Электротехника Касаткин (967630), страница 90
Текст из файла (страница 90)
В ряде случаев условия нагрузки определяют непосредственно момент, требуемый от двигателя, а не ток, В этих случаях можно пользо« ваться методом эквивалентного момеига; у всех электродвигателей вращающий момент пропорционален произведению тока и потока. У двигателей переменного тока можно приближенно считать постоянным коэффициент мощности, Наконец, магнитный ноток можно считать практически постоянным у всех двигателей, кроме двигателей с последовательным и смешанным возбуждением. Ирн таких упрощениях можно считать вращаиаций момент М эй 7, вр вр где й — постоянная величина, откуда из (17.12) следует, что вр (17.13) вр.эн По эквивалентному моменту и номинальной угловой скорости двигателя Ог рассчитывается номинальная мощность двигателя Р НОМ НОМ =М СО ВР.ЭН НОМ Выбрав номинальную мощность двигателя на основании расчета ~о методу эквивалентного тока или эквивалентного момента, необходимо затем проверить, достаточен ли максимальный момент М двига- та» тели для того, чтобы удовлетворить требованиям кратковременных перегрузок данного привода; иными словами, должно быть выполнено условие; коэффициент перегрузки двигателя Х должен быть МОМ больпв отношения максимального момента М нагрузки к номи- тах нальному моменту двигателя, т.
е. 521 ття. вывоР видя и типа двигатяпя При длительной неизменной нагрузке задача выбора нида двигателя (постоянного тока, асинхронного, синхронного) относительно проста. Для подобного привода, не требующего регулирования скорости, ПУЭ (Правила устройства электроустановок) рекомендуют незаниснмо от мощности применять синхронные двигатели. Эта рекомендация объясняется тем, что современньй синхронный двигатель пускается в ход так же, как аснихронньй, а его габариты меньше н работа экономичнее, чем асинхронного двигателя той же мощности (вьшю соз р, больше максимальный момент) . Но если электродвигатель должен работать в условиях регулируемой частоты вращения, частых пусков, выбросов и сбросов нагрузки и т.
и., то прн выборе вида двигателя необходимо сопоставить условия привода с особенностями механических характеристик различных видов электродвигателей Принято различать естественную н искусственную механические характеристики двигателя. Первая соответствует номинальным условиям его включения, нормальной схеме соедииеяий и отсутствию каких-либо добавочных элементов в цепях двигателя. Искусственнью характеристики получаются при изменении напряжения на двигателе, включении добавочных элементов в цепи двигателя н соединении этих цепей по специальным схемам. На рнс.
17.8 сопоставлены уже рассмотренные ранее естественные механические характеристики различных двигателей, Важным критерием для оценки механических характеристик служит нх жесткосты а = ЬМ/гьл. (17,14) Жесткость ьюжет быль различной для отдельных участков характеристики. В зависимости от значения жесткости принято делить механические характеристики на абсолютно жесткие, Лл = О, а = '" (синхронные двн. гатели), жесткие, у которых изменение частоты вращения мало, а = = 40 + 10 (линейная часть характеристики асинхронного двигателя, хаи рактеристика двигателя параллельного возбуждения), мягкие с большим изменением частоты вращения, у которых а < 1О (характеристика двигателя последовательного возбуждения, искусственная характе.
Рик 17.8 522 ристика асинхронного двигателя с фазным ротором, искусственная характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбухь денна) . Требования к жесткости механической характеристики в ряде случаев служат основанием для выбора вида двигателя. Например, для подъемно-транспортных механизмов желательна мягкая характеристика, а для станов холодной прокатки стали нужна очень жесткая характеристикаа, При частых пусках и непостоянной нагрузке наиболее надежным и простым в эксплуатации и вместе с тем дешевым является асинхронльгй двигатель с короткозамкнутым ротором.
Двигатель с фазным ротором дороже, его обслуживание сложнее, габариты больше, а соа5е гленьпп (из-за большего воздушного зазора). Преимушества фазного ротора в отношении пускового момента незначительны по сравнению с корохкозамкиутьгм ротором, имеющим двойное беличье колесо. Поэтому двигатели с контактными кольцами усинавливаются лишь при наличии особых требований к пусковому моменту или к пусковому току (требований, связанных с ограниченной мощностью трансформаторной подстанции и характером их нагрузки). Таким образом, для мощностей до 100 кВт при нерегулируемом приводе наиболее распространен асинхронный короткозамкнутый двигатель, При болыних мощностях, если невозможно применить коротко- замкнутый асинхронный двигатель, устанавливается асинхронный двигатель с фазиым ротором.
В недалеком прошлом для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей применялись широко только два существенно несовершенных метода; включение резисторов в цепи ротора н переключение числа пар полюсов обмотки статора, Но первый метод экономнче. ски оправдан лишь при узких пределах регулирования н постоянстве момента на валу двигателя, а второй обеспечивает лишь ступенчатое регулирование и практически применяется для металлорежущих станков при небольших мощностях. В настоящее время положение существенно изменилось благодаря внедрению силовых полупроводниковых преобразователей, Онн дают возможноать преобразовывать частоту переменного тока, что позволяет плавно и в широких пределах регулировать угловую скорость вращающегося магнитного поли, а следовательно, экономично н плавно регулировать частоту вращения асинхронных и синхронных двигателей.
