Шпаргалка по "Безопасности жизнедеятельности"

 

 
Рис. 4.18. Схема включения двигателя  (а) и его характеристики (б) при импульсном регулировании сопротивления добавочного резистора:

1 - импульсный ключ; 2 - резистор; 3 - двигатель; 4 ... 6 - характеристики двигателя; ОВ - обмотка возбуждения

Рис. 4.19. Схема включения  двигателя (а) и его характеристики (б) при импульсном регулировании магнитного потока:

1 - двигатель; 2 - импульсный ключ; 3 - добавочный резистор; 4 - обмотка возбуждения;

5 ... 7- характеристики двигателя 

Математическое выражение  для семейства характеристик, которое приводится без вывода, имеет вид

Импульсное регулирование  магнитного потока двигателя. В этой схеме регулирования (рис. 4.19, а) в цепь обмотки возбуждения 4 включается добавочный резистор З, шунтированный ключом 2. Заполнение ключа может регулироваться в пределах от О до 1. При = 1 ключ постоянно замкнут, резистор 3 зашунтирован, по обмотке с возбуждения протекает номинальный ток и двигатель 1 работает на естественной характеристике 7(рис. 4.18, б). При = О ключ 2 постоянно разомкнут, резистор 3 введен в цепь обмотки 4 возбуждения, ток возбуждения и магнитный поток уменьшены, чему соответствует искусственная характеристика 5. При значениях О < < 1 двигатель работает на промежуточных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6. Торможение электропривода с двигателем постоянного тока.

 

Переходные процессы в  системе «генератор - двигатель».

Особенностью переходных процессов в этой системе является инерционность генератора постоянного тока, обусловленная значительной индуктивностью его обмотки возбуждения, с помощью которой и осуществляется управление двигателем.

Управление двигателем в системе Г – Д (рис. 4.22) осуществляется за счет регулирования тока возбуждения генератора I_ВГ . В частности, пуск двигателя осуществляется замыканием контактов В (Вперед) или Н (Назад), реверс - переключением этих контактов, а торможение - отключением обмотки возбуждения 2 генератора (ОВГ) от источника напряжения и замыканием ее на разрядный резистор 1. В результате процессы в цепи обмотки возбуждения 2 генератора являются ведущими для ЭП, а процессы изменения остальных его переменных - тока; момента, скорости ведомыми, зависящими от параметров цепи якоря и механической части ЭП.

Рис. 4.22. Схема системы  «генератор-двигатель»:

1 - разрядный резистор; 2 - обмотка возбуждения генератора; ОВД - обмотка возбуждения двигатели.

Торможение двигателя осуществляется отключением обмотки возбуждения от источника питания и замыканием ее на разрядный резистор 1 (см. рис. 4.22) сопротивлением R р. В результате этого начинают уменьшаться ток возбуждения и ЭДС генератора по экспоненциальному закону с постоянной времени .

При торможении и реверсе  до момента времени t1 эдс двигателя превышает ЭДС генератора. Вследствие этого двигатель Д работает в генераторном режиме, генератор Г - в двигательном, двигатель М - в генераторном режимах, отдавая энергию в сеть.

Другими словами, осуществляется торможение двигатели с рекуперацией энергии в сеть.

Переходные процессы в  системе «полупроводниковый преобразователь -  двигатель».

В отличие от электромашинного полупроводниковый преобразователь отличается малой инерционностью, что позволяет эффективно формировать желаемый характер переходных процессов в этой системе.

Один из простых и распространенных способов получения (формирования) желаемых динамических характеристик предусматривает использование специального устройства, называемого задатчиком интенсивности. Задатчик интенсивности используется как в замкнутом, так и разомкнутом ЭП и позволяет формировать желаемый график скорости и обеспечивать ограничение тока и момента двигателя в переходных процессах. Схема разомкнутого ЭП при использовании задатчика интенсивности приведена на рис. 4.24, а. Назначение задатчика интенсивности состоит в формировании подаваемого на преобразователь сигнала управления Uу, а тем самым ее ЭДС Еп и напряжения U на якоре двигателя.

 

Рис. 4.24. Схема включения  двигателя (а) и графики переходного процесса (б, в) при использовании задатчика интенсивности:

1 - потенциометр; 2 - задатчик интенсивности; 3 - преобразователь; 4 – двигатель.

