Розділ 6. Взаємозв’язані електроприводи.
6.1 Загальні відомості.
У ряді випадків використовують не один, а два або взагалі декілька електродвигунів. При цьому можливо одержати специфічні механічні характеристики, зменшити загальний момент інерції системи, підвищити її надійність завдяки можливостям резервування, а також іноді спростити механічну систему ЕП і робочих машин.
Два або декілька електрично чи механічно з’єднаних між собою ЕП, при роботі яких підтримується задане співвідношення їх швидкостей, навантажень або положень їх рухомих частин, зветься взаємозв’язаним ЕП. Такий ЕП може бути двох- або багатодвигунним, з механічним або електричним валом. Останній істотно спрощує механічні передачі між механізмами одного і того самого агрегату, дає можливість збільшити їх швидкості. Електричний вал застосовується у різних промислових і транспортних агрегатах: прокатних станах, установок для виробництва плівок, труб, листів із пластмаси тощо. Як правило, ці ЕП потребують дуже точну і швидкодіючу систему регулювання.
Нагадаємо декілька важливих положень, за які говорилося раніше, але вони дуже важливі для вивчення властивостей взаємозв’язаних ЕП.
На рис. 6.1 наведена механічна характеристика з деякими характерними точками, їх означення дуже добре відомі.
Рис. 6.1
Для цієї характеристики:
,
,
;
6.2 Еп з механічним з’єднанням валів.
Якщо два двигуни з’єднати механічно, то їх швидкості ω1=ω2=ω, а результуючий момент складається з моментів обох двигунів тобто:
(6.1)
З цього рівняння одержимо вираз для швидкості:
,
де (6.2)
результуюча
жорсткість,
ω0Σ – результуюча швидкість холостого ходу,
∆ωс – результуючий перепад швидкостей.
Розглянемо різні можливі випадки у такому двохдвигунному ЕП з жорсткими прямими механічними характеристиками.
6.2.1
Випадок, коли ω01=ω02
і
.
Тут
результуюча жорсткість
буде в двічі більша за кожну жорсткість
окремо,
.
Згідно (6.2) швидкість
і момент опору Мс
рівномірно розподіляються між двигунами,
як це показано на рис. 6.2.
Рис. 6.2
Тут 1-характеристика окремих двигунів, 2-результуюча характеристика обох двигунів, 3-характеристика при зниженні напруги живлення, якщо цей ЕП регульований. При цьому (характеристика 3) Мс також рівномірно розподіляється між двигунами.
6.2.2
Випадок, коли ω01=ω02
і
.
Таке можливо якщо у двигунів різні опори якірних кіл. Характеристики наведені на рис. 6.3:
Рис. 6.3
Згідно виразу (6.1), момент навантаження Мс буде розподілений між двома двигунами:
(6.3)
тобто двигуни навантажені пропорційно жорсткостям їх характеристик. Слід також зазначити, що цей висновок цілком відноситься також і до АД (раніше ми прийняли, що робочі частини їх механічних характеристик прямолінійні).
6.2.3 Випадок, коли ω01≠ω02 і Із1≠Із2.
Тут ілюстрація наведена на рис. 6.4, де 1 і 2 характеристики відповідно першого та другого двигунів, а 3- результуюча характеристика. Отже, в загальному результаті швидкість холостого ходу:
,
і
, тоді згідно (6.3) для другого двигуна, у
якого ω01>ω02
можливий
перехід у режим генератора (в другий
квадрант), якщо буде М1<
.
Рис. 6.4
Це означає, що перший двигун (рис. 6.5) не тільки подолає момент опору привода, але і гальмовий момент другого двигуна.
Рис. 6.5
В цьому випадку по колу обох якорів безкорисно циркулює енергія: від генератора М2 до двигуна М1, де перетворюється у механічну і передається по валу до М2, де вона знову перетворюється у електричну і подається до М1. За таку циркуляцію корисна робота не здійснюється, а тільки виділяються додаткові втрати на шляху цього потоку енергії. Тому спочатку при такій роботі треба за допомогою резисторів у колах збудження зрівняти швидкості холостого ходу обох двигунів.
Сумісна
робота ДПС НЗ дає більш рівномірний
розподіл навантажень. Можливо також
якоря двох ДПС увімкнути послідовно,
тоді струми будуть однаковими, але U1≠U2
(якщо Rя1≠Rя2),
тому що
.
Характеристики при цьому поєднаються,
як це показано на рис. 6.6.
Отже напруга на якір двигуна, у якого більше значення Rя буде також більшою, тому характеристика 1 переміститься угору, а характеристика 2 - додолу. У точці с вони перетнуться при однаковому моменті на кожному з двигунів.
Рис. 6.6