3.4. Расчет пусковых резисторов

Приводного двигателя.

Расчет пусковых резисторов можно вести как аналитически, так и графически. Оба способа базируются на одних и тех же положениях. При графическом методе по двум исходным данным из трех: пиковому , переключающему моментам или числу ступеней путем нескольких повторений строится пусковая диаграмма двигателя. При аналитическом методе по двум исходным данным рассчитывается третье и, если неизвестным было число ступеней , то результат округляется до ближайшего целого числа и определяется новое значение одной из величин: или , а затем строится пусковая диаграмма. Далее в обоих методах следует расчет значений ступеней резисторов по пусковым диаграммам. Методика расчета величины сопротивлений ступеней зависит от двух условий:

1. задано или не задано количество ступеней пуска;

2. нормальный или форсированный пуск.

При нормальном пуске обычно задаются величиной переключающего момента, который обычно берется на (10-20%) больше , а затем проверяется величина пускового момента, чтобы он не превышал допустимого.

При форсированном пуске, когда по производственным условиям требуется быстрое ускорение привода, следует задаваться максимально допустимыми пиками тока или момента. Затем проверяется соотношение между моментом переключения и статическим : . Если при форсированном пуске необходимо обеспечить заданную плавность разгона, то необходимо задаваться как пиковыми, так и переключающими моментами.

Из описания работы производственного механизма очевидно, что пуски приводного двигателя генератора осуществляются редко и, следовательно, расчет величин сопротивлений ступеней необходимо проводить из условия нормального пуска, а не заданного числа ступеней.

В зависимости от требуемой точности и от имеющихся данных для АД расчет пусковых резисторов может быть произведен точным или приближенным способами. Расчет приближенным методом гораздо проще, чем точным, и основан на прямолинейности механических характеристик. Поэтому он аналогичен расчету для двигателей постоянного тока независимого возбуждения. Этот способ можно применять при пиках момента: М<0,7М_к . Поскольку в нашем случае имеют место редкие и нормального режима пуски, то целесообразно использовать приближенный способ расчета пусковых резисторов.

Для определения числа ступеней

(3.51)

н еобходимо задаться пиковым и переключающим моментами, где и – относительные значения моментов, рис.3.12.

Пиковый момент определяется из вышеуказанного соотношения . Тогда , где берется из паспортных данных. Учитывая, что приводной двигатель пускается практически вхолостую (генератор не возбужден и тяговый двигатель тележки отключен), то его статический момент холостого хода будет составлять не более (0,1-0,2) . Поэтому момент переключения можно брать в пределах 0,5 , т.е. .

Если в соответствии с выражением (3.51) число получится дробным, то его округляют до ближайшего целого числа и по выражению , где – округленное до целого число ступеней, определяется кратность пускового момента по отношению к переключающему . После чего уточняется значение и проводится построение пусковой диаграммы, рис.3.12.

Расчет сопротивлений ступеней реостата ведется для случая соединения обмоток ротора в звезду:

или (3.52)

Полные активные сопротивления линий ротора:

(3.53)

Эти же равенства справедливы и для сопротивлений, выраженных в относительных единицах. Номинальное сопротивление ротора при этом определяется из выражения , где Е_рн– ЭДС между концами неподвижного разомкнутого ротора; – номинальный ток в линии ротора при неподвижном его состоянии.

Чтобы выбрать тип резисторов, необходимо знать режим их работы и провести тепловой расчет. Различают четыре режима тока в резисторах: длительный, кратковременный, повторно-кратковременный и перемежающийся. Тепловой расчет сводится к определению эквивалента изменяющегося во времени тока. На практике для изменяющегося во времени тока применяются три эквивалента /7/:

1.средний квадратичный ток I_эт – это такой постоянный по величине ток, при котором за рассматриваемый промежуток времени t_в образуется в резисторе такое же количество тепла, что и при данном изменяющемся токе;

2.средний ток I_ср – это такой постоянный по величине ток, при котором через резистор пройдет рассматриваемый промежуток времени t_в такое же количество электричества, как и при данном изменяющемся токе;

3.эквивалентный по перегреву ток I_эп – это такой постоянный по величине ток, который вызывает установившейся перегрев резистора, равный максимальному перегреву от действия изменяющегося тока в рассматриваемом промежутке времени. В общем случае для перемежающего режима, рис. 3.14, расчетная формула имеет вид:

, (3.54)

где I²_p1, I²_р2 – значения квадратов эквивалентный (по теплу) и постоянных (длительных) по величине токов рабочих периодов t_p1, t_p2;

Т – постоянная времени нагрева,с.

……………………рис. 3.14

Формула 3.54 дает достаточно точные расчеты, однако она сложная и требует предварительного выбора типа и номера резистора, чтобы иметь постоянную времени Т.

При любых значениях тока, проходящего через резистор, средний ток имеет наименьшую величину, большее значение имеет эквивалентный ток по теплу и самое большое значение – эквивалентный по перегреву.

Для многих практических случаев, когда время цикла по отношению к постоянной времени нагрева мало, удовлетворительные результаты можно получить, если эквивалентный по перегреву ток определить как эквивалентный по теплу, т.е.

, (3.55)

где I₁ и I₂ – значения токов в начале и конце рабочего интервала, рис. 3.15.

Кривая 1 – реальная кривая изменения тока, протекающего через резистор; кривая 2 – аппроксимированная кривая тока; кривая 3 – эквивалентный по теплу ток I_эт.