Механические характеристики производственных механизмов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВО Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Кафедра «Автоматизированные электротехнологические установки и системы»

Контрольная работа

по дисциплине Электрический привод

Выполнил:

студент 4 курса

Устинов А.А.

Проверил:

Дунаева Т.Ю.

Саратов 2015



Механические характеристики производственных механизмов

Под механической характеристикой производственного механизма будем понимать зависимость момента сопротивления Мс механизма от его угловой скорости: Мс = /(со). При изображении механических характеристик двигателя и производственного механизма в одной системе координат их приводят к одной оси вращения, как правило, к валу двигателя.

Несмотря на большое разнообразие производственных механизмов, различающихся как по потребляемой мощности, так и по принципу действия, их механические характеристики можно разделить на пять основных типов:

* Независящая от угловой скорости механическая характеристика производственного механизма. К таким механизмам относятся те из них, у которых преобладающим моментом является момент от сил трения: механизмы подач металлорежущих станков, механизмы перемещения подъемных кранов, конвейеры, поршневые насосы. Уравнение механической характеристики механический асинхронный инерционный

Мс = Мс1 = const,

где Mci - момент сопротивления от сил трения в движущихся частях производственного механизма.

Графически независящая от угловой скорости механическая характеристика производственного механизма приведена на рис. 1, зависимость 1.

* Линейно-возрастающая механическая характеристика производственного механизма. Такой характеристикой обладают генераторы постоянного тока, работающие на постоянную нагрузку, обжимные валки прокатных станов, гладильные машины. Уравнение механической характеристики имеет вид



Мс=Мс2+а-(Ј>,

где Мс2 - момент сопротивления от сил трения в движущихся частях производственного механизма; а - коэффициент пропорциональности.

График линейно-возрастающей механической характеристики производственного механизма приведен на рис. 1, зависимость 2

* Нелинейно-возрастающая механическая характеристика производственного механизма. Такой характеристикой обладают механизмы с центробежным характером производственного процесса: вентиляторы, центробежные насосы, центрифуги, гребные винты.

График нелинейно-возрастающей механической характеристики производственного механизма приведен на рис. 1, зависимость 3.

Нелинейно-спадающая механическая характеристика производственного механизма. Такой характеристикой обладают главные электроприводы обрабатывающих станков: металлообрабатывающих, фанерострогальных и др. В таких станках момент резания меняется обратно пропорционально скорости резания. Например, тонкое сверло - большая скорость вращения патрона, сверло большого диаметра - маленькая скорость вращения патрона. Уравнение механической характеристики имеет вид

Мс=Мс4+с - CD-1,

где Мс4 - момент сопротивления от сил трения в движущихся частях производственного механизма; с - коэффициент пропорциональности.

График нелинейно-спадающей механической характеристики производственного механизма приведен на рис. 1, зависимость 4.

* Механическая характеристика производственного механизма с повышенным пусковым моментом. Такой характеристикой обладают миксеры, некоторые механизмы перемешивания жидких сред, например краски и другие. В таких механизмах, после того как в ограниченном пространстве начнет вращаться вся жидкость, момент сопротивления резко падает. В некоторых механизмах большой пусковой момент развивается в начале трогания, например, в электроприводе главного движения трамвая, электропоезда, механизма гайговертов при откручивании гаек. У таких механизмов в начале движения действуют большие межмолекулярные силы притяжения.

График механической характеристики производственного механизма с повышенным пусковым моментом приведен на рис. 1, зависимость 5.

Как уже отмечалось, работе электропривода в установившемся режиме соответствует равенство моментов двигателя и момента сопротивления. С целью поддержания наиболее устойчивой скорости электропривода при случайных изменениях момента сопротивления производственного механизма, в первую очередь обусловленного несоосно - стью и эксцентриситетом сопрягающих валов, необходимо обеспечить пересечение механической характеристики двигателя и механической характеристики механизма, приведенного к валу двигателя под углом, наиболее близким к прямому.

Рис. 1. Механические характеристики производственных механизмов

По характеру действия все виды статических моментов можно разделить на:

* реактивные;

* активные.

