Тормозные режимы ад

1. Рекуперативное торможение

Условие этого торможения: , .

В двигательном режиме магнитное поле пересекает проводники обмоток статора и ротора в одинаковом направлении, поэтому и совпадают по фазе.

В генераторном режиме обмотка статора пересекается вращающимся магнитным полем в прежнем направлении, а обмотка ротора при - в противоположном и меняет свое направление. При работе АД в режиме рекуперативного торможения в сеть отдается активная мощность, а реактивная расходуется на создание магнитного поля.

2. Режим противовключения

а ) б) при переключении 2-х фаз статора

3. Динамическое торможение АД

Осуществляется подачей постоянного тока в обмотки статора или подключением к ним емкости. Обмотка ротора замыкается на внешнее добавочное сопротивление.

П остоянный ток, протекающий по обмоткам статора, создает неподвижный в пространстве постоянный поток (неподвижный). При вращении от нагрузки ротора магнитный поток будет индуцировать в обмотках ротора ЭДС, которая вызовет переменный ток. В результате взаимодействия потока и тока ротора возникает тормозной момент. Энергия, поступающая с вала рассеивается на . Работа АД в режиме динамического торможения аналогична работе синхронного генератора на сопротивление в роторной цепи.

Регулирование скорости ад

Возможно двумя способами:

1.

• введением R и L в цепь ротора;

• введением R и L в цепь статора;

• введением противо-ЭДС в цепь ротора (режим двойного питания).

2.

• f=var (совместно с U₁=var )

• p=var (многоскоростные АД)

Регулирование скорости АД при

Для всех способов, относящихся к этой группе, характерным является изменение скольжения: . Это влечет за собой изменение мощности скольжения P_s, которая определяется как разность между мощностью, поступающей из сети Р₁ и мощностью передаваемой на вал Р₂:

Эта мощность рассеивается в виде тепла (при введении активного или индуктивного сопротивления), либо выводится из фазного ротора и используется полезно (при введении противо-ЭДС).

Частотное регулирование скорости АД

Является самым современным способом, потому что позволяет регулировать скорость самого массового и самого дешевого АД с к.з. ротором.

Для сохранения постоянства магнитного потока основным законом управления является закон: поскольку .

При законе , при особенно при малых

при малых возможно, что . АД интенсивно греется и его работа недопустима

При законе , при

Постоянство момента можно доказать следующим:

.

Лекция 5.Динамические процессы в механической части

Имеют место при переходе привода из одного установившегося состояния к другому. При этом уравнение движения имеет вид:

Причины возникновения переходных процессов:

1) изменение нагрузки ;

2) изменение , имеет место при пуске, торможении, реверсе, регулировании скорости, изменении какого-либо параметра электропривода.

Основная задача при изучении переходных процессов сводится к определению зависимостей

На переходные процессы оказывают влияние различные виды инерции:

1. инерция механическая, обусловленная моментом инерции;

2. инерция электрическая, обусловленная индуктивностью обмоток электрических машин и аппаратов управления;

3. инерция тепловая электрических машин и некоторых элементов аппаратуры, обусловлена теплоемкостью и теплоотдачей электрических машин.

Т.к. тепловые процессы протекают очень медленно, то ими часто пренебрегают. Каждый вид инерции оказывает влияние на характер переходных процессов, замедляет их протекание. В ряде случаев можно ограничиться лишь рассмотрением только механических переходных процессов.

Искомые зависимости и могут быть получены решением уравнения движения: при заданных начальных условиях, т.е.

Решение данного уравнения может осуществляться методами численного интегрирования (методами площадей, пропорций).

Если Мc=const, M линейно зависит от .

Уравнение линейной механической характеристики двигателя с отрицательной жесткостью может быть записано как:

где  жесткость механической характеристики или уравнение можно переписать в виде: .

- зависимость =f(t)

Как видно уравнение переходного процесса как для скорости, так и для момен­та имеет одинаковый вид:

то есть имеем линейное неоднородное дифференциальное уравнение первого порядка.

Коэффициент при производной

называют электромеханической постоянной времени.

Физический смысл электромеханической постоянной времени: Электромеханическая постоянная времени представляет собой время, за которое привод разогнался бы вхолостую до скорости _о под действием момента короткого замыкания.

Решение неоднородного линейного дифференциального уравнения имеет вид:

х=х_св+х_пр А е^рt +х_кон.

Характеристическое уравнение 1+Т_мр=0 тогда

А –постоянная, определяемая из начальных условий t=0 и х=х_нач.

х_нач=А е^р0+х_кон  А=х_нач-х_кон.

Окончательно решение линейного дифференциального уравнения имеет вид:

Т.е. скорость и момент изменяются в переходных процессах по экспоненциальному закону.

