книги из ГПНТБ / Электрические подъемные установки учебное пособие для студентов горных вузов проф. В. Б. Уманский ; под редакцией Барамидзе К. М. 1960- 20 Мб

186Подъемная машина с асинхронным подъемным двигателем

2.От ротора подъемного двигателя к статору при помощи тахогенератора ТГ (Тахогенератор связан с валом машины него скорость пропорциональна скорости ротора подъемного двига­ теля).

Схема обратной связи с помощью трансформатора тока, по­

ского торможения ГДТ получает питание от двух, последова­

тельно включенных, селеновых выпрямителей Bi и В2. Выпря­ митель В2, питаемый от сети, подает в обмотку ОВ постоянную

Рис. НО. Схема динамического торможения с обрат­ ной связью через трансформатор тока

составляющую тока возбуждения, обеспечивающую необходи­ мый тормозной момент при низких оборотах подъемного двига­ теля, когда ток от Bi незначителен. Величина тока возбуждения

•от выпрямителя Bi зависит от тока ротора, так как выпрямитель £i связан с ротором посредством трансформатора тока СТК. Для уменьшения сопротивления цепи выпрямителя Вь с целью повышения эффекта обратной связи в цепь включен шунт в виде «селенового выпрямителя СВ, /СУ и 2СУ — установочные сопро­

тивления, необходимые для регулировки схемы. Для усиления возбуждения ГДТ и в конечном счете тормозного момента при малых скоростях предусмотрен контакт ЗУ в цепи выпрями­ теля В2.

Благодаря такой обратной связи характеристики становятся более жесткими, т. е. уменьшается зависимость скорости от внешнего момента и практически исчезает неустойчивая ветвь

(рис. 111).

Описанная схема обратной связи вполне оправдала себя и находит применение при неавтоматизированном управлении ма­ шиной.

При автоматическом управлении подъемной машиной (смо­ трите ниже) механические характеристики должны быть более жесткими, чем это имеет место при обратной связи

с трансформаторами то­ ка. Такие характеристики могут быть получены при динамическом торможе­ нии, когда обратная связь

осуществляется тахоге­ нератором и электрома-

шинным усилителем.

На рис. 112 дана схе­ ма обратной связи от та­ хогенератора ТГ с приме­ нением электромашинного усилителя ЭМУ. Гене­ ратор динамического

последовательно включенных выпрямителей Bi и В2. Выпрями­ тель Bi накладывает на ЭМУ постоянное возбуждение, а В2—

постоянство направления тока ТГ независимо от направления вращения последнего.

188 Подъемная машина с асинхронным подъемным двигателем

■ Для регулирования начального возбуждения служит уста­ новочное сопротивление СУ.

Механические характеристики при такой схеме обратной связи, представленные на рис. 113, весьма близки к механиче­ ским характеристикам системы генератор-двигатель.

Динамическое торможение с успехом применяется на грузо­ людских подъемах вертикальных и наклонных шахт, где часто приходится спускать груз на пониженных скоростях.

Осуществление этого режима при механическом тормозе было бы связано с большим износом колодок и неравномерно­ стью работы подъемной установки. Как было отмечено раньше, осуществление генераторного торможения в этих случаях также невозможно, так как оно может осуществляться только на сверх­ синхронных скоростях. В то же время генераторное торможение имеет превосходство при спуске груза на максимальной скорости, так как оно обеспечивает стабильность режима с рекуперацией энергии, тогда как для осуществления динамического торможе­ ния требуется дополнительная энергия (мощность генераторов динамического торможения составляет примерно 3-6% мощности подъемного двигателя).

Динамическое торможение целесообразно применять также при замедлениях в случае подъема груза, если оно связано со

значительным износом тормозных колодок.

Помимо вышеизложенного при динамическом торможении, сравнительно легко решается вопрос автоматизации управления подъемной машиной, что еще больше расширяет область при­ менения этого способа торможения.