Торможение и реверс двигателя  осуществляются за счет уменьшения ЭДС  преобразователя и тем самым  скорости идеального холостого хода на интервале времени по линейному закону:

Рис. 4.26. Кривые переходных процессов  при торможении (а) и реверсе (б):

1  - скорость холостого хода; 2 - скорость двигателя; 3 - момент двигателя

что соответствует линиям 1 на рис. 4.26, а, б. Конечное значение Wo при торможении равно нулю, а при реверсе:  -Wo.уст

Кривые скорости двигателя 2 W(t) и момента 3 M(t) построены по формулам (4.55) и (4.56) с учетом формулы (4.62) (см. рис. 4.26). Характер и основные закономерности их изменения аналогичны процессу пуска.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1. Регулирование переменных электропривода с АД с помощью резисторов.

 

Данный способ регулирования  переменных, называемый часто реостатным, может быть осуществлен введением добавочных активных резисторов в статорные или роторные цепи двигателя.

Включение добавочных резисторов R1Д в цепь статора. Этот способ применяется главным образом для регулирования (ограничения) в переходных процессах тока и момента двигателя с короткозамкнутым ротором. Как следует из формулы   (5.3), включение резистора в цепь статора ведет при данной скорости (скольжении) к снижению токов статора и ротора. Другими словами, все искусственные электромеханические характеристики располагаются в первом квадранте ниже и левее естественной. С учетом того, что скорость идеального холостого хода при включении R1Д не изменяется, получаемые искусственные электромеханические характеристики можно представить семейством кривых на рис. 5.6, а, для которых . Получаемые характеристики позволяют ограничивать ток двигателя при пуске и других переходных процессах.

Для получения искусственных  механических характеристик проанализируем влияние R1Д на координаты их характерных точек.

Скорость холостого хода не изменяется при R1Д =var, т.е. все искусственные характеристики проходят через эту точку на оси скорости (скольжения).

Координаты точки экстремума изменяются при варьировании R1Д , а именно: в соответствии с (5.9) и (5.10) при увеличении R1Д критический момент Мк и критическое скольжение Sк уменьшаются. Уменьшается и пусковой момент, который определяется формулой (5.8) при s = 1. Проведенный анализ позволяет представить искусственные механические характеристики двигателя при R1Д =var в виде, показанном на рис. 5.6, б. Такие характеристики позволяют при необходимости снижать в переходных процессах момент двигателя, в том числе и пусковой.

 

Рис. 5.6. Электромеханические  (а) и механические (б) характеристики двигателя при включении добавочного резистора в цепь статора

Включение добавочных резисторов R2Д в цепь ротора.

Этот способ применяется как в целях регулирования в переходных процессах тока и момента двигателя с фазным ротором, так и его скорости.

Искусственные электромеханические  характеристики при R2Д=var имеют вид, показанный на рис. 5.6, а для случая R1д = vаг, и могут использоваться для регулирования (ограничения) пускового тока.

Для построения получаемых при  этом способе искусственных механических характеристик проведем анализ влияния R2Д на координаты их характерных точек. Скорость идеального холостого хода двигателя и максимальный (критический) момент двигателя в соответствии с (5.9) остаются неизменными при регулировании R2д, а критическое скольжение, как это следует из (5.10), изменяется пропорционально сопротивлению этого резистора.

Выполненный анализ позволяет  построить естественную (R2д = О) и искусственные 1 и 2 при R2д2 > R2д1 характеристики, приведенные на рис. 5.8. Из этих характеристик видно, что за счет изменения R2д имеется возможность повышать пусковой момент двигателя вплоть до критического момента Mк (характеристика 2), что позволяет сохранить перегрузочную способность двигателя при регулировании его скорости.

 

 

Рис. 5.8. Механические характеристики асинхронного двигателя при включении дополнительных резисторов в цепь ротора:

1 - реостатная при R2д1; 2 - реостатная при R2д2.

Диапазон регулирования  скорости равен примерно 2 ... 3 из-за снижения жесткости характеристик и роста потерь мощности по мере его увеличения. Плавность регулирования скорости, которая в двигательном режиме может только снижаться, определяется плавностью изменения добавочного резистора R2д.