Лекция 6. Выбор двигателей

Классификация режимов работы

Нагрев электрической машины зависит от режима её работы, т.е. от соотношения длительности периодов работы и пауз между ними.

По характеру изменения нагрузки режимы электрических машин подразделяются на продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный, перемежающийся.

П родолжительным режимом (условное обозначение S₁) называют режим, при котором время работы машины при практически неизменных нагрузке и температуре охлаждающей среды достаточно для нагрева всех ее частей до практически установившейся температуры. Режим характеризуется неиз­менными потерями в течение всего времени работы машины.

Кратковременным режимом работы (S2) называют режим, при котором периоды не­изменной нагрузки чередуются с периодами отключения машины, причем за время работы температура частей машины не успевает достигнуть установившегося зна­чения, а за время пауз (отключения машины) машина охлаждается до практически холод­ного состояния, т. е. до практически установившейся температуры, отличающейся от температуры охлаждающей среды не более чем на 1 °С.

Установленная ГОСТ длительность периодов работы в данном режиме - 10, 30, 60 и 90 мин. Она должна быть указана в условном обозначении ре­жима работы, например S₂ 30 мин, S₂  60 мин.

П овторно-кратковременный резким от­личается от кратковременного регламенти­рованными продолжительностью включения под неизменную нагрузку и продолжитель­ностью периодов отключения (пауз), причем время работы машины всегда меньше времени, необходимого для нагрева ее частей до установившейся температуры, а время пауз меньше необходимого для остывания машины до практически холодного состояния. Продолжительность включений (ПВ) устанавливаются в % и может быть равна 15, 25, 40 и 60 %.

В режиме s₃ продолжительность цикла установлена равной 10 мин.

.

В ыбор двигателей по нагрузочной диаграмме

Для выбора двигателя в нагрузочной диаграмме выделяют цикл. Если характер работы механизма таков, что цикл выделить сложно, то нагрузочную диаграмму строят для наиболее вероятного или наиболее трудного цикла.

Рассмотрим нагрузочную диаграмму привода, работающего с постоянной скоростью.

Нагрузочная диаграмма привода, как правило, не похожа на нагрузочную диаграмму рабочей машины. Они совпадают только при абсолютно жесткой механической характеристике. Если механическая характеристика имеет некоторый наклон, то нагрузочная диаграмма привода имеет более сглаженный характер вследствие наличия механической инерции. При J нагрузочная диаграмма двигателя не имела бы бросков. Поэтому для выравнивания резкопеременной нагрузки искусственно увеличивают момент инерции, устанавливая маховик на рабочем валу. Сглаживание нагрузочной диаграммы приводит к уменьшению потерь в обмотках двигателя, но к увеличению вентиляционных потерь и потерь в подшипниках. При этом двигатель можно выбирать не по перегрузочной способности, а по условиям нагрева.

Выбор мощности двигателя по нагрузочной диаграмме рабочей машины является предварительным. Точно может быть выбран двигатель, если нагрузочная диаграмма построена с учетом переходных процессов, что без выбранного двигателя не возможно. Предварительный выбор мощности двигателя может вестись по значению среднего или среднеквадратичного момента с учетом коэффициент запаса, который зависит от условий работы рабочей машины.

Средний момент статической нагрузки определяется:

Среднеквадратичный момент статической нагрузки:

Мощность двигателя может быть определена по значению статического момента: ,

где k_з- коэффициент запаса, зависит от условий работы рабочей машины и как правило редко превышает 2; V_раб - скорость движения рабочей машины, м/с; D - диаметр шестерни выходного вала редуктора.

Или если рабочая машина совершает вращательной движение, то мощность двигателя определится: Р_дв=k_з·М_с·_раб.

Рекомендации по выбору номинальной скорости двигателя

Габаритные размеры двигателя определяются развиваемым моментом и с ростом скорости в тех же габаритах мощность двигателя увеличивается. Ориентировочно мощность двигателя равна:

Рс·D²·l·,

где с  постоянная машина, зависит от серии машины; D, l  диаметр и активная длина якоря или ротора;   угловая скорость.

Для уменьшения габаритных размеров двигателя и снижения его стоимости используют двигателя со скоростью 1000 об/мин и выше. Однако при этом увеличивается передаточное число и стоимость редуктора. Затраты на редуктор особенно велики при больших моментах. Поэтому в тихоходных установках большой мощности принимают скорость вращения двигателя 100...500 об/мин. В установках малой мощности целесообразно применять двигатели с высокой скоростью. Для установок, работающих в динамических режимах при выборе двигателя учитывают быстродействие, т.е. величину момента инерции. Окончательно вопрос о выборе номинальной скорости решается после технико-экономического сравнения вариантов.

19