4 Выбор способа снижения пускового момента асинхронного двигателя
Недостатки вышеперечисленных способов снижения пускового момента ограничивают применение этих способов в подземных условиях. Поэтому возникла необходимость в создании устройства для снижения пускового момента, свободного в той или иной степени от этих недостатков.
В настоящее время промышленностью выпускаются мощные силовые тиристоры, позволяющие коммутировать токи до нескольких сотен ампер, имеющие небольшие габариты и малое выделение тепла. Это позволило создать на их основе устройство, снижающее пусковой момент асинхронного двигателя, которое имеет небольшие габариты и вес, малую рассеиваемую мощность, что дает возможность легкой установки его в станциях управления горных машин, в частности, шахтных самоходных вагонов. Принцип действия тиристорного устройства для снижения пускового момента асинхронного двигателя основан на импульсном регулировании пускового тока в одной или нескольких фазах двигателя. Коммутирующим элементом при этом является полупроводниковый ключ, включенный в одну или несколько фаз двигателя. Тиристорный ключ может быть выполнен на симисторе, или из двух тиристоров, включенных встречно - параллельно в одну или несколько фаз двигателя.
Рассмотрим принцип действия пускового устройства, коммутирующим элементом которого является два тиристора (VS1 и VS2), включенных в одну фазу двигателя (рисунок 5). При включении контактора К1 напряжение сети подается на две фазы непосредственно, а на третью – через тиристорный ключ, выполненный на тиристорах VS1 и VS2. Со схемы формирования импульсов на управляющие электроды тиристоров периодически поступают импульсы, которые держат ключ открытым в течении нескольких периодов напряжения сети, после чего наступает пауза приблизительно такой же длительности. В тот момент, когда тиристорный ключ открыт, на двигатель подается полное трехфазное напряжение и момент двигателя максимален. В период пауз, когда тиристоры закрыты, двигатель работает в несимметричном режиме и момент двигателя значительно снижается.
Регулируя соотношение длительности промежутков времени, когда тиристорный ключ открыт, и длительности пауз можно, в определенной степени регулировать величину пускового момента двигателя. После окончания процесса пуска тиристорный ключ шунтируется контактором К2 и двигатель начинает работать на естественной характеристике.
Недостатком данной схемы включения является несимметричный режим работы электродвигателя. В момент, когда тиристорный ключ закрыт, по двум другим статорным обмоткам протекает пусковой ток, приводящий к дополнительному нагреву статорных обмоток двигателя. Несимметричного режима можно избежать при включении тиристорных ключей в две или в три фазы двигателя.
Рисунок 5 - Устройство для снижения пускового момента асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
5 Экспериментальная часть
5.1 Описание схемы испытаний
Целью данного исследования является выбор наиболее оптимального режима пуска электродвигателей шахтного самоходного вагона, а также проверка различных вариантов схемы управления. Испытания проводятся на стенде по схеме, приведенной на рисунке 6. Результаты испытаний фиксировались осциллографом H700. Асинхронный двигатель АД был нагружен генератором НГ, имеющим маховый момент равный маховому моменту кинематической части шахтного самоходного вагона. Управление процессом пуска осуществлялось с помощью тиристорных коммутаторов TK1 и TK2, состоящих из двух включенных встречно – параллельно тиристоров. Тиристорные коммутаторы включены в статорную цепь двигателя АД.
КП – контакт пускового контактора; ТТ – трансформаторы тока; Н 700 – самопишущий осциллограф; КЗ – контакт короткозамыкателя; ТК1,ТК2 – тиристорные коммутаторы; БУ1 – аналоговый блок управления тиристорными коммутаторами; АД – асинхронный двигатель; ТГ – тахогенератор жестко соединенный с валом испытуемого двигателя; НГ – нагрузочный генератор.
Рисунок 6 - Схема испытания тиристорного коммутатора с асинхронным двигателем.
Один из тиристорных коммутаторов – TK1, замыкался накоротко короткозамыкателем K3, благодаря чему мог осуществляться несимметричный режим пуска асинхронного двигателя с коммутацией пускового тока только в одной фазе, тиристорным коммутатором TK2. При разомкнутом контакте K3, осуществляется симметричный пуск асинхронного двигателя с коммутацией тока во всех трех фазах обмотки статора. Величина пусковых токов во всех трех фазах измерялась с помощью трансформаторов тока ТТ и фиксировалась осциллографом H700, кроме записи величины и формы токов в фазах статора двигателя, записывалась и мгновенная скорость вращения ротора асинхронного двигателя. Для этого с валом двигателя посредством муфты исключающей люфты, был соединен тахогенератор ТГ, сигнал с тахогенератора, пропорциональный частоте вращения ротора асинхронного двигателя, записывался осциллографом H700 одновременно с токовыми сигналами. Блоки управления тиристорными коммутаторами БУ1 и БУ2 испытывались в двух вариантах. Блок БУ1 выполнен на транзисторах и позволяет плавно изменять частоту и скважность серий импульсов, управляющих тиристорными коммутаторами (рисунок 6). Процесс пуска формируется по специально задаваемым программам.
В блоке управления БУ1 предусмотрена плавная регулировка частоты и скважности управляющих импульсов, что позволяет конкретно для каждого двигателя или группы двигателей шахтного самоходного вагона выбирать наиболее оптимальный режим пуска с целью снижения динамических ударов в трансмиссии вагона.