УПРАВЛЕНИЕ МАШИНОЙ. АВТОМАТИЗАЦИЯ

Неавтоматическое управление машиной. Вер­

немся к процессу запуска подъемного двигателя (период уско­ рения) и 'рассмотрим, в какой степени машинист может влиять на характер этого процесса.

Пусть задан определенный режим пуска машины (рис. 114). Для точного его выполнения машинист должен перемещать ру­ коятку с определенной постепенностью так, чтобы колебание

момента вращения (силы на окружности органа навивки), разви­ ваемого двигателем, происходило около расчетного значения.

Таким образом, получив необходимое пусковое усилие, напри­ мер, в третьем положении рукоятки управления (рис. 115), машинист должен перевести рукоятку в следующее положение,

когда скорость достигнет такого значения Уз, при котором пере­ вод рукоятки в следующее положение обеспечит необходимое возрастание момента вращения. Точно так же машинист должен задержать рукоятку управления в четвертом положении, пока

скорость не достигнет значения v4, тогда перемещение рукоятки в пятое положение снова обеспечит необходимое приращение движущего усилия. Практически машинист, для ориентировки во времени, когда следует переводить рукоятку в следующее поло­ жение, может руководствоваться показаниями амперметра. Так как сила тока в цепи статора асинхронного двигателя прибли­

зительно пропорциональна развиваемому им моменту вращения,

то задача машиниста сводится к перемещению рукоятки управ­ ления так, чтобы сила тока в цепи статора колебалась около

к,

заданного пускового значения. Наблюдения за амперметром под­

сказывают, таким образом, машинисту темп перемещения руко­

ятки управления.

Если бы машинист стал перемещать рукоятку несколько бы­ стрее, например, переставил бы рукоятку из четвертого положе­ ния в пятое не тогда, когда скорость достигла бы значения v4,

а в момент, когда она имела бы значение и/, то движущее уси­

лие возросло бы до величины, значительно превышающей рас­ четную (см. пунктир на рис. 115), и соответственно бы возросло

рость достигнет значения v5'. В результате движущее усилие бу­ дет колебаться не около расчетного значения Л, а около некото­ рого большего значения F/. Среднее ускорение возрастет, про­

должительность периода ускорения уменьшится (см. пунктир на

рис. 114).

Таким образом, изменяя скорость перемещения рукоятки упра­ вления, машинист может влиять на среднее значение пускового

190 Подъемная машина с асинхронным подъемным двигателем

усилия (момента) и соответственно увеличивать или уменьшать

продолжительность периода ускорения.

Запуск подъемного двигателя может быть автоматизирован. В

специальной главе будет описана служащая для этой цели аппа­ ратура. По существу своему назначение этой аппаратуры сво­

дится к тому, чтобы автоматически с необходимой постепенно­ стью производить выключение ступеней реостата.

Автоматическое управление машиной. Разли­ чают два основные способа осуществления автоматизации за­

пуска: запуск по току и запуск по времени. В первом случае

специальный аппарат (реле тока) реагирует на силу тока в цепи статора подъемного двигателя, обеспечивая выключение каждой последующей ступени реостата после того, как сила тока в цепи

щийся удержать колебания пускового тока в заданных пределах.

Во втором случае выключение каждой последующей ступени

производитсяавтоматически через определенные промежутки времени (в общем случае разные для разных ступеней) после

выключения предыдущей ступени.

Пусть задан определенный режим пуска машины. Этот ре­ жим характеризуется некоторым средним ускорение^ и некото­ рым средним пусковым усилием (рис. 116). При практическом осуществлении этого режима, благодаря ступенчатому харак­ теру изменения сопротивления, мы получим диаграммы пуска машины, показанные на рис. 117. Средние значения пускового усилия и пускового ускорения соответствуют заданным, но мгно­ венные значения обеих величин колеблются в определенных пре­ делах около средних значений.

192 Подъемная машина с асинхронным подъемным двигателем.

