1.14. Способы повышения динамической устойчивости саэп

Для повышения динамической устойчивости САЭП применяют такие способы:

1. использование быстродействующих автоматических выключателей и предохра-

нителей, практически мгновенно отключающих цепи при коротком замыкании в них;

2. использование быстродействующих автоматических регуляторов напряжения,

которые практически мгновенно устраняют провалы напряжения и тем самым предотвра-

щают массовое отключение электродвигателей устройствами нулевой защиты ( по сниже-

нию напряжения );

3. использование вместо нулевой защиты по напряжению ( с кнопками «Пуск» и «Стоп» ) минимальной, допускающей автоматическое повторное включение двигателя после восстановления напряжения до номинального;

4. использование в схемах электроприводов электрических и механических блоки

ровок, исключающих возникновение неноминальных ( аварийных ) режимов ( например, блокировка по весу груза в электроприводах ГПМ, отключающая схему управления при попытке подъема груза, большего номинального, и др. );

5. использование в судовых электроприводах электродвигателей с повышенными пусковыми моментами – с двумя обмотками на роторе ( двухклеточных ), с фазным рото-

ром и т.п.

Контрольные вопросы

1. Приведите определение «электрический привод», Что такое «судовой электро-

привод»?

2. Каково назначение преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств электропривода? Приведите примеры этих устройств

3. По каким признакам и как именно классифицируются электроприводы?

4. Назовите основные события и их даты, связанные с историей развития электро-

приводов

5. Перечислите основные ( базовые ) параметры электропривода и объясните их

суть

6. Назовите единицы измерения скорости при поступательном и вращательном движении частей электропривода, системные и внесистемные

7. Выведите формулу полезного момента электродвигателя по его паспортным данным

8. Что такое диапазон регулирования скорости? В каких единицах он измеряется?

9. Что такое механическая характеристика электродвигателя? Механическая харак-

теристика механизма? В каких системах координат строятся графики этих характеристик?

10. Приведите понятие «статический момент». Какие виды статических моментов

существуют в электроприводе лебедки при подъеме холостого гака? Номинального груза?

11. Напишите уравнения моментов электропривода лебедки для трех режимов:

подъем груза; силовой спуск; тормозной спуск груза. Объясните роль каждого момента,

входящего в уравнения

12. Для чего выполняется приведение статических моментов к валу электродвигате

ля?

13. Что такое «момент инерции» движущегося тела? Как именно влияет этот мо-

мент на работу электропривода?

14. Что такое «приведение моментов инерции к валу электродвигателя»? С какой целью оно выполняется?

15. В чем состоит отличие приведения статических моментов к валу электродвигате

ля от приведения моментов инерции к валу электродвигателя?

16. Изобразите механические характеристики 6 типов электродвигателей перемен-

ного и постоянного тока и сравните их по степени жесткости

17. Какова область применения синхронных и асинхронных двигателей, а также

двигателей постоянного тока с независимым, параллельным, последовательным и смешан

ным возбуждением?

18. Изобразите графики крановой и вентиляторной характеристик и объясните осо-

бенности каждой

19. Объясните особенности режимов работы электродвигателя в каждом из 4-х квадрантов системы координат ω ( М )

20. Каковы особенности таких режимов работы электропривода: торможение при подъеме; силовой спуск; тормозной спуск?

21. Чем отличается электромеханическая характеристика электродвигателя от меха

нической?

22. Объясните физический смысл уравнения механической характеристики электро

двигателя постоянного тока

23. Объясните, как влияют на режим работы электропривода изменение напряже-

ния питающей сети, изменение параметров самого двигателя, изменение параметров меха-

низма

24. Что такое «саморегулирование» двигателя постоянного тока? Приведите логиче

скую цепочку, поясняющую это физическое явление

2. СПОСОБЫ ПУСКА, РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

И ТОРМОЖЕНИЯ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ. КОММУТАЦИОН-

НО-ЗАЩИТНАЯ АППАРАТУРА И И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ САЭП

1. СПОСОБЫ ПУСКА, РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ТОРМОЖЕНИЯ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Способы пуска электродвигателей постоянного тока

1.1. Основные сведения

Для пуска электродвигателей постоянного тока применяют два способа:

1. прямой пуск;

2. реостатный пуск.

1.2. Прямой пуск

При прямом пуске двигатель включается непосредственно в сеть ( рис. 9.1 ), для

чего вручную ( при ручном управлении ) или при помощи аппаратуры ( при автоматизиро-

ванном пуске ) замыкают контакты К1 и К2..

Рис. 9.1. Прямой пуск двигателя: а – схема пуска; б – пусковая диаграмма

При этом ток I, потребляемый двигателем из сети, в точке «А» разделяется на 2 то-

ка: ток обмотки якоря I и ток обмотки возбуждения I . В точке «В» эти два тока сое-

диняются. Следовательно, через каждый из контактов, К1 и К2, протекает один и тот же ток I.

По Правилам Регистра, прямой пуск электродвигателей допускается при условии, что номинальная мощность двигателя не превышает 0,5 кВт, т.е. Р ≤ 0,5 кВт.

Такое ограничение мощности объясняется тем, что при прямом пуске пусковой ток

якоря двигателя превышает номинальный в десятки раз.

Объясним это на примере.

Пусть электродвигатель имеет такие данные: напряжение U = 220 В, номинальная противоЭДС обмотки якоря Е = 210 В, сопротивление обмотки якоря двигателя R =

= 1 Ом.

Тогда номинальный ток якоря

I = = = 10 А.

При пуске скорость якоря ω = 0, поэтому противоЭДС обмотки якоря

Е = сωФ = с0Ф = 0

( с – конструктивный коэффициент, величина постоянная, ω – угловая скорость якоря, Ф – магнитный поток, созданный параллельной обмоткой возбуждения L ).

Тогда пусковой ток якоря

I = = = = 220 А.

Таким образом, пусковой ток якоря I = 220 А превышает номинальный I =

= 10 А в 22 раза, что недопустимо.

Сказанное подтверждается графиком электромеханической характеристики двига-

теля ω ( I ) на рис. 9.1, б. При пуске двигатель переходит из точки «0» ( начало координат ) в точку «А», в которой пусковой ток I ( отрезок «ОА» ) гораздо больше номинального.

После пуска двигатель начнет разгоняться, в обмотке якоря появится и станет уве-

личиваться противоЭДС обмотки якоря ↑Е = с↑ωФ, а ток якоря – уменьшаться.

Процесс пуска прекратится в точке «В», в которой скорость якоря и ток якоря имеют номинальные значения: ω = ω , I = I .

Из сказанного следует, что причина больших пусковых токов – отсутствие противо

ЭДС обмотки якоря в момент пуска, когда якорь неподвижен. Такие токи вызывают ухуд-

шение коммутации вплоть до возникновения кругового огня на коллекторе, а также прова-

лы напряжения сети, нарушающие нормальную работу остальных приемников электро-

энергии

Допускаемые по условиям коммутации значения пусковых токов не должны превы

шать номинальный более чем в 2,5 раза, т.е. не должно нарушаться соотношение

I ≤ 2,5 I

Выясним, как можно уменьшить пусковые токи.

Как следует из формулы пускового тока якоря

I = ,

его можно уменьшить двумя способами:

1. увеличить знаменатель, т.е. увеличить при пуске сопротивления цепи обмотки якоря ( реостатный пуск );

2. уменьшить числитель, т.е. уменьшить при пуске напряжение на обмотке якоря.

Рассмотрим поочередно эти два способа.