9. Какие системы синхронного вращения существуют? Когда они применяются?
10.Показать на механических характеристиках, как распределяется нагрузка между двигателями, работающими на один вал при различных жесткостях характеристик двигателей.
Тема 1. 5. Переходные процессы в электроприводах
Механические переходные процессы при линейных характеристиках двигателя и механизма. Электромеханическая постоянная времени. Определение времени переходного процесса при пуске и торможении привода. Изменение величины тока, момента и скорости двигателя при переходном процессе. Понятие о переходных процессах в различных системах регулирования скорости. Способы формирования переходных процессов требуемого качества.
Литература:[1] стр. 90-102 , [3] стр. 78-