Реактивными моментами обладают почти все механизмы - то есть те механизмы, у которых момент создается силами трения. Такие моменты всегда препятствуют движению и поэтому меняют свой знак с изменением направления движения. Механические характеристики производственных механизмов с реактивными моментами приведены на рис. 2, зависимости Мс = /(со). Там же показаны механические характеристики двигателя постоянного тока и скорости его установившегося движения.

Небольшая группа механизмов создает активный момент. Механизмы с активным моментом не только препятствуют движению, но при определенных условиях сами создают вращение электропривода. Очевидно, что электрическая машина с целью обеспечения постоянства скорости переходит в тормозной режим.

Рис. 2 Механические характеристики производственных механизмов с реактивными моментами

Активные моменты сохраняют свой знак при изменении направления вращения. Характерным примером механизма с активным моментом является лебедка или механизм подъема крана. Механические характеристики производственных механизмов с активными моментами приведены на рис. 3, зависимость Мс = /(со). Там же показаны механические характеристики асинхронного двигателя и скорости его установившегося движения.



Рис. 3 Механическая характеристика производственного механизма с активным моментом

Отметим, что на практике механизмы с активным моментом в чистом виде не существуют, так как в механизмах подъема всегда присутствует трение, а следовательно, и реактивный момент.

Принцип работы асинхронного преобразователя частоты.3

Асинхронная машина с фазным ротором может служить преобразователем частоты, так как в ее роторе частота тока

f2 = f1 s = p(n1 ± n2 )/60.

При этом знак « - » соответствует вращению ротора в направлении вращения поля, а знак « + » -- против вращения поля.

Асинхронный преобразователь частоты (рис. 4) состоит из асинхронной машины AM с фазным ротором и соединенного с ней приводного двигателя Д -- асинхронного или синхронного. Одна из обмоток машины AM (например, обмотка статора) подключается к трехфазной сети с частотой f1; от другой обмотки (ротора) получают переменный ток с частотойf2 = f1 s.

Для получения частоты f2 > f1 ротор асинхронной машины приводят во вращение в направлении, противоположном вращению поля. При этом преобразователь частоты работает в режиме электромагнитного торможения при s > 1, а двигатель передает ему мощность Рмех.

Направления первичной P1 и вторичной Р2 мощностей преобразователя частоты, механической Рмех и электрической Рэл мощностей приводного двигателя и мощности Рн, подаваемой на нагрузку, для рассматриваемого режима показаны на рис. 4, а сплошными стрелками.

Рис. 4 Схемы асинхронного преобразователя частоты при подключении приводного двигателя к сети (а), к выходу преобразователя частоты (б)

Для получения частоты f2 < f1 преобразователь частоты должен работать в режиме двигателя и вращаться в направлении вращения поля. При этом он тормозится электромагнитным моментом машины Д, работающей в генераторном режиме. Эта машина отдает электрическую энергию в ту же сеть, от которой питается преобразователь частоты AM (рис. 4) или цепь его ротора (рис. 4). Направления мощностей Рмех, Рэл и Рн для рассматриваемого режима показаны на рис. 4 а штриховыми стрелками.

Если приводным двигателем служит асинхронная машина (рис. 4), то частота выходного напряжения

f2 = (рд ± рпч )f1 /рд ,

где рпч и рд -- числа пар полюсов машины AM и Д. При этом знаки « + » и « - » относятся соответственно к режиму работы преобразователя частоты AM в режимах электромагнитного тормоза (f2 > f1 ) и двигателя (f2 < f1 ). Если пренебречь потерями мощности в машине Д (считать, что Рэл = Рмех ), а также потерями мощности в статоре и стали в машине AM (считать, что P1 = Рэм), то при включении машин по схеме, приведенной на рис. 4.

Рн = Р2 = Р1 s; Рмех = (1- s)P1 = [(1 - s )/s]Рн ,

а при включении по схеме, приведенной на рис. 4.

Pн = Р2 + Рмех = Р1; Рмех = (1 - s)Р1 = (1 - s )Pн .

Для плавного регулирования частоты f2 необходимо регулировать частоту вращения приводного двигателя Д, например, используя двигатель постоянного тока.