Регулирование скорости этим способом целесообразно осуществлять при небольшом диапазоне или кратковременной работе на пониженных скоростях. Например, этот способ нашел широкое применение в ЭП подъемно-транспортных машин и механизмов.

Типовой задачей для ЭП с асинхронным двигателем с фазным ротором является расчет резисторов в цепи ротора, обеспечивающих заданную пусковую диаграмму двигателя. Напомним, что пусковая диаграмма представляет собой совокупность нескольких искусственных механических характеристик двигателя, которые используются при его пуске.

Пусковая диаграмма асинхронного двигателя обычно строится по аналогии с двигателем постоянного тока независимого возбуждения предполагая, что рабочий участок механических характеристик асинхронного двигателя близок к линейному. При построении пусковой диаграммы двигателя максимальный момент М1 обычно принимается не более 0,8 ... 0,9 Мк, а момент М2 должен составлять 1,1 ... 1,2 Мс. Число характеристик (ступеней) пусковой диаграммы m и значения моментов М1 и М2 связаны между собой следующим соотношением:

4.2. Регулирование переменных электропривода с АД с изменением напряжения на статоре.

Изменение величины напряжения, подводимого к статору асинхронного двигателя, позволяет осуществлять в статических и динамических режимах регулирование его переменных, а также повышать энергетические показатели его работы.

Для регулирования переменных двигателя между сетью переменного тока (рис. 5.9, а) со стандартным напряжением U1 и статором двигателя 2 включен регулятор напряжения 1, выходное напряжение которого U1pег изменяется с помощью сигнала управления Uу. Изменяя величину этого сигнала, можно регулировать напряжение на статоре двигателя U1per в пределах от величины сетевого напряжения U1ном и практически до нуля. При этом частота напряжения на двигателе не изменяется и равна стандартной (50 ГЦ для РФ).

Анализ электромеханических  характеристик, который может быть проведен с использованием формулы (5.3), показывает, что снижение напряжения при фиксированном скольжении двигателя приводит к снижению токов ротора и статора. При этом в соответствии с формулой для скорости холостого хода изменение напряжения не влияет на се величину. Тем самым электромеханические характеристики принимают вид кривых, показанных на рис. 5.6, а.

Анализ влияния напряжения на механические характеристики показывает следующее. Как и для электромеханических  характеристик, регулирование напряжения на статоре не при водит к изменению скорости холостого хода. Напряжение также не влияет на критическое скольжение, но существенно изменяет величину критического (максимального) момента Мк. Как следует из (5.9), снижение напряжения приводит к уменьшению Мк пропорционально квадрату питающего напряжения.

В результате при V1pег = var искусственные характеристики имеют вид кривых, показанных на рис. 5.9, б. Они малопригодны для целей регулирования скорости, так как по мере уменьшения напряжения резко снижаются критический момент двигателя и тем самым его перегрузочная способность, а диапазон регулирования скорости очень мал. Однако при использовании различных обратных связей в этой системе ЭП могут быть сформированы механические характеристики, пригодные для целей регулирования скорости двигателя. Такая схема рассмотрена в подразд. 5.11.

 

Рис. 5.9. Схема включения (а) и механические характеристики (б) асинхронного двигателя при регулировании напряжения на статоре: 1- регулятор напряжения: 2 - двигатель: 3 - естественная механическая характеристика; 4 ... 6 - искусственные характеристики при регулировании напряжения.

Для регулирования напряжения на статоре двигателя могут использоваться различные электротехнические устройства: автотрансформаторы, магнитные усилители и тиристорные регуляторы напряжения (ТРН), которые получили в настоящее время наибольшее распространение из-за высокого КПД, простоты в обслуживании и позволяют реализовывать самые разнообразные функции по управлению и оптимизации режимов ЭП с асинхронными двигателями.

На рис. 5.10 показана упрощенная схема асинхронного трехфазного ЭП с использованием ТРН. Силовая часть ТРИ образована шестью тиристорами VS1 ... VS6, включенными попарно в каждую фазу двигателя по так называемой встречно-параллельной схеме. Такая схема обеспечивает протекание тока в двигателе в два полупериода синусоидального напряжения сети U1. Тиристоры получают импульсы управления от системы импульсно-фазового управления СИФУ, которая обеспечивает также их сдвиг на угол управления в функции внешнего сигнала унравления Uу.