Вопрос 11. Потери мощности и энергии в переходных процессах электропривода.

Переходным режимом ЭП является режим его работы при переходе из одного установившегося состояния в другое, т.е. при пуске, остановке, торможении и реверсировании. Как известно, в установившемся режиме скорость вращения ЭП, момент и сила тока неизменны по величине, но в переходных режимах все они изменяются. В периоды пуска и торможения для часто включаемых приводов величина расхода энергии имеет существенное значение. Вычислено, что потери энергии в якорной цепи двигателя параллельного возбуждения при пуске вхолостую равны запасу кинетической энергии, который приобретут движущиеся массы привода при установившейся скорости. При торможении противовключением потери энергии в якорной цепи равны трехкратной величине запаса кинетической энергии, причем только треть этой энергии берется с вала двигателя, а остальная часть доставляется из сети. Потери энергии в якорной цепи при реверсировании равны четырехкратному запасу кинетической энергии этой цепи. Потери энергии при переходных режимах для других двигателей так же весьма значительны. Отсюда следует, что при расчете переходных процессов следует выбирать такие параметры приводов, которые уменьшают расход энергии при пуске, торможении и реверсировании.

Вопрос 12. Электрический вал. Основные схемы.

В ряде случаев при необходимости использования взаимо­связанного ЭП непосредственное механическое соединение отдель­ных двигателей оказывается затруднительным, так как это потре­бует увеличения длины и диаметра соединительных валов, числа опорных подшипников и др. Иногда механическое соединение ва­лов двигателей вообще оказывается невозможным из-за их значи­тельного удаления друг от друга. В этих случаях вместо громоздкой механической передачи исполь­зуется так называемая система электрического вала, в которой согласованное движение двигателей обеспечивается соответствующей электрической схемой их соединения. Помимо упрощения кинематичес­кой схемы рабочей машины применение электрического вала позволяет облегчить автоматизацию технологических процессов, повысить точность работы, устранить возможное явление механического резо­нанса. Электрический вал находит применение для привода разводных мостов, затворов шлюзовых камер, мощных мостовых кранов, транспортеров и др. Современные системы электрического вала делятся на две ос­новные группы: с вспомогательными уравнительными машинами и основными рабочими машинами. Вспомогательные синхрон­ные или асинхронные машины служат для выравнивания нагруз­ки на валах основных двигателей. В другой группе уравнитель­ные машины отсутствуют и их функции выполняют основные ма­шины.

С хема электрического вала с синхронными уравнительными ма­шинами приведена на рис. 1. На валах 1 и 6 главных асинхрон­ных двигателей 2 и 5 установлены идентичные уравнительные син­хронные машины 3 к 4, статорные обмотки которых включены та­ким образом, чтобы наводимые в них ЭДС и I были направлены навстречу друг другу. К валам 1 и 6 двигателей приложе­на соответственно механическая нагрузка М_с1 и М.

Р

1

абота электрического вала происходит следующим образом. Если нагрузка валов обоих машин одинакова, то они вращаются синхронно с одинаковой скоростью. Вследствие встречного направления ЭДС вспомогательных машин равных по значению, ток I₂ в цепи их роторов будет отсутствовать, и машины 3 и 4 моменты развивать не будут. Предположим теперь, что по каким-то причинам увеличился момент нагрузки на валу 6. Вследствие этого ротор АД 4 начнет отставать от ротора АД 3 и вектор ЭДС этой машины повернется в пространстве на угол 0 относительно своего прежнего положения. Обеспечение вращения вспомогательных машин против поля ре­ализуется на практике чаще, так как это не связано с использованием разнотипных машин и дает больший уравнительный эффект. Вме­сте с тем следует отметить, что в этом случае в цепях роторов вспо­могательных машин повышаются потери мощности из-за увеличен­ной частоты тока ротора.

2

С хема электрического вала без вспомогательных машин приведена на рис.2. Система электрического вала может быть выполнена также только из основных двигателей, которые в этом случае выполняют функции как рабочих, так и уравнительных машин. Для этого статорные обмотки двигателей 1 и 2 подключаются параллельно к питающей сети, а роторные соединяются встречно. Параллельно обмоткам ротора во все три фазы включаются регулируемые резисторы 3 с сопротивлением. При R2д= 0 электрический вал работает как обычные, независимо работающие друг от друга асинхронные двигатели с короткозамкнутыми роторами. При R2д не=0 и вращении АД с одинаковой скоростью угол сдвига между векторами ЭДС машин 8 = 0 и они развивают одинаковые моменты, работая на реостатных характеристиках. При увеличении нагрузки одного из двигателей угол 0 становится не равным нулю, поэтому появляются уравнительные ток и момент. Уравнительный момент будет разгружать машину с большей нагрузкой и догружать менее нагруженную, при этом скорости двигателей выровняются, а положение их роторов будет характеризоваться некоторым углом рассогласования 60. Максимально допустимый угол рассогласования для рассматриваемой схемы, как и для системы с уравнительными машинами, составляет пи2. Основным достоинством электрического вала с основными рабочими машинами является отсутствие вспомогательных машин.

В опрос 13. Скоростная и механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Скоростная характеристика двигателей с независимым возбуждением – это зависимость n = f ( Iя ) при U = const и Iв = const.

Скорость вращения двигателя определяется формулой:

n = (U – IяRя) / c∙Φ, где

c – коэффициент, зависящий от устройства машины.

М еханическая характеристика – зависимость скорости вращения от момента на валу.