26. Исследование работы электропривода при изменении напряжения.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре

Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора  АД, позволяет регулировать скорость с помощью простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U1ном и статором ЭД включается регулятор напряжения.

Рисунок - Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора

Если момент сопротивления машины больше пускового момента ЭД (Мс > Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому запускают его при Uном или на ХХ. 

Регулировать частоту вращения КЗ АД таким способом только при вентиляторном характере нагрузки. Должны использоваться специальные ЭД с повышенным скольжением. Диапазон регулирования небольшой, до nкр. 

Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения.

27. Исследование работы электропривода при изменении частоты.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя - изменяя частоту питающего напряжения, в соответствии с выражением при неизменном числе пар полюсов р изменять угловую скорость nо магнитного поля статора. 

Итог - плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а МХ обладают высокой жесткостью. 

28. Исследование работы электрифицированного рыболовного трала.

Электродвигатель кабельной лебедки работает в режиме противовключения во время отдачи трала, в режиме стоянки под током – (не вращаясь) во время траления и в обычном двигательном режиме – во время выборки кабеля (рис. 6.1).

Работа схемы

При подаче питания на пульте загорается лампочка Н1 – «Сеть». Через РОП запитывается ШОВ. РОП замыкает свой контакт 1РОП, подготавливая цепь питания КТ1, КТ2 –контакторов тормозных, КЛ1, КЛ2 – контакторов линейных и катушки КС – контактора скорости. Предусмотрено два режима работы схемы электропривода: «Травить» и «Выбирать». Для пуска электропривода нажать кнопку КнР «Расторможено». При этом получают питание реле КТ1 и КТ2, которые своими контактами КТ1.1 и КТ2.1 шунтируют кнопку КнР, а контактами КТ1.2 и КТ2.2 подают питание на катушку Т – тормоза электромагнитного. Двигатель растормаживается. На ПУ загорается лампочка Н2 – «Расторможено». При этом необходимо выполнить следующие операции: 1) вращая барабаном вручную, убедиться в том, что он расторможен; 2) вытянуть вручную кабель с лебедки на необходимую для подключения к тралу длину.

Режим «Травить»

Нажимаем на пульте кнопку КнТ. Загорается лампа Н3 – «Травить». Через замкнутые КнВ, КС2 получает питание КЛ1 и КЛ2. Контактами КЛ1.1 и КЛ2.1 шунтируется кнопка КнТ, контакты КЛ1.2 и КЛ2.2 обеспечивают непрерывность питания КТ1 и КТ2, контактами КЛ1.3 и КЛ2.3 подается питание на двигатель М через R2, R1 и СОВ. Электропривод начинает вращаться в сторону выборки кабеля, при этом лебедка подберет слабину кабеля. Электропривод в режиме «Травить» обеспечивает создание необходимого тормозного усилия на кабель во время отдачи трала, удерживание кабеля с постоянным усилием и во время траления.

Режим «Выбирать» предусмотрен для выборки кабеля синхронно с траловой лебедкой.

Нажимаем кнопку КнВ – «Выбирать». Запитывается реле КС – контактора скорости. Контакт КС1 обеспечивает питание КЛ1, КЛ2 и КТ1, КТ2. Контакт КС2 размыкает цепь кнопки КнТ; контакт КС3 шунтирует пусковое сопротивление R2, увеличивается скорость вращения барабана. Горит лампочка НЧ – «Выбирать».

Величины сопротивлений R1, R2, R3, R6 подобраны так, что двигатель работает без перегрузки длительное время и в режиме «Травить», и в режиме «Выбирать». Сопротивление R1 – балластное, предназначенное для снижения части напряжения сети; R2 – пусковое – для ограничения тока при пуске двигателя; R6 – нагру- зочное, предназначенное для поглощения энергии и для регулирования нагрузки.

Остановка лебедки производится нажатием кнопки КнС – «Стоп», при этом снимается питание с КТ1 и КТ2 и двигатель затормаживается. Схема предусматривает следующие защиты и блокировки. Цепи управления защищены плавкими предохранителями Пр;

обмотка ШОВ – разрядным сопротивлением R3, которое защищает катушку возбуждения машины от перенапряжений в момент отключения; при падении напряжения до 70% от номинального, магнитные силы катушек КЛ не смогут удержать контакты в закрытом положении, произойдет отключение двигателя от сети – это минимальная защита; при случайном исчезновении напряжения двигатель также будет отключен от сети и при повторном его появлении самостоятельно в ход не пойдет, т.к. кнопка КнТ и блок-контакты КЛ осуществляет нулевую защиту. От обрыва поля двигателя М-реле РОП; реле РМ – защита от токов короткого замыкания в цепи М реле РКС – реле контроля скорости в режиме «Травить» защищает электродвигатель от недопустимой частоты вращения. При обрыве ваеров трала, скорость трала относительно судна возрастает, и, следовательно, возрастает скорость травления кабеля кабельной лебедки. При определенном значении скорости реле РКС срабатывает, обесточивается цепь управления, двигатель затормаживается тормозом Т, резко возрастает нагрузка натяжения кабеля и при достижении ее 1 тонны, заклепки крепления блока тралового срезаются и блок

отсоединяется от трала. Выборка осуществляется кнопкой КнВ. Этим обеспечивается спасение блока тралового в случае аварии.

29. Импульсные генераторы электрифицированного рыболовного трала.

Что же происходит в электрифицированном трале?

