Учебники 80228

Торможение противовключением осуществляется при необходимости остановить привод, передав от двигателя вращающимся массам энергию, компенсирующую накопленную ими кинетическую энергию.

Потери энергии в этом режиме при совместном решении (1.22) и (2.2) дают уравнение (2.31).

Средний тормозной момент может быть найден как постоянный момент, при котором привод остановится за одинаковое время при том же статическом моменте нагрузки, и определяется по формуле

Начальное скольжение в режиме торможения противовключением находится из выражения:

1

Работа в этом режиме не совершается, поскольку момент двигателя направлен против движения электропривода, а из сети потребляется активная энергия, в связи с чем коэффициент полезного действия равно нулю.

Коэффициент мощности определяется по формулам (1.34) и (2.6). Средняя активная мощность, потребляемая из сети равна

P A . (2.34)

1,ср tп

Средняя реактивная мощность рассчитывается по формуле (2.8).

ПРИМЕР 5

Рассмотрим энергетические показатели торможения противовключением при вводе добавочного сопротивления в цепь ротора двигателя.

Начальное скольжение (2.33)

Sнач = 1 + 72/104.7 = 1.69.

Конечное скольжение (2.32)

Sкон = 1.

Средний тормозной момент двигателя

M ср.т = 1*72/0.144 – 133 = 367 Н*м.

Потери энергии (2.31)

A = 1*(104.72/2)*(1.692-1)*(1+(0.363/(0.597+2.84)))*(367/(367+133))+

+1140*0.144 = 9490 Дж.

Средняя потребляемая активная мощность (2.34)

P1.cp = 9490/0.144 = 65900 Вт.

Коэффициент мощности Км = 0.463.

Средняя потребляемая реактивная мощность (2.8)

Q1,ср = 65900*(1/0.4632 – 1)1/2 = 126000 В*Ар.

2.6. Реверс односкоростного асинхронного двигателя

Реверс состоит из двух режимов: торможения и пуска при неизменных сопротивлениях роторной цепи и моменте нагрузки. Потери энергии состоит из суммы потерь при торможении (2.31) и пуске (2.3).

Работа совершается только во время пуска и определяется по формуле

Коэффициент мощности находим как эквивалентный за всю продолжительность реверса согласно (2.6).

Среднее значение активной мощности, потребляемой из сети равно

Среднюю реактивную мощность рассчитывают по формуле (2.8).

2.7. Динамическое торможение

Этот режим торможения осуществляется по схеме, приведѐнной на рис. 2.4б для двигателей с короткозамкнутым ротором или согласно рис. 2.4а для двигателей с фазным ротором.

где Iп – постоянный ток, протекающий по двум фазам обмотки статора, А; tп – продолжительность торможения, с.

Средний тормозной момент при динамическом торможении определяется аналогично тормозному моменту при противовключении по формуле (2.32).

Полные потери при динамическом торможении находятся как сумма потерь в обмотках статора и ротора

В данном режиме двигатель работает отдельно от сети переменного тока, поэтому коэффициент мощности не определяется. Работа приводом не совершается и коэффициент полезного действия равно нулю.

ПРИМЕР 6

Определение потерь энергии в режиме динамического торможения

Средний тормозной момент двигателя

M ср.т = 1*72/0.225 – 133 = 187 Н*м.

Активная мощность, теряемая в обмотках статора

P1 = 2*41.92*0.363 = 1270 Вт.

Активная энергия, теряемая в обмотках статора

Wa = 1270*0.225 = 286 Дж.

Потери энергии в режиме динамического торможения

A= (722/2)*(187/(187+133)) + 286 = 1800 Дж.

3.РАСЧЁТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МНОГОСКОРОСТНО-

ГО ДВИГАТЕЛЯ

Энергетические показатели в установившимся режиме работы рассчитываются аналогично односкоростному двигателю, особенностью является лишь то, что параметры берутся для соответствующего скорости числа пар полюсов обмотки статора.

Пуск двигателя может быть прямым, то есть при числе пар полюсов, соответствующих максимальной установившейся скорости, и ступенчатым, когда пуск осуществляется с минимальной синхронной скоростью и дальнейшим переключением числа пар полюсов обмотки статора таким образом, чтобы синхронная скорость постепенно возрастала до максимального значения.

Расчѐт энергетических показателей в режиме прямого пуска производится аналогично расчѐту односкоростного асинхронного двигателя.

3.1. Ступенчатый пуск многоскоростного асинхронного двигателя

В режиме ступенчатого пуска потери энергии складываются из потерь на каждой ступени ( Ai ) пуска.

Потери энергии на i-ой ступени пуска определяется по формуле

ляется по формуле (3.2);

R1,i и R2,i – активные сопротивления статора и приведѐнное ротора при данной синхронной скорости, Ом;

pпос,i – постоянная составляющая мощность потерь, Вт.