Приведение моментов и сил сопротивления, инерционных масс и моментов инерции 4

Обычно двигатель приводит в действие производственный механизм через систему передач, отдельные элементы которой движутся с различными скоростями. Примерная кинематическая схема электропривода с вращательным движением исполнительного механизма представлена на рис. 2.1.Часто в рабочих механизмах один из элементов совершает вращательное движение, другие поступательное, например, в таких машинах, как подъемник (рис. 2.2), кран, строгальный станок и т. п.

Механическая часть электропривода может представлять собой сложную кинематическую цепь с большим числом движущихся элементов. Каждый из элементов реальной кинематической цепи обладает упругостью, т. е. деформируется под нагрузкой, а в соединениях элементов имеются воздушные зазоры. Если учитывать эти факторы, то расчетная схема механической части привода будет представлена многомассовой механической системой с упругими связями и зазорами, расчет динамики которой составляет большие трудности и возможен только посредством ЭВМ. Однако основные закономерности движения таких систем определяются наибольшими массами и зазорами и наименьшими жесткостями связей системы, что позволяет свести расчетную схему механической части привода либо к трехмассовой, либо к двухмассовой механической системе с эквивалентными упругими связями и с суммарным зазором (или без него), приведенным к угловой скорости вала.

Приведение моментов сопротивления от одной оси вращения к другой может быть произведено на основании энергетического баланса системы. При этом потери мощности в промежуточных передачах учитываются введением в расчеты соответствующего КПД -.Обозначим через угловую скорость вала двигателя, а - угловую скорость вала производственного механизма. На основании равенства мощностей получим:

,

Откуда , (2.2)

где Mс,м-- момент сопротивления производственного механизма, Нм;

Мс -- тот же момент сопротивления, приведенный к скорости вала двигателя, Нм; i = /-- передаточное число.

При наличии нескольких передач между двигателем и механизмом (см. рис. 2.1) с передаточными числами и соответствующими КПД момент сопротивления, приведенный к скорости вала двигателя, определяется формулой

(2.3)

Приведение сил сопротивления производится аналогично приведению моментов. Если скорость поступательного движения V, м/с, а угловая скорость вала двигателя , рад/с, то

(2.4)

где -- сила сопротивления производственного механизма, Н.

Отсюда приведенный к скорости вала двигателя момент сопротивления равен:

(2.5)

В случае приведения вращательного движения к поступательному приведенное усилие



(2.6)

Приведение моментов инерции к одной оси вращения основано на том, что суммарный запас кинетической энергии движущихся частей привода, отнесенный к одной оси, остается неизменным. При наличии вращающихся частей, обладающих моментами инерции и угловыми скоростями (см. рис. 2.1), можно заменить их динамическое действие действием одного момента инерции, приведенного например, к скорости вала двигателя. В таком случае можно написать:

( 2.7)

откуда результирующий или суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя:

(2.8)

где -- момент инерции ротора двигателя и других элементов (муфты, шестерни и т. п.), установленных на валу двигателя.

Допущения применяемые при процессе нагрева электродвигателя.1

Различный нагрев отдельных частей электродвигателя и теплообмен между ними затрудняет аналитическое исследование процесса. Поэтому для упрощения условно принимают, что электродвигатель представляет собой однородное в тепловом отношении и бесконечно теплопроводное тело. Обычно считают, что тепло, отдаваемое электродвигателем в окружающую среду, пропорционально перегреву. Излучением тепла при этом пренебрегают, так как абсолютные температуры нагрева двигателей невелики

Управление пуском, торможением и реверсированием электродвигателем.6

Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно пускаются прямым подключением к сети без ограничения пусковых токов. В этих случаях они управляются с помощью магнитных пускателей, которые одновременно обеспечивают и некоторые виды их защиты.

Рисунок 1 - Схема управления короткозамкнутым АД с магнитным пускателем

Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя (рис.1) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора КМ и трех встроенных в него тепловых реле защиты КК. Схема обеспечивает прямой (без ограничения тока и момента) пуск АД, отключение его от сети, а также защиту цепей управления от коротких замыканий (предохранители FU), а электродвигателя от коротких замыканий (автоматический выключатель QF) и перегрузки (тепловые реле КК). Для пуска АД замыкают выключатель QF и нажимают кнопку пуска SB1. Получает питание катушка магнитного пускателя КМ и силовыми контактами в цепи статора АД подключает его к источнику питания, а вспомогательным контактом шунтирует кнопку SB1. Происходит разбег АД по его естественной характеристике. Для отключения АД нажимается кнопка остановки SB2, контактор КМ теряет питание и отключает АД от сети. Начинается процесс торможения АД выбегом под действием момента нагрузки на его валу.

