- •17. Инверторы, ведомые сетью, и автономные инверторы. Их расчет и характеристики.
- •18. Влияние силовых преобразователей на системы электроснабжения, определение их энергетических показателей.
- •19. Электрические печи сопротивления.
- •20. Дуговые электрические печи и установки.
- •21. Индукционные плавильные печи и установки.
- •22. Общие сведения об электросварке. Источники питания сварочной дуги. Машины для точечной и роликовой сварки.
- •23. Электролиз и его промышленное применение. Гальванические установки.
- •24. Основные характеристики электропривода с синхронным двигателем.
- •25. Расчет входных и выходных фильтров силовых преобразователей электроэнергии.
- •26 Статические характеристики и режимы работы электропривода постоянного тока с зависимым возбуждением.
- •27. Управление координатами в асинхронном электроприводе с короткозамкнутым ротором.
- •28. Элементная база информационного канала. Цифровые интегральные микросхемы.
- •30. Управление координатами в системе преобразователь (источник эдс) – двигатель постоянного тока.
- •31. Управление координатами электропривода постоянного тока по цепи возбуждения.
- •32. Вольт-амперная характеристика электрической дуги и ее зависимость от длины дуги.
- •33. Назначение и устройство магнитных пускателей. Их обозначение на электрических схемах.
- •34. Автоматический выключатель сети. Его назначение и основные параметры.
- •35. Реле времени с электромагнитным замедлением.
24. Основные характеристики электропривода с синхронным двигателем.
На статоре с.д. расположена 3-х фазная обмотка создающая вращающее магнитное поле. Ротор с постоянными магнитами вращается со скоростью магнитного поля. Для питания обмотки ротора служит генератор постоянного тока небольшой мощности, который называется возбудителем. Промышленностью выпускается СД-2, СД-3, СД- 4, СДК=Р=130-1000 кВт и более. Основным преимуществом мощных СД является высокий коэффициент мощности, cos , близкий к 1. Повышение cos необходимо для уменьшения потерь энергии в линиях электропередач. При увеличении тока возбуждения cos увеличивается и СД может работать в режиме компенсатора реактивной мощности. Целесообразно использовать СД при мощности более 300 кВт. Преимуществом СД являются абсолютно жесткие характеристики.
Ротор двигателя движется синхронно с магнитным полем статора, отставая от него на угол , зависящий от электромагнитного момента. Для пуска СД на роторе имеется дополнительная к/з обмотка (типа беличье колесо).
При увеличении момента сопротивления увеличивается угол отставания ротора от вектора магнитного поля статора и момент двигателя пропорционален напряжению и ЭДС, наводимая ротором, и синусу угла отставания ротора.
В номинальном режиме угол отставания составляет 25-30 градусов. При увеличении угла более 90 градусов, при увеличении момента выше максимального двигатель выходит из синхронизма и останавливается.
Для явнополюсной машины добавляется реактивная составляющая момента пропорционально sin 2, которая искажает зависимость момента от угла. При малых отклонениях углаот 0 можно считать, что момент двигателя пропорционален углу.
где СЭМ – коэф. жесткости электромагнитной пружины
В переходных процессах СД ведет себя как электромагнитная пружина, т.е. возникают колебания угла отставания и момента двигателя. Короткозамкнутая обмотка, которая устанавливается на роторе двигателя, создает асинхронный момент, который демпфирует колебания момента двигателя.
В автоматике применяются шаговые и вентильные двигатели, которые по принципу действия являются синхронными, но работают только с электронными блоками управления.
Шаговые двигатели преобразуют импульсы тока в дискретные перемещения выходного вала. Угол поворота (шаг) пропорционален числу управляющих импульсов. По конструкции шаговые двигатели бывают с возбужденным или невозбужденным ротором. Двигатели с возбужденным ротором виде постоянного магнита имеют более высокий момент и мощность, но минимальный шаг составляет 10-15 градусов. Такие двигатели применяются в приводе подач, мощностью до 0,5 кВт, токарных и электроэрозионных станков. Для поворота ротора импульсы тока от блока управления поочередно подаются на 1-ю или на 2-ю обмотку. При двухтактном управлении импульсы тока одновременно могут подаваться на обе обмотки и минимальный угол поворота уменьшается в два раза. Преимуществом 2-х тактных является то, что момент двигателя возрастает в 1,5 раза.
Двигатели с невозбужденным ротором имеют ротор в виде набора электротехнической стали с полюсами.
, где р – число пар полюсов, n – число тактов управления, m – число полюсов на роторе
Основным преимуществом шаговых двигателей является то, что они бесконтактные, недостатком – сложность управления. Вентильный двигатель – это синхронный двигатель с датчиком положения ротора, работающий под управлением электронных вентилей (транзисторов или тиристоров). Вентильный двигатель имеет механические характеристики и динамику, подобные двигателю постоянного тока с независимым возбуждением.
Т.к. вентильный двигатель является бесконтактным, отсутствует щеточно-коллекторный узел, то повышается надежность и КПД90 %.
Рассмотрим упрощенную функциональную схему вентильного двигателя.
БУК – блок управления коммутацией;
ДПР – датчик положения ротора.
БУК – формирует импульсы тока в трехфазной обмотке статора под действием магнитного поля статора ротор с постоянными магнитами или электромагнитами поворачивается на определенный угол.
ДПР – выдает сигнал в БУК для изменения направления тока в обмотках статора чтобы сохранить постоянство вращения. В качестве ДПР применяются фотоимпульсные, индуктивные датчики Холла. В датчиках Холла под действием магнитного потока изменяется выходная ЭДС.
Промышленностью выпускаются вентильные двигатели: ДВУ, 2ДВУ, с постоянными магнитами на роторе мощностью 1-7 кВт и 0,07-22 кВт соответственно.
В мощных ЭП на нефтепроводах, цементных и химических заводах применяются вентильные двигатели серии ВД мощностью 200-3150 кВт, ПЧВС мощностью 2-20 МВт с тиристорными преобразователями (с электромагнитами на роторе).
Недостатком является сложность управления и большая стоимость.
В настоящее время разрабатываются вентильные индукторные двигатели ВИД или ВРД с невозбужденным ротором наподобие шаговых двигателей, которые имеют меньшую стоимость. Преимуществом является высокий КПД около 90 % даже при малой мощности