1,i

Работу, совершаемую приводом за время пуска, найдѐм как сумму работ, совершаемых на каждой ступени (2.14), а коэффициент мощности за всѐ время пуска определим из выражения (2.18).

ПРИМЕР 7

Расчѐт энергетических показателей многоскоростного двигателя

Приращение кинетической энергии

Wкин = 0.5*157.12/2 = 6170 Дж.

Работа, совершаемая при пуске

A = 30*153*6.73/2 = 15400 Дж.

Активная суммарная энергия, потребляемая из сети

Wa = 80000 + 6170 + 15400 = 102000 Дж.

Мощность постоянных потерь по (1.14)

pпос,1 = 6000*((1 – 0.83)/0.83) – (0.029/(1 – 0.029))*(1 + (0.696/0.45)) = 773 Вт.

Совершаемая работа

А1 = 30*101.3*1.23/2 = 1870 Дж.

Суммарная активная энергия, потребляемая из сети на первой ступени

Wa ,1 = 13600 + 1870 + 2770 = 18200 Дж.

Коэффициент мощности на первой ступени Km = 0.47. Величина реактивной энергии, потребляемой из сети

Wp,1 = 18200*(1/0.472 – 1)1/2 = 34200 В*Ар*с.

Вторая ступень

Средний пусковой момент

M ср,п 2 = 0.5*(153-101.3)/1.02 + 30= 55.3 Н*м.

Начальное скольжение

Sнач,2 = 1 - 101.3/157.1 = 0.355.

Конечное скольжение

Sкон,2 = 1 - 153/157.1 = 0.0261.

Мощность постоянных потерь по (1.14)

pпос,2 = 6200*(((1- 0.815)/0.815) – (0.02/(1 – 0.02))*(1 + (2.13/0.968)))=

= 1000 Вт.

Энергия потерь при пуске

A2 = 0.5*(157.12/2)*(0.3552 - 0.02612)*(1 + (2.13/0.968))*(55.3/(55.3 – 30)) +

+ 1000*1.02 = 6430 Дж.

Приращение кинетической энергии

Wкин,2 = 0.5*(1532 - 101.32)/2 = 3290 Дж.

Совершаемая работа

A2 = 30*(153 + 101.3)*1.02/2 = 3890 Дж.

Активная энергия, потребляемая из сети на второй ступени

Wa,2 = 6430 + 3290 + 3890 = 13600 Дж.

Величина реактивной энергии, потребляемой из сети

Wp ,2 = 13600*(1/0.7152 – 1)1/2 = 13300 В*Ар*с.

Продолжительность всего пуска

tп = 1.23 + 1.02 = 2.25 с.

Активная суммарная энергия, потребляемая за время пуска

Wa = 18200 + 13600 = 31800 Дж.

Средняя активная мощность

P1,ср = 31800/2.25 = 14100 Вт.

Суммарная реактивная энергия

W p = 34200 + 13300 = 47500 В*Ар*с.

Средняя реактивная мощность

Q1,ср = 47500/2.25 = 21100 В*Ар.

Суммарная работа

А = 1870 + 6430 = 8300 Дж.

Средняя полезная мощность

P2 = 8300/2.25 = 3690 Вт.

Коэффициент полезного действия

= 3690/14100*100 = 26.2 %.

Коэффициент мощности

KM = 1/ (1 + (47500/31800)2)1/2 = 0.556.

3). Потери энергии в установившемся режиме работы

Потери энергии в установившемся режиме работы рассчитываются аналогично односкоростному двигателю, особенностью является лишь то, что параметры берутся для соответствующего числа пар полюсов обмотки статора.

3.2. Рекуперативное торможение

Данный режим наблюдается при переключении с меньшего числа пар полюсов обмотки статора на большее. Синхронная скорость становится меньше, ротор начинает опережать вращающееся магнитное поле статора, вектор тока ротора поворачивается на 180 градусов и момент двигателя становится отрицательным, то есть направленным против движения электропривода (ЭП).

Динамический момент также отрицателен и равен сумме моментов двигателя и нагрузки. Привод замедляется и кинетическая энергия, накопленная вращающимися массами привода, высвобождается, компенсируя момент нагрузки, потери в роторе и статоре двигателя, а также отдается в сеть в виде активной энергии.

Энергетическая диаграмма, иллюстрирующая рекуперативный режим, представлена на рис.3.1, где A2 – энергия, отдаваемая в сеть; Aм1– потери в меди статора; AM 2 – потери в обмотках ротора; A1 – энергия, участвующая в электромеханическом преобразовании; Aст – энергия, расходуемая на преодоление статического момент нагрузки.