Реверсивная схема управления асинхронным двигателем. Основным элементом этой схемы является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора КМ1 и КМ2 и тепловое реле КК (рисунок 2).

Рисунок 2 - Схема управления короткозамкнутым АД с реверсивным магнитным пускателем

Схема обеспечивает прямой пуск и реверс АД, а также торможение противовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.

В схеме предусмотрена защита от перегрузок АД (реле КК) и коротких замыканий в цепях статора (автоматический выключатель QF) и управления (предохранители FU). Кроме того, схема управления осуществляет нулевую защиту от исчезновения напряжения сети (контакторы КМ1 и КМ2).

Пуск двигателя в условных направлениях «Вперед» или «Назад» осуществляется нажатием соответственно кнопок SB1 или SB2. Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 или КМ2 и подключению АД к сети (при включенном автоматическом выключателе QF).

Для реверса или торможения АД вначале нажимается кнопка SB3, что приводит к отключению включенного до сих пор контактора (например, КМ1), после чего нажимается кнопка SB2. Это приводит к включению контактора КМ2 и подаче на АД напряжения источника питания с другим порядком чередования фаз. Магнитное поле АД изменяет свое направление вращения и начинается процесс реверса, состоящий из двух этапов--торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.

В случае необходимости только затормозить АД, должна быть нажата кнопка SB3, что приведет к отключению АД от сети и возвращению схемы в исходное положение.

Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнуть в результате одновременного ошибочного нажатия кнопок SB1 и SB2, в реверсивных магнитных пускателях иногда предусматривается специальная механическая блокировка. Она представляет собой рычажную систему, которая предотвращает втягивание одного контактора, если включен другой. В дополнение к механической блокировки в схеме используется типовая электрическая блокировка, применяемая в реверсивных схемах управления. Она предусматривает перекрестное включение размыкающих контактов аппарата КМ1 в цепи катушки аппарата КМ2 и наоборот.

Отметим, что повышению надежности и удобства в эксплуатации способствует использование в схеме воздушного автоматического выключателя QF. Его наличие исключает возможность работы привода при обрыве одной фазы, при однофазном коротком замыкании, как это имеет место при установке предохранителей, а также он не требует замены элементов (как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки).

Схема управления многоскоростным асинхронным двигателем обеспечивает получение двух скоростей АД путем соединения секций обмотки статора в треугольник или двойную звезду.

Типовая схема управления асинхронным двигателем, обеспечивающая прямой пуск и динамическое торможение в функции времени.

Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1 (рис. 3), после чего срабатывает линейный контактор КМ, подключающий двигатель к источнику питания. Одновременно с этим замыкание контакта КМ в цепи реле времени КТ вызовет его срабатывание и замыкание его контакта в цепи контактора торможения КМ1. Однако последний не срабатывает, так как перед этим разомкнулся в этой цепи размыкающий контакт КМ.

Для остановки АД нажимается кнопка SB2. Контактор КМ отключается, размыкая свои контакты в цепи статора АД и отключая тем самым его от сети переменного тока. Одновременно с этим замыкается контакт КМ в цепи аппарата КМ1 и размыкается контакт КМ в цепи реле КТ. Это приводит к включению контактора торможения КМ1, подаче в обмотки статора постоянного тока от выпрямителя VD через резистор RT и переводу двигателя в режим динамического торможения. Реле времени КТ, потеряв питание, начинает отсчет выдержки времени. Через интервал времени, соответствующий времени останова АД, реле КТ размыкает свой контакт в цепи контактора КМ1, тот отключается, прекращая подачу постоянного тока в цепь статора. Схема возвращается в исходное положение.

Интенсивность динамического торможения регулируется резистором RT, с помощью которого устанавливается необходимый постоянный ток в статоре АД. 

