, поэтому реализация большого диапазона регулирования скорости приводит к значительным потерям энергии и снижению КПД ЭП.
Регулирование скорости этим способом осуществляется при небольшом диапазоне регулирования скорости или кратковременной работе на пониженных скоростях. Этот способ нашел широкое применение например, в ЭП подъемно-транспортных машин и механизмов.
Расчет сопротивления добавочного резистора R2д может быть выполнен несколькими способами в зависимости от формы задания требуемой искусственной механической характеристики.
Если искусственная характеристика определена полностью, то сопротивление добавочного резистора (например, R2д1) можно определить по выражению [2,4]:
, (8.30)
где 
– сопротивление фазы ротора АД.
Если искусственная характеристика задана своей рабочей частью, то можно использовать метод отрезков, для чего на рисунке 8.16 проведена вертикальная линия, соответствующая номинальному моменту Мном, и отмечены характерные точки: а, b, c, d, e. Сопротивление искомого резистора R2д1 определяется как [2,4]
R2д1 = R2номаb/ас, (8.31)
где 
– номинальное сопротивление АД; 
– ЭДС ротора при S = 1; 
–номинальный ток ротора.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 2438; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!