В районе мотенной части ставятся сетчатые электроды и создается электрическое поле. Рыба, попавшая в эту зону, наркотизируется и сносится потоком воды в куток. Примерно через минуту она приходит в себя от наркоза, но она уже в кутке и, даже если её не прижали другие рыбы, она, выйдя из кутка, опять попадает в зону действия электрического поля. Таким образом, большая часть рыбы из трала попадает в улов. Следует отметить, что напряжение электрического поля создаётся такое, что в наркоз попадают только рыбы промысловых размеров. Рыба длиной 20–25 см получает примерно 4 В, а у более мелкой рыбы, молоди, разность потенциалов на тело рыбы будет значительно меньше, и она чувствует только раздражение и уплывает из этой зоны. Создать необходимую напряженность поля в достаточно большом пространстве морской воды, являющейся хорошим проводником, достаточно сложно, т.к. требуется при применении постоянного или переменного тока громадное количество энергии. Однако исследованиями установлено, что рыба проявляет аналогичную реакцию и на импульсный периодически подаваемый ток.

Так, для трала, в мотенной части раскрытие которого 8–10 м и объём межэлектродного

пространства 200–400 м³, для обеспечения наркоза параметры импульсного тока установки ГИТ-

7000 следующие:

- амплитуда разрядного тока – 7000А;

- время подачи импульсов – 7 с;

- пауза – 60 с;

- длительность импульса –1,5 мс;

- частота – 70 Гц;

- средняя потребляемая мощность – 11 кВт;

- максимальная мощность – 105 кВт;

- вес 2 подводных трансформаторов – 64 кг;

- питающее напряжение – 380 В;

- ёмкость конденсаторов – 3500 мкф;

- напряжение на конденсаторной батарее – 800 В.

30. Статические и динамические нагрузки электропривода механизма поворота крана и выбор электродвигателя.

Силы трения возникают в двух подшипниках и в подпятнике.

Эти силы определяются значением реакций, зависящих от веса крана и груза, а также от ветровой нагрузки. Работа крана ограничивается углом крена 5º. Расчет выполняется для наиболее тяжелого случая – максимального вылета стрелы и груза, считая, что все силы действуют в одной плоскости и не изменяются.

1) Значения реакций в опорах (рис. 5.1) можно определить на основании равновесия сил и моментов.

Значение реакции в верхнем подшипнике:

В нижнем подшипнике

В подпятнике .

Моменты трения в опорах:

а) в верхнем подшипнике

б) в нижнем

в) в подпятнике

где r 1 – радиус верхнего подшипника, м; r 2 – радиус нижнего подшипника, м; μ – коэффициент трения подшипников.

Для подшипников скольжения μ = 0,08-0,1.

Для подшипников качения μ = 0,015-0,02.

Полный момент трения:

2) Ветровая нагрузка.

Действие ветра принимается горизонтальным.

Точка приложения силы ветра совмещается с центром тяжести крана «Д» (рис. 5.2).

Удельное давление ветра принимают Р в = 400 Па. За расчетную площадь парусности Sкр принимается площадь, ограниченная контуром конструкции крана за вычетом проемов между элементами конструкции. Поскольку направление ветра принято горизонтально, то при крене судна сила будет FВ cosγ.

Sгруза принимают 2 м2/Т при грузоподъёмности 2т и 1 м2/Т при грузоподъёмности 10 т.

3) Нагрузка, обусловленная креном судна.

При повороте крана, работающего с креном, происходит поднятие нока стрелы «С», а также центра тяжести «Д». Нагрузки по поднятию веса груза и крана создают дополнительный момент сопротивления:

где γ = 5˚, а β – угол поворота.

При обратном повороте без груза Мкрен. уменьшается.

4) Динамические нагрузки. Динамические нагрузки электропривода поворота связаны с

необходимостью разгона и торможения крана. При заданном ускорении ξ доп динамический момент двигателя – :

где jΣ – суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции; ξ доп = 1,0 рад/с2 для механизма поворота ( для стрелы - а доп. = 0,7м/с2).

Суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции движущихся масс для механизма поворота намного больше собственного момента инерции двигателя.

Приведенный динамический момент для разгона:

Для торможения:

Суммарные нагрузочные характеристики для прямого и обратного поворотов крана получены по выражению:

Статический момент сопротивления на баллере крана, приведенный к валу электродвигателя поворота,

При выборе электродвигателя определяется его номинальный момент, для чего принимается перегрузочная способность λ м и наибольший момент по нагрузочной диаграмме.

Номинальная скорость принимается ω н =(0,1÷0,3)i рад/с, nн = (1÷3)i об/мин.

Нагрузочная диаграмма двигателя поворота крана представлена на рис. 5.4: t 1 – поворот с грузом на максимальный угол; t 2 – обратный поворот без груза; tп1 – разгон по установившейся скорости;

t 01 – пауза (спуск груза, растропка, подъем гака;

t 02 – пауза (спуск груза, застропка, подъем груза);

tп2 – разгон без груза.

Проверка электродвигателя по условиям допустимого нагрева производится так же, как и для двигателя грузовой лебедки. Проверка на перегрузку производится из условия:

где М мах – максимальный возможный момент при повороте; М ст.мах – максимальный статический момент сопротивления при β = 90˚; М доп – допустимый момент кратковременной нагрузки.

Для ДПТ:

где λ м – перегрузочная способность двигателя по каталогу.

Для АД необходимо учитывать возможность снижения напряжения на 10%.

Кроме того, АД с короткозамкнутым ротором таким же путем надо проверять по пусковому моменту.