Рисунок 3 - Схема управления пуском и динамическим торможением короткозамкнутого АД

Для исключения возможности одновременного подключения статора к источникам переменного и постоянного тока в схеме использована типовая блокировка с помощью размыкающих контактов КМ и КМ1, включенных перекрестно в цепи катушек этих аппаратов

Сущность неустойчивого режима замкнутой САР.7

Начало формы

Конец формы

Более сложным и более распространенным видом неустойчивости является динамическая неустойчивость. Она проявляется системах с отрицательной обратной связью, при достаточно большом значении передаточного коэффициента разомкнутого контура и при количестве инерционных звеньев, не меньшем трех. Причиной динамической неустойчивости обычно является значительная инерционность элементов замкнутого контура, из-за которой в режиме колебаний системы сигнал главной обратной связи значительно отстает от входного сигнала и оказывается с ним в фазе. Это означает, что связь, выполненная конструктивно как отрицательная (в статическом режиме!), в динамике (в режиме гармонических колебаний) проявляется на определенной частоте как положительная. Рассмотрим математическую сущность устойчивости и неустойчивости. Согласно данному выше физическому определению устойчивость зависит только от характера свободного движения системы. Свободное движение линейной или линеаризованной системы описывается однородным дифференциальным уравнением

a0 х(n)(t) an-1 х(n-1)(t) … an-1 хў(t) an х(t)= 0. (4.1)

где х(t) = хc(t) -- свободная составляющая выходной величины системы.

Вынужденная составляющая выходной величины, зависящая от вида внешнего воздействия и правой части дифференциального уравнения, на устойчивость системы не влияет. Дадим математическое определение понятия «устойчивость». Система является устойчивой, если свободная составляющая хc(t) переходногопроцесса с течением времени стремится к нулю, т. е. если

, (4.2)

а если свободная составляющая неограниченно возрастает, т. е. если

, (4.3)



то система неустойчива. Наконец, если свободная составляющая не стремится ни к нулю, ни к бесконечности, то система находится на границе устойчивости. Очевидно, что при этом выходная величина системы будет стремиться к вынужденной составляющей, определяемой внешним воздействием и правой частью уравнения. Такую устойчивость принято называть асимптотической. Найдем общее условие, при котором система, описываемая уравнением (8.1), устойчива. Решение уравнения равно сумме

, (4.4)

где Ck -- постоянные, зависящие от начальных условий; pk -- корни характеристического уравнения

a0 pn an-1 pn-1 … a n-1 p an = 0. (4.5)

Рис. 4.1. Влияние корней характеристического уравнения системы на составляющие ее свободного движения

Корни характеристического уравнения могут быть действительными (pk=ak), мнимыми (pk= jbk) и комплексными pk= ak jbk , причем комплексные корни всегда попарно сопряжены между собой: если есть корень с положительной мнимой частью, то обязательно существует корень с такой же по модулю, но отрицательной мнимой частью.

Переходная составляющая (8.4) при t ® Ґ стремится к нулю лишь в том случае, если каждое слагаемое вида Сkеakt® 0. Характер этой функции времени зависит от вида корня рk.Рассмотрим все возможные случаи расположения корней рk на комплексной плоскости (рис. 8.1) и соответствующие им функции xk(t), которые показаны внутри кругов (как на экране осциллографа).

1. Каждому действительному корню рk = ak в решении (8.4) соответствует слагаемое вида

xk(t) = Сkеakt. (4.6)

Если ak < 0 (корень р1), то функция (8.6) при t®Ґ стремится к нулю. Если ak >0 (корень р3), то функция неограниченно возрастаег. Если ak=0 (корень р2), то эта функция остается постоянной.2. Каждой паре сопряженных комплексных корней pk= ak jbk и pk= ak- jbk в решении (8.4) соответствуют два слагаемых, которые могут быть объединены в одно слагаемое

xk(t) = Сkеakt sin(bkt jk ). (4.7)

