Учебное пособие 800587
.pdf
Рис. 7.4. Механические характеристики АД:
1 – ЕМХ
2 – ИМХ при IR компенсации и понижении частоты питающего источника
Режим динамического торможения
Режим динамического торможения осуществляется с помощью отключения обмотки статора от сети и подсоединения ее к сети постоянного тока.
Схема включения асинхронного двигателя в режиме динамического торможения приведена на рис.7.17.
Рис. 7.17. Схема включения асинхронного двигателя для перехода в режим динамического торможения
Методика уточненного расчета механических и электродинамических характеристик в режиме динамического торможения с независимым возбуждением изложена в / 43/.
Упрощенный вариант расчета связан с использованием универсальных механических характеристик динамического торможения для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором /43/
Воспользуемся формулами:
|
|
|
|
|
М |
М Н |
|
|
|
(7.44) |
|
|
|
|
|
|
М |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1Н |
|
|
|
(7.45) |
|
|
|
Результаты вычислений по формулам (7.44) и (7.44) |
|||||||||
для электродвигателя типа 4А80А4У3 сведены в табл. 7.2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7.2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0.8 |
0.6 |
0.4 |
0.3 |
0.28 |
0.2 |
0.1 |
0.05 |
|
|
|
0.3 |
0.35 |
0.46 |
0.68 |
0.9 |
1 |
1.35 |
1.9 |
1.15 |
|
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
148.6 |
118.9 |
89.1 |
59.4 |
44.6 |
41.6 |
29.7 |
14.9 |
7.4 |
|
М |
|
2.2 |
2.6 |
3.4 |
5.0 |
6.7 |
7.4 |
9.9 |
14.1 |
8.5 |
По данным табл. 7.2 построена механическая
характеристика р режиме динамического торможения (рис.
7.18).
М, Н·м
Рис. 7.17. Механическая характеристика АД в режиме динамического торможения
В приводах постоянного тока формирование искус-
твенных характеристик с заданными свойствами реализуется по системе управляемый преобразователь – двигатель постоянного тока (УП-Д), выполненных чаще на основе статических (тиристорных или транзисторных) и реже электромеханических (система генератор-двигатель) преобразователей.
Расчет статических механических (МХ) и электромеханических (ЭМХ) характеристик электропривода по системе генератор-двигатель (Г-Д)
Рассмотрим пример расчета электромеханических и механических характеристик системы Г-Д . Принципиальная электрическая схема системы генератор-двигатель (Г-Д) приведена на рис. 7.18.
ηнд=91% -КПД двигателя.
Выберем генератор постоянного тока из условия
Рнг ≥ Ррг.
Генератор постоянного тока ГПЭ 160 /16/. Паспортные данные генератора:
Номинальная мощность Рнг=160 кВт Номинальное Uнг=460 В Номинальная частота вращения
об/мин
Номинальный КПД |
ηнг= 93.3% |
Номинальный ток |
Iнг= 350 А |
Число пар полюсов |
рг= 2 |
|
Сопротивление якорной цепи генератора |
при соизмеримых по |
|||||||||||
мощности генератора |
и двигателя |
допускается принимать равными |
|||||||||||
соответствующим величинам двигателя. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Сопротивление якорной цепи генератора при tх= 15оС равно |
||||||||||||
Rяц г= 0.031Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В установившемся режиме для системы Г-Д уравнения |
|
|||||||||||
механической и электромеханической |
характеристик имеют |
|
|||||||||||
следующий вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для МХ |
|
ЕГ |
|
М |
R Я |
|
; |
|
|
(7.46) |
||
|
|
к Ф |
|
к ФН |
2 |
|
|
||||||
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|||||
|
для ЭМХ |
|
|
|
|
|
ЕГ |
|
IЯ |
R Я |
, |
(7.47) |
|
|
|
|
|
|
к ФН |
к ФН |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
Ег = к·Фн·ωс + Ic·RяΣ – ЭДС генератора; |
|
|
|
|
|
|||||||
|
RяΣ = RяΣд + RяΣг = Rяд + Rяг -суммарное |
сопротивление якорной |
|||||||||||
цепи в системе Г –Д, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
RяΣд – суммарное сопротивление якорной цепи двигателя; |
||||||||||||
|
RяΣг – суммарное сопротивление якорной цепи генератора. |
||||||||||||
|
Сопротивление |
якорной цепи |
в системе Г –Д при |
рабочей |
|||||||||
температуре (tраб = 105 оС) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
RяΣ 105о = RяΣд 105о + RяΣг 105о = RяΣд 15о·(1 + γ·Θ) + RяΣг 15о·(1+ γ·Θ) =(0.031 + |
|||||||||||||
|
0.031)(1 + 0.004·90) = 0.084 |
Ом, |
|
|
|||||||||
где γ = 0.004 1/оС -температурный коэффициент сопротивления меди.
