9.3.2 Способи зменшення витрат у перехідних режимах

9.3.2.1 Змешення моменту інерції

Це добре відомо з розділу «Механіка ЕП», але нагадаємо деякі особливості.

Момент інерції треба зменшувати як у двигуна, так і у механічній частині ЕП. У двигуна можливо зменшувати діаметр якоря (якщо дозволяє напруга) і збільшувати його довжину.(Згадайте сталу Арнольда). Звичайно сумарний момент інерції двох двигунів половинної потужності менше ніж одного двигуна повної потужності.

Як відомо, циліндр масою і радіусом має момент інерції , де - квадрат радіуса інерції. Інколи ще існує вираз «маховий момент» , де , а - є квадрат діаметру інерції, тобто . Тоді .

З цих виразів можливо зробити висновок яким чином треба зменшувати момент інерції механізмів ЕП.

9.3.2.2 Регулювання швидкості

Якщо підвищувати значення ступіньчато, то енергія буде також дозуватися і витрати зменшаться.

Розглянемо пуск, у якому швидкість досягається за ступенів, - це швидкість на останній ступені, а відстань між двома суміжними ступенями . Хай початкова швидкість , а кінцева , тоді згідно 9.12 витрати на і-ой ступені дорівнюють: . Якщо пуск одразу до швидкості згідно 9.12, то і витрати зразу за весь діапазон від до .

Але ми маємо ступенів і тоді сумарні витрати за пуск на усіх ступенях будуть:

(9.14)

Отже, витрати за виразом 9.14 де пуск виконувався в ступенів зменшились в разів, як порівняти з пуском в одну ступінь за виразом 9.12.

Практично, це можливо, коли пускають два ДПС перемикаючи їх з послідовного на паралельне з’єднання, або для двошвидкісного АД з перемиканням пар полюсів: по-перше вмикають нижчу швидкість з більшою кількістю пар полюсів, а коли ця швидкість досягнута, перемикають АД на меншу кількість пар полюсів і досягають швидкість . На першій ступені витрати будуть: , а на другій ступені , тобто сумарні витрати будуть у два рази менше за прямий пуск згідно виразу 9.12.

Такий 2-х ступінчастий пуск ДПС проілюстровано на рис. 9.2. Замість трикутника витрат Оаг при прямому пуску маємо два трикутника: Окл і лмг відповідно при пуску до швидкості і . Як бачимо, витрати зменшились удвічі. Регулювання швидкості можливо в системі перетворювач – двигун: для ДПС зміною напруги живлення, а для АД зміною частоти і напруги живлення. Зменшуються витрати також і при ступінчастому гальмуванні. Розглянемо це на прикладі двохшвидкісного АД, механічні характеристики якого дані на рис. 9.3.

Характеристика 1 – це вмикання з , характеристика 2 – з . Характеристики 3 і 4 – це відповідно противовмикання характеристикам 1 і 2.

Рис. 9.3

Наприклад, розглянемо гальмування противовмиканням. Якщо одразу перейти з характеристики 1 на характеристику 3, витрати будуть як вказано в 9.3.1.3, тобто .

При ступінчастому гальмуванні противовмиканням по-перше перемикають двигун з характеристики 1 на характеристику 2. При цьому виконується рекуперативне гальмування (другий квадрант); на цьому етапі і , а витрати будуть . На другому етапі від швидкості на характеристиці 2, змінив порядок чергування фаз перемикають двигун з характеристики 2 на характеристику 4. Тут , і витрати будуть . Тоді сумарні витрати двох етапів , тобто втричі менше за пряме гальмування противовмиканням. Також буде і з витратами в статорі АД.