Функция (8.7) представляет собой синусоиду с частотой bk и амплитудой, изменяющейся во времени по экспоненте. Если действительная часть двух комплексных корней ak(см. рис. 4.1, корни р4 и р5) то колебательная составляющая (8.7) будет затухать. Если ak> 0 (корни р8 и р9), то амплитуда колебаний будет неограниченно возрастать. Наконец, если ak == 0 (корни р6 и р7), т. е. если оба сопряженных корня --мнимые ( pk= jbk, pk= - jbk), то xk(t) представляет собой незатухающую синусоиду с частотой bk. Если среди корней характеристического уравнения (4.5) имеются l равных между собой корней pl , то в решении (8.4) вместо l слагаемых вида Сkеakt появится одна составляющая

(C0 C1 t C2t 2 … al-1 tl-1) = 0. (4.8)

Учитывая, что функция вида е-btпри любом b убывает быстрее, чем возрастают слагаемые вида tr, можно доказать, что и в случае кратности корней решение (4.4) будет стремиться к нулю лишь при отрицательности действительной части кратных корней pl .

На основании проведенного анализа можно сформулировать общее условие устойчивости:

для устойчивости линейной автоматической системы управления необходимо и достаточно, чтобы действительные части всех корней характеристического уравнения системы были отрицательными.
Если хотя бы один корень имеет положительную действительную часть, то система будет неустойчивой. Устойчивость системы зависит только от вида корней характеристического уравнения и не зависит от характера внешних воздействий на систему. Устойчивость есть внутреннее свойство системы, присущее ей вне зависимости от внешних условий.

Используя геометрическое представление корней на комплексной плоскости (см. рис. 4.1) в виде векторов или точек, можно дать вторую формулировку общего условия устойчивости (эквивалентную основной):для устойчивости линейной системы необходимо и достаточно, чтобы все корни характеристического уравнения находились в левой полуплоскости.
Мнимая ось jb является границей устойчивости в плоскости корней. Если характеристическое уравнение имеет одну пару чисто мнимых корней (pk= jb , pk i= -jbk ), а все остальные корни находятся в левой полуплоскости, то в системе устанавливаются незатухающие гармонические колебания с круговой частотой w = |bk|. В этом случае говорят, что система находится на колебательной границе устойчивости.

Точка b = 0 на мнимой оси соответствует так называемому нулевому корню. Если уравнение имеет один нулевой корень, то система находится на апериодической границе устойчивости. Если таких корня два, то система неустойчива. Не следует забывать, что линейные уравнения реальных систем типа (4.1), как правило, получаются в результате упрощений и линеаризации исходных нелинейных уравнений. Возникает вопрос: в какой мере оценка устойчивости по линеаризованному уравнению будет справедлива для реальной системы, не окажут ли существенное влияние на результат анализа отброшенные при линеаризации члены разложения? Ответ на него был дан русским математиком А. М. Ляпуновым в 1892 г. в работе «Общая задача об устойчивости движения».

Он сформулировал и доказал следующую теорему: если характеристическое уравнение линеаризованной системы имеет хотя бы один нулевой корень или одну пару мнимых корней, то судить об устойчивости реальной системы по линеаризованному уравнению нельзя. Таким образом, для суждения об устойчивости линейной системы достаточно определить лишь знаки действительных частей корней характеристического уравнения. В теории автоматического управления разработан ряд правил, с помощью которых можно судить о знаках корней, не решая характеристическое уравнение и не находя числовые значения самих корней. Эти правила называются критериями устойчивости. Критерии устойчивости могут быть алгебраическими и частотными. Алгебраические критерии устанавливают необходимые и достаточные условия отрицательности корней в форме ограничений, накладываемых на определенные комбинации коэффициентов характеристического уравнения. Частотные критерии определяют связь между устойчивостью системы и формой частотных характеристик системы.

Схема подачи постоянного тока в обмотку возбуждения синхронного двигателя при достижении подсинхронной скорости.8

Поскольку синхронный двигатель имеет в синхронном режиме одну рабочую скорость, то пуск этих двигателей осуществляется в асинхронном режиме. Для этого в конструкции ротора предусмотрена короткозамкнутая обмотка, конструкция которой аналогична клетке ротора асинхронного короткозамкнутого двигателя. Поэтому при разгоне до подсинхронной скорости двигатель работает как асинхронный короткозамкнутый с механической характеристикой 2 (см.рис.4.24).