запуске по току среднее значение движущей силы по-прежнему будет соответствовать расчетному, среднее значение ускорения может оказаться намного выше расчетного.

Иная картина будет при запуске по времени. В этом случае при работе машины с нагрузкой F„ ниже нормальной, режим запуска характеризуется диаграммами, показанными на рис. 120.

В момент включения машины мы по-прежнему получим зна­

чительный пусковой момент; и поскольку статическое усилие

Рис. 120. Ступенчатый запуск, ав­

меньше расчетного, ускорение в момент пуска оказывается вы­

соким. Под действием этого повышенного ускорения к моменту включения второй ступени (это будет по истечении времени ti) скорость успеет возрасти до величины, большей той, которая

имела место в момент выключения второй ступени при расчет­

ной нагрузке. Поэтому при выключении второй ступени движу­ щее усилие не достигнет начального значения. С каждой после­ дующей ступенью движущее усилие будет все уменьшаться, соответственно будет уменьшаться и ускорение. В результате

среднее ускорение окажется приблизительно равным расчетному,

а продолжительность периода ускорения — равной расчетной

продолжительности. Поскольку ускорение несколько убывает со временем, диаграмма скорости в период ускорения получает не­ которую кривизну.

Таким образом, при нагрузке машины, отличной от нормаль­ ной при системе автоматизации запуска по току поддерживается среднее пусковое усилие, приблизительно равное расчетному. При системе же автоматизации по времени поддерживается среднее за время пуска ускорение, также близкое к расчетному его значению.

194 Подъемная машина с асинхронным подъемным двигателем

растает быстрее и, следовательно, график запуска перемещается влево; при грузе больше нормального будет наблюдаться обрат­ ное явление. Таким образом, автоматизация запуска по пройден­ ному пути в основном напоминает систему автоматизации за­ пуска по времени.

Вместе с тем имеется некоторое различие: среднее ускорение не остается примерно постоянным, как это имелось при пуске по времени, — оно тем больше, чем меньше нагрузка; при спуске груза, как показывает анализ, закорачивание ротора происходит при меньшем превышении синхронной скорости, чем это наблю­ дается при тех же условиях в случае автоматизации по времени.

Таким образом, этот способ автоматизации по своим каче­ ствам занимает промежуточное положение между способами

автоматизации по току и по времени.

Неудобство этого -способа заключается в том, что если за­ пуск машины происходит не при исходных положениях сосудов, то требуется увязка хода машины с аппаратом управления рео­ статом.

Автоматизация пуска по ускорению. Принципи­

ально возможно осуществление автоматического запуска по уско­ рению. Представим себе, что все ступени сопротивления, вклю­ чая и предварительные, автоматизированы так, что каждая по­ следующая ступень включается после падения ускорения ма­ шины до заданного значения.

Если происходит спуск груза, заданное значение ускорения будет иметь место уже при первом положении реостата (самая крутая характеристика); поскольку ускорение на этой ступени так и не упадет до заданного минимального значения, то после­

дующие ступени не включатся; двигатель достигнет синхронной скорости, после чего сработает короткозамыкатель, и дальней­ шее приращение скорости прекратится. В случае подъема груза первые ступени сопротивления выключаются практически мгно­ венно, так как на этих ступенях ускорение будет или вовсе от­ сутствовать (машина стоит), или окажется ниже заданного пре­ дела. Первой рабочей характеристикой окажется та, которая обеспечит движение системы с ускорением, превышающим заданный нижний предел.

Такая система запуска не требует от машиниста внесения ка­ кого-либо корректива в работу автомата и является значительно' более совершенной, чем система запуска по току или по вре­ мени. Практическое затруднение осуществления такой системы лежит в реле, реагирующем на ускорение. Такие реле суще­

ствуют (см. ниже), но они очень сложны и по простоте и надеж­ ности конструкции не могут конкурировать с реле тока или реле

времени.