6.7 Контрольні запитання

6.7.1 Суть ручного й автоматичного керування.

6.7.2 У функції яких величин можна здійснити автоматичне керування пуском електродвигуна.

6.7.3 Призначення та особливості елементів розглянутої схеми.

6.7.4 Яким чином виконане взаємне блокування контакті в реверсивного магнітного пускача.

6.7.5 Яким чином виконане у схемі самоблокування контак­торів.

6.7.6 Як працює схема при ручному керуванні.

6.7.7 Як працює схема при автоматичному керуванні у фун­кції часу.

6.7.8 Як працює схема при автоматичному керуванні у фун­кції шляху.

6.7.9 Суть механічної характеристики асинхронного двигуна при роботі його з реверсом. Як здійснюється перехід двигуневому режиму до режиму гальмування противвімкненням з реактивним статич­ним моментом.

6.7.10 Використання реверсивних електроприводів, [4, 5].

Лабораторна робота №7 Керування пуском та гальмуванням асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором

Мета роботи: вивчити режими пуску та гальмування асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором шляхом порівняльного аналізу різних методів гальмування асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором. На основі вивчення режимів пуску та гальмуван­ня асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, а також ви­вчення схем керування цими режимами, ознайомитися з методикою опису релейних процесів керування електроприводами за допомогою алгебри Буля та отримати деякі практичні навички проектування логі­чних кіл на безконтактних електричних елементах.

7.1 Основні теоретичні положення

Режим пуску характеризується споживанням ене­ргії з мережі та наявністю вимушених складових струму, що намагні­чує, та магнітного потоку.

Електромагнітні моменти під час переходу від режиму двигуна до режиму гальмування мають знакозмінний характер і основне завдання тут полягає у максимальному їх обмеженні. Для цього необ­хідно відповідно існуючим принципам керування зменшити швид­кість зміни магнітного потоку одним з трьох способів: обмеженням похідної потоку за часом, зменшенням межі зміни магнітного потоку ні рахунок обмеження його сталого значення або за рахунок створен­ня його деякого початкового значення.

Для двигунів з короткозамкненим ротором суттєве значення з погляду електропривода мають кратності початкового пускового моменту та початкового пускового струму.

На рисунку 7.1 зображені приблизні природні характеристики двигуна з нормальним короткозамкненим ротором. Ці характеристики показують, що двигун з короткозамкненим (ротором, споживаючи з мережі досить великий струм, має порівняно ми низький початковий пусковий момент.

Кратність початкового пускового моменту двигунів

,

Кратність пускового струму

Відсутність пропорційності між моментом двигуна та струмом статора під час пуску (див. рисунок 7.1) пояснюється значним зниженням магнітного потоку двигуна та зменшенням коефіцієнту поту­жності вторинного кола при запуску.

Рисунок 7.1 – Механічна та електромеханічна характеристики АД

Для підвищення початкового пускового моменту та зниження пускового струму використовують двигуни з короткозамкненим рото­ром спеціальних конструкцій. Усі режими гальмування є генератор­ними, але відрізняються один від одного процесами перетворення ме­ханічної енергії привода в електричну.

Тому характер протікання процесів гальмування визначається головним чином видом збуджуючої енергії. Збудження режиму гальмування в таких класичних способах гальмування, як противвімкнення та динамічне, здійснюється від джерел відповідно змінного та по­стійного струму. Гальмування противвімкнення може бути одержано зміною черговості прямування фаз обмотки статора. Ротор при цьому обертається проти напрямку руху поля й поступово сповільнюється.

Якщо у коло статора ввести додатковий змінний опір, то можна регулювати струм гальмування, момент та час зупинки двигуна. Характеристики, які отримують при цьому, зображені на рисунку 7.2

Рисунок 7.2 – Механічні характеристики АД в режимі гальмування противвімкненням

Якщо двигун працював зі швидкістю то при противвімкнені (припустимо, що магнітне поле безінерційне) швидкість зали­шається незмінною, а момент змінює знак, тобто стає гальмівним (то­чка А). Ковзання при цьому більше одиниці (при =0; S=1). Дійсно, якщо підставити в вираз ковзання (напрямок поля змінюється), отримаємо (рисунок 7.2):

У точці А двигун повинен бути відімкнений, інакше виникає зворотний хід (реверс). Змінюючи величину струму гальмування, отримуємо різні значення початкових (М' та М'') та ефективних моментів гальмування, пропорційних площі, яка обмежена кривими в другому квадранті, виходячи з цього буде змінюватися час гальмування. Для цієї мети в кожну фазу вводять реостати.

Контроль гальмування (відмикання двигуна в точці А) може здійснюватися ручним та автоматичним (у функції часу при використанні реле часу) способами.

Динамічне гальмування здійснюється вмиканням обмотки статора на джерело постійного струму, обмотка ротора при цьому зами­кається на зовнішні опори. Протікаючи по обмотці статора, постійний струм створює нерухоме поле, основна хвиля якого дає синусоїдальне розподілення індукції.

У роторі, що обертається, виникає змінний струм, який створює своє поле, яке є нерухомим відносно статора. У результаті взає­модії вихідного магнітного потоку з струмом ротора виникає змінний струм (який створює своє поле) він залежить від МРС статора та куто­вої швидкості ротора. Наближений вигляд характеристик при різних струмах статора вказаний на рисунку 7.3.

Зі збільшенням струму зростає ефективний гальмівний момент та, відповідно, зменшується час гальмування.

Отримання гальмівних режимів можливо і без споживання збуджуючої енергії від постійних джерел та, відповідно, за відсутності вимушених складових струму намагнічування та магнітного потоку.

Одним із способів гальмування, в якому немає споживання збуджуючої енергії з мережі, є конденсаторний, що ґрунтується на ви­користанні ємнісного самозбудження асинхронної машини. Збуджую­чись з боку статора, машина при певній кутовій швидкості генерує енергію, яка виділяється у вигляді теплоти в колі ротора. Подібні схе­ми гальмування не знайшли широкого використання завдяки високій вартості конденсаторів.

Формування динамічних характеристик дозволяє частково оптимізувати окремі гальмівні режими, але не усуває відомі суттєві вади кожного з чотирьох розглянутих основних способів гальмування аси­нхронних двигунів з короткозамкненим ротором. Так, динамічне га­льмування малоефективне через малий гальмівний момент, який роз­виває двигун в зоні великих швидкостей.

Конденсаторне гальмування, натомість, створюючи значні гальмівні моменти при високих кутових швидкостях, взагалі припиняє свою дію при низькій кутовій швидкості.

Рисунок 7.3 – Механічні характеристики АД в режимі динамічного га­льмування