Разность температур
Θ = tраб – tх = 105 – 15 = 90 оС .
Номинальный коэффициент ЭДС двигателя
Се = к·Фн = |
UH IH R |
Я Д |
|
440 350 0.042 |
6.64 В·с, |
|
Н |
|
|
64.05 |
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
0 |
0.084 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где RядΣ = |
|
Я 105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0.042 Ом; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Статический момент двигателя |
Мс пр= 1139.7 Н·м. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Статический ток якоря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
Iс= |
|
МС ПР |
|
|
1139.7 |
171.6 |
|
А. |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
Се |
|
|
|
|
6.64 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Статическая |
(заданная) скорость двигателя ωс= 62.86 |
с-1. |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЭДС |
генератора |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Ег= Се· ωс + Iс·RяΣ105о = 6.64·62.86 + 171.6·0.084= 431.8 |
В. |
|||||||||||||||||||||||||||||
Скорость |
идеального холостого хода в системе Г –Д |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ωо г-д= |
Ег |
|
|
|
|
431.8 |
|
65.03 с –1. |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Се |
|
|
|
|
6.64 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Электромеханическая |
|
характеристика в системе Г –Д |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ω = ωо г-д –Iя· |
R |
Я 105 |
|
65.03 |
IЯ |
|
0.084 |
. |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
Се |
|
|
|
|
6.64 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Механическая характеристика в системе Г –Д |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ω = ωо г-д –М· |
R Я 105 |
65.03 |
М |
0.084 |
|
; |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
С2 |
|
|
|
|
|
(6.64)2 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Естественная |
ЭМХ |
двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
ω = ωод – Iя· |
R |
Я Д |
|
|
66.26 |
IЯ |
0.042 |
, |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
Се |
|
|
|
|
6.64 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где ωод = |
UН |
|
440 |
|
66.26 с-1; |
|
Се |
6.64 |
|||||
|
|
|||||
|
|
|
Естественная МХ двигателя |
|||
ω = ωод – М · |
R |
Я Д |
66.26 М |
0.042 |
, |
|
|
|
|
||||
Се2 |
(6.64)2 |
|||||
|
|
|
||||
где Iя –ток в якорной цепи в системе Г –Д; М –момент двигателя в системе Г –Д .
Регулирование скорости в системе Г –Д производиться путем изменения напряжения на зажимах якоря, которое регулируется изменением тока возбуждения генератора. Диапазон регулирования при условии обеспечения приемлемой точности позиционирования равен D = 5.
Тогда при заданном диапазоне D=5 ЭДС генератора
Еги= |
|
ЕГ |
|
|
|
431.8 |
|
|
86.36 В, |
|
|
|||||||||
|
D |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
а скорость идеального холостого хода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ωои г-д= |
|
О Г-Д |
65.03 |
|
13.01· |
с-1. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
D |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ЭМХ в системе Г –Д при пониженном напряжении |
||||||||||||||||||||
ω = ωои г-д |
– Iя· |
|
R |
Я |
|
13.01 |
IЯ |
0.084 |
; |
|
||||||||||
|
Се |
6.64 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
МХ в системе Г –Д при пониженном напряжении |
||||||||||||||||||||
ω = ωои г-д – М · |
R Я Д |
|
13.01 |
М |
|
|
0.084 |
. |
||||||||||||
|
|
Се2 |
(6.64)2 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Механические и электромеханические характеристики в системе |
||||||||||||||||||||
Г –Д при номинальном и пониженном |
напряжении, а так же ЕМХ |
|||||||||||||||||||
и ЕЭМХ представлены на рис. 7.19. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Рис.7.19. ЭМХ и МХ системы Г-Д
Расчет электромеханических и механических характеристик электропривода по системе тиристорный преобразователь – двигатель (ТП-Д)
На рис. 7.20 приведена схема системы ТП-Д, в которой регулирование напряжения осуществляется системой импульснофазового управления (СИФУ).
Рис. 7.20. Схема включения двигателя и аппаратуры силовой цепи в системе ТП-Д
Частота вращения задается задающим устройством (ЗУ).
Блок управления приводом (БУПВ) охвачен обратной связью по скорости, осуществляемой с помощью датчика скорости (ДС).
Силовые тиристоры включены по трехфазной мостовой схеме, что обеспечивает приемлемую форму тока в цепи якоря.
Реверс двигателя вращателя осуществляется с помощью реверсора (Р) в цепи обмотки возбуждения двигателя (ОВМ).
Варисторы RU1…3 предназначены для защиты тиристоров от перенапряжений. Защита двигателя и
