Лекція 20

Моменти, що обертають (продовження)

Процес пуску і сталий режим роботи а. дв.

Розглянемо процес пуску к.з.а.дв. при його включенні на повну напругу мережі. При цьому не беремо до уваги перехідні електромагнітні процеси, які завершуються значно швидшим, ніж власне пуск а.дв. на мал. Показані хутро. х-ка а.дв. і х-ка механізму .

Стійкі (т 1,3), нестійкі (т 2) режими роботи а.дв.

Рівняння моментів агрегату “двигатель-производственный механізм” має вигляд

де

є динамічним моментом, що обертає, пропорційним моменту його інерції . Прискорення відбувається тоді, коли (заштрихована область). У крапці 1 досягається рівновага моментів

При цьому і - наступає сталий режим роботи із швидкістю n’ і ковзання S’. При збільшенні навантаження (т. 2) – збільшується S’’ і зменшується n’’. При зменшенні навантаження (т. 30 – зменшується S’’’ і збільшується n’’’.

Процес переходу до т.2 такий -,, то ротор сповільнюватиметься до настання рівності моментів. При зменшенні навантаження процес йде у зворотному напрямі.

При лівій частині х-ки а.д, що круто піднімалася. володіє жорстким хутро. х-кой, тобто зміна навантаження мало позначиться на швидкості. Все нормальні а.дв. будуються з жорсткою хутро. х-кой, коли r2’ і Sm відносно малі. При цьому к.п.д. а.дв. високий.

Умови стійкої роботи (див. мал. вищий)

В точках 1 і 3

робота стійка.

У крапці 2

робота нестійка.

Робота в т. 3 хоча і стійка, але мало ефективна (низька швидкості і невисокий к.п.д.).

Робоча ділянка х-ки від S=0 до S=Sт.

Перевантажувальна здатність а.д.

При роботі двигуна на нормальній стійкій ділянці хутро. х-ки можна підняти його навантаження до Мст=мm. При подальшому збільшенні навантаження двигун або зупиниться або працюватиме з малою швидкістю (т. 3). Обидва ці режиму небезпечні для двигуна.

При роботі двигуна треба мати запас по моменту і не довантажувати його до Мm. Оскільки,то при зменшенні U1 на 15% відбудеться зниження Мн до значення 0,852=0,72 або 72%.

У зв'язку з цим повинна дотримуватися умова

.

Перевантажувальна здатність двигуна при номінальній напрузі називається кратністю максимального моменту.

і відповідно до ГОСТ 186-52 і ГОСТ 9362-60 обмежена значеннями .

Кратності початкового пускового моменту і пускового струму.

Стандарти не регламентують ці дані для двигунів з фазним ротором, оскільки їх можна регулювати за допомогою пускових реостатів ( при введ. Z у втор. Ланцюг підвищується пусковий момент і зменшується пусковий струм). В той же час пуск к.з. двигунів може бути досить важким і вимагати досить великого пускового моменту (механізми кранів, підйомники, млини і так далі).

Згідно ГОСТ 186-52 і ГОСТ 9362-60 к.з. а.д. повинні мати при пуску під U1ном кратність початкового пускового моменту Mm

не менше .

Кратність пускового струму

не більше .

Придатність к.з. а.д. з постійними параметрами як двигуни загального призначення.

Для отримання хорошого к.п.д. а.д. повинні мати жорстку хутро. х-ку, що вступає в суперечність з вимогою про достатню величину пускового моменту двигуна. Кратність пускового моменту для к.з. дв. з постійними параметрами складає Кп=0,36, що недостатньо. У зв'язку з цим двигуни загального призначення з к.з. ротором будуються виключно як двигуни із змінними параметрами. При цьому для збільшення в період пуску і для збільшення Мп використовується явище поверхневого ефекту або витіснення струму в обмотці ротора.

Глубокопазниє двигуни.

Тут має місце ефект витіснення струму в результаті дії э.д.с. індукованих пазовими положеннями розсіяння Фб. Стрижень можна представити таким, що як би складається з волокон. Нижні волокна охоплюються великим, а верхні меншою кількістю ліній потоку Фб. У нижніх волокнах наводиться э.д.с. більше, ніж у верхніх ( частота f2=f1 на початку пуску). Через те, що нижні волокна мають більше инд. опір, струм витісняється у верхні шари стрижня – активний опір стрижня підвищується 9 приблизно в 5 і більше разів). Потім у міру розгону двигуна цей ефект ослабляється і стрижень навантажується рівномірно, що приводить до зменшення активного опору. Це і є поверхневий ефект (або витіснення струму) в провідниках, втоплених у феромагнітне середовище.

Розподіл щільності струму при пуску.

У робочому режимі двигун має високий к.п.д., а припуске – високий пусковий момент.

Двохклітинні двигуни.

Тут є дві обмотки – пускова (зовнішня з великим опором) і робоча (внутрішня з меншим опором).

Тут має місце те ж ефект – витіснення струму ротора при пуску як і в глибоководному двигуні. Запропонував ці двигуни Доліво-добровольськиій М.О. у 1893 році.

Є інші різновиди к.з. двигуна з витісненням струму.

Пуск 3 ф. А.д. і регулювання їх швидкості обертання.

Способи пуску а.д.

Прямій пуск.пр пуску необхідно врахувати:

1) і д.б. достатньо більшому

2)струм при пуску д.б. обмежений, щоб не пошкодити двигун і не порушити роботу мережі

3)спосіб пуску д.б. достатньо простий і дешевий.

При пуску а.д. у втор. ланцюгу виділяється струмова енергія, рівна кінетичній енергії махових мас механізму, що приводиться. При частих пусках і важких умовах роботи (пуску), виникають небезпечні пошкодження обмоток двигуна. Двигун потужністю 3-10 квт допускає до 5-10 включень в годині

А.д. з к.з. ротором простіше по пристрою і обслуговуванню.

Тому а.д. з к.з. ротором найбільш поширені. Найпростішим способом пуску є прямий пуск – включення обмотки статора безпосередньо на повну напругу мережі. Пусковий момент при цьому . Сучасні а.д. з к.з. ротором проектуються так, що вони допускають прямий пуск. Крім того необхідно, щоб мережа була могутньою і падіння в ній при пуску не перевищувало 10-15%. Нерідко прямий пуск використовується припуске к.з. двигуна в тисячі квт.

Реакторний пуск. (мал. Би) Спочатку вкл. В1 – двигун отримує живлення через реактор, який обмежує величину пускового струму. Після розгону до нормальної швидкості включається В2, який шунтує реактор.

Р буває з феромагнітним сердечником і без нього. Пусковий струм при прямому пуску

,

а при реакторному пуску

При реакторному пуску початковий пусковий струм зменшуються в

,

раз.

Автотрансформаторний пуск (мал. В). Спочатку включається В1 і В2. На двигун через АТ подається знижена напруга. Після досягнення якоїсь швидкості отк. В2 АТ працює як реактор. Потім вкл. В3. при коэф. Трансформації КАТ пусковий струм двигуна зменшується в КАТ разів, а момент – в раз, а мережевий струм в раз. Тобто мережевий струм і момент зменшуються в однакове число разів.

При реакторному пуску пусковий момент зменшується в квадратичному відношенні в порівнянні із струмом мережі.

Т.ч., порівняння цих двох способів показує, що при однакових пускових струмах, момент вище при АТ способі, але він складніший і дорожчий.