Двигатель постоянного тока стоит эначителыю дороже, требует большего ухода и изнашивается быстрее, чем двигатель переменного тока. Тем не менее в ряде случаев предпочтение отдается двигателю постоянного тока, позволявшему простымн средствами изменять частоту вращения злектропривода в широких пределах (3: 1, 4; 1 и более) . В качестве примеров приводов, для которых рекомендуется постоянный ток, назовем следующие: в металлургической промышленности— 525 реверсивные прокатные станы, регулируемые нереверсивные станы при миогодвнгательном приводе, вспомогательные механизмы повторно- кратковременного режима работы, доменные подъемники; в металлообрабатывающей промышленности — токарные специальные станки. Конструкцию (тип) двигателе выбирают в зависимости от условий окружающей среды, Приходится учитывать необходимость защиты среды от возможных нскрообразований в двигателе (при наличии горючей пыли, взрывоопасных смесей и т, и.), а также самих двигателей от попадания в них влаги, пыли, агрессивных химических веществ из окружающей среды Различают несколько основных типов конструкции двигателей.
Двигатели открытого гила с большими вентиляционными отверстиями в подпвпниковых щитах и станине для лучших условий охлаждения целесообразно применять в немногих случаях; приходится считаться с легкостью засорения такого двигателя в производственных условиях и опасностью поражения током обслуживающего персонала при прикосновении к открыл ым токоведушим частям, Двигатели защищенного гила имеют вентиляционные отверстия, которые закрыты решетками, защищающими двигатель от попадания внутрь капель дождя, посторонних частиц, опилок и т. п., но не пыли, Такие двигатели могут устанавливаться на открьпом воздухе, Двигатели закрытого типа устанавливаются в запыленных помещениях при наличии в воздухе паров едких испарений и т.
и. Для улучшения охлаждения таких двигателей применяется продувание охлаждающего воздуха. Последний подводится и отводится по специальным воздухопроводам. В сырых помещениях применаются защищенные двигатели со специальной влагостойкой изоляцией. Во взрывоопасных помещениях, содержащих 2орючие газы или пары, устанавливаются взрьюозашище нные двигатели. тт.е. улалнлпнип эллктвопливодом Управление электроприводамн заключается в осуществлении пуска, регулировании скорости, торможения, реверсирования, а также в поддержании режимов работы привода в соответствии с требованиями технологического процесса, 1(ля управления электроприводами служат релеино-контакторные аппараты, датчики состояния электропривода, управляющие ЭВМ, встроенные микропроцессорные снстемкч преобразователи н т, п, Различают разомкнутые и замкнутые (см.
рис. 17.1) системы управления. Разомкнутые системы не содержат обратных связей и поэтому возмущающее воздействие (нэпример, нагрузка на валу двигателя) приводит к изменению режима работы привода. В замкнутых системах эацанньй режим работы привода не зависит от воэмущахнцих воздействий и подцерживается автоматически благодаря наличию обратных связей. 524 Ограничимся здесь описанием принципов управления в разомкнутых системах.
В приводах с нерегулируемым нли ступенчато регулируемым режимэм работы применяется управление иа основе репейно-контакторной аппаратуры (см. рис. 16.14), в более сложных — на основе управляемых тиристорных преобразователей. А. Элентропривод переменного тка. Для регулирования юстоты вращения асинхронного двигателя тиристоры включаются в цепь стаюра нли ротора. В первом случае модно регулировать амплитуду (фазное регулирование) нли частоту (частотное регулирование) напряженна на обмотках статора и, следовательно, вращакаций момент на валу двигателя 1см. (14.35) ! . Во втором случае можно изменять активное сопротивление цепи ротора н таким образом (см.
рис. 14.27) регулировать его частоту вращения. на рис. 17.9 приведена схема преобразователя !регулятора) переменного напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя с двумя встречно-параллельными тиристорами в каждой фазе, Система управления СУ синхронно открывает тиристоры в порядке чередованив фаз. Изменяя момент времени включении тиристоров (см. рис, 10.42), можно регулировать амплитуду напряжения основной гармоники.
Вьпслюченне тнристоров осуществляется автоматически при изменении полярности напряжения соответствующей фазы. Такой режим назьюается естественной коммутацией. Искусственной коммутацией называется выключение тиристора при подключении к его вьюодам какого-либо источника энергии, создающего в нем ток обратного направления, Применение искусственной коммутации рассматривалось ранее в автономных инверторах (см. рнс. !0,53 н 10,55), Примером применения искусственной коммутации в злектроприводе может служить управление током в цепи фазного Рпс. 17.10 Рис. 17.9 525 ротора асинхронного двигателя (рис. 17.10).
Рабочий тнристор Ю замыкает через резистор г, цепь выпрямленного прн помощи трехфазной мостовой схемы (см. рис. 10.40) тока потора, Узел.искусственной коммутации УК, обведенный на рисунке штриховой линнея, содерхат вспомогательный тиристор 1'Я„, резистор г„и конденсатор С„. Пусть первоначально рабочий тнрнстор гЯ открыт, а вспомогательный РЯ„закрыт.
В это время конденсатор С„заряжается через резистор г„(полцрность зарядки показана на рис. 17.10). Подадим теперь на вспомогательный тиристор Ю„отпираюпшй его импульс напряжения и от системы уцравлення СУ. Вспомогательный тиристор откроуп.к ется и конденсатор начнет разряжаться через него и рабочий тиристор (контур цепл, разрядки, отмеченный на рисунке штриховой линией). Прн этом ток разрядки конденсатора направлен навстречу прямому току рабочего тнристора и последний выключается. После этого конденсатор переэаряжается (заряд обратной полярности) через резистор г, и открьпый вспомогательный тирнстор. Чтобы вновь включить рабочий тнристор, на него необходимо подать импульс напряжения и от системы управления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