По достижении подсинхронной скорости, которая должна быть не менее, чем 0,95, в обмотку возбуждения подается постоянный ток, и двигатель втягивается в синхронизм, переходя на работу в точке б, соответствующей синхронному режиму. При работе в установившемся режиме с синхронной скоростью ток в пусковой клетке не протекает. Пусковая клетка ротора рассчитывается на кратковременный режим работы, и длительная (свыше 20-30с) работа в асинхронном режиме недопустима. Кроме обеспечения режима пуска, пусковая клетка играет роль демпферной обмотки, стабилизируя переходные процессы при работе двигателя в синхронном режиме. 4.7.2.

Возбуждение синхронных двигателей Синхронные двигатели промышленного назначения имеют электромагнитное возбуждение от независимого источника постоянного тока, в качестве которых используются: генераторы постоянного тока (возбудители), которые могут располагаться на одном валу с синхронным двигателем (рис.4.27а) или приводиться во вращение отдельным двигателем (рис.4.27б), тиристорные управляемые выпрямители, которые могут получать питание от промышленной сети (рис.4.27в), либо от специального генератора переменного тока, располагаемого на одном валу с синхронным двигателем.

В последнем случае (рис.4.27г) полупроводниковые выпрямители располагаются на роторе синхронной машины (система с вращающимися выпрямителями), вследствие чего не требуются щетки и кольца для подвода тока к обмотке возбуждения, т.е. синхронная машина становится бесконтактной. Во время разгона, когда двигатель работает в асинхронном режиме, возбудитель может быть подключен к обмотке ротора при снятом напряжении возбудителя (схема с глухоподключенным возбудителем), а может быть отключен от обмотки возбуждения контактором КМ.



В последнем случае обмотка возбуждения замыкается на сопротивление или замыкается накоротко. Оставлять концы обмотки возбуждения во время разгона разомкнутыми нельзя, т.к. в обмотке при больших скольжениях наводится значительная э.д.с.скольжения. Рис.4.27. Схемы возбуждения синхронного двигателя При использовании в качестве возбудителя тиристорного преобразователя или вращающихся выпрямителей во время пуска обмотка возбуждения закорачивается через шунтирующие тиристоры. Рассмотрим схему 4.27в. При пуске двигателя в асинхронном режиме напряжение тиристорного преобразователя UD равно нулю. В обмотке возбуждения индуктируется переменная э.д.с. скольжения, под действием которой через стабилитроны VD открываются вспомогательные тиристоры VS, и обмотка возбуждения закорачивается на разрядное сопротивление R. Когда двигатель достигает подсинхронной скорости, э.д.с. скольжения становится малой, стабилитроны запираются и тиристоры VS отключают разрядное сопротивление, после чего в обмотку возбуждения подается постоянный ток от преобразователя UD.

В последние годы получили распространение возбудители, встроенные в конструкцию синхронной машины (рис.4.27г). Возбудитель состоит из синхронного генератора G, ротор которого расположен на валу синхронного двигателя М, неуправляемых выпрямителей, вспомогательных тиристоров и разрядных сопротивлений, также размещенных на валу синхронного двигателя. Регулирование тока возбуждения производится изменением тока возбуждения возбудителя G. По достижении подсинхронной скорости цепи, шунтирующие обмотку возбуждения, размыкаются и в обмотку подается постоянный ток, после чего двигатель втягивается в синхронизм, его скорость достигает синхронной, и в дальнейшем он работает в синхронном режиме.



Литература

Основная

1. Чиликин, М.Г. Общий курс электропривода / М.Г.Чиликин, А.С. Сандлер. - М.:Энергоиздат, 1981.-576с.

2. Чиликин, М.Г. Общий курс электропривода / М.Г.Чиликин.- М.:Энергия, 1971.-432с.

3. Москаленко, В.В. Автоматизированный электропривод / В.В.Москаленко.- М.:Энергоатомиздат, 2007.-415с.

Дополнительная

4. Примеры расчетов автоматизированного электропривода / А.В.Башарин [и др.].-М.:Энергия, 1977.-432с.

5. Вешеневский, С.В. Характеристики двигателей и электроприводов / С.В. Вешеневский.-М.:Энергия, 1977.-432с.

Размещено на Allbest.ru

...