- •Введение в электромеханику
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •В.1. Краткая история развития электромеханики
- •В.2. Понятие “электромеханика”. Структура электромеханических систем
- •В.3. Задачи и структура учебного плана подготовки бакалавров по направлению 140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии
- •Контрольные вопросы
- •Глава 1. Основные понятия и законы электротехники
- •1.1. Электрические цепи постоянного и переменного тока
- •1.2. Магнитные цепи
- •1.3. Электромагнитная аналогия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Устройство, принцип действия и характеристики электрических двигателей
- •2.1. Классификация электродвигателей
- •2.2. Двигатель постоянного тока
- •2.3. Асинхронный двигатель переменного тока
- •2.4. Синхронный двигатель
- •2.5. Обратимость электрических машин углового движения
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Силовые преобразователи электрической энергии
- •3.1. Преобразователи переменного тока в постоянный
- •3.2. Преобразователи переменного тока
- •3.2.1. Преобразователи частоты с непосредственной связью
- •3.2.2. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Преобразователи движения
- •4.1. Назначение и классификация преобразователей движения
- •4.2. Зубчатые передачи
- •4.3. Червячная передача
- •4.4. Передачи с гибкой связью
- •4.4.1 Ременные передачи
- •4.4.2 Цепная передача
- •4.4.3. Тросовая передача
- •4.5. Передача винт-гайка
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Введение в теорию электропривода
- •5.1. Механика электропривода
- •5.1.1. Кинематическая и расчетная схема механической части электропривода
- •5.1.2. Уравнение движения электропривода
- •5.1.3. Типовые статические нагрузки электропривода
- •5.2. Регулирование координат электропривода
- •5.2.1. Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения
- •5.2.2. Регулирование скорости асинхронных двигателей
- •5.2.3. Регулирование тока и момента при пуске электродвигателей
- •5.3. Энергетика электропривода
- •5.3.1. Баланс мощностей и энергетические характеристики электропривода
- •5.3.2. Типовые режимы работы электропривода
- •5.3.3. Выбор мощности электродвигателей
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Управление электромеханическими модулями и системами
- •6.1. Иерархия систем управления
- •6.2. Системы управления исполнительного уровня
- •6.3. Интеллектуальные системы управления на основе нейронных сетей
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Введение в электромеханику
- •455000, Г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38
5.2.3. Регулирование тока и момента при пуске электродвигателей
Электрический двигатель при проектировании рассчитывается таким образом, чтобы работая на естественной характеристике с номинальными скоростью, током, моментом и мощностью, он не нагревался бы выше определенной температуры, на которую рассчитана изоляция его обмоток. В этом случае срок службы электродвигателя обычно составляет 15…20 лет. При регулировании же скорости двигатель работает на искусственных характеристиках, с координатами отличными от номинальных. Для сохранения нормативного срока службы необходимо не допускать нагрев двигателя выше максимально заданного уровня, а для этого в переходных режимах ток якоря не должен превышать некоторого допустимого значения Imax, составляющего, как правило, .
У промышленно выпускаемых двигателей постоянного тока ток короткого замыкания составляет до , а поэтому их пуск путем прямого включения категорически недопустим. У асинхронных двигателей ток короткого замыкания не превышаети их пуск возможно осуществлять путем прямого включения в сеть. Однако следует иметь ввиду, что броски момента на валу двигателя в этом случае могут вызывать недопустимые перегрузки в элементах механической части.
Для создания условий плавного пуска возможно применение, как реостатного способа, так и с способа использованием силовых электронных преобразователей (тиристорных преобразователей для двигателя постоянного тока и преобразователей частоты для асинхронных короткозамкнутых двигателей).
В случае введения в цепь якоря двигателя постоянного тока, или в цепь ротора асинхронного двигателя с фазным ротором, добавочного сопротивления (реостатный способ пуска, рис. 5.5, а и рис. 5.7, в) пуск двигателя начинается по характеристике 1 (см. рис. 5.8) с добавочным резисторами Rд = Rд1 + Rд2. При скорости ω1, когда ток снизится до значения Imin, ключом К1 закорачивается ступень Rд1 и двигатель уже по характеристике 2 продолжает свой разгон. Далее при скорости ω2 ключом К2 закорачивается ступень Rд2 и двигатель переходит на естественную характеристику. Разгон
Рис. 5.8. К пояснению процесса реостатного способа пуска электропривода (пунктирные кривые для асинхронных двигателей)
заканчивается, когда находясь на естественной характеристике момент двигателя примет значение, равное моменту сил сопротивления Мс.
Выделенная на рис. 5.8 область соответствует динамическому моменту, под действием которого и разгоняется двигатель.
Электроприводы, реализованные по системе тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока (рис. 5.6) и по системе преобразователь частоты – асинхронный двигатель, позволяют формировать искусственные характеристики с любым значением токограничения. На рис. 5.9, а показаны кривые переходного процесса при пуске двигателя с моментом сил сопротивления на валу двигателя Мс.
За период времени t1 момент (ток якоря) двигателя достигает значения, соответствующего моменту нагрузки, после чего двигатель и приходит в движение. За время t2 - t1 момент достигает заданного (ограниченного) уровня и затем, оставаясь неизменным на протяжении времени t3 - t2, разгоняет двигатель с ускорением, величина которого обусловлена в соответствии с уравнением движения электропривода (5.15) статическим моментом и моментом инерции механизма. В момент времени t3 двигатель выходит на естественную характеристику и за время t4 - t3 достигает установившейся скорости ωуст
Рис. 5.9. К пояснению процесса пуска электропривода, реализованного по системе тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока или преобразователь частоты – асинхронный двигатель
На рис. 5.9, б кривая переходного процесса при пуске двигателя построена на плоскости его механических характеристик. Область динамического момента на рис. 5.9 также как и на рис. 5.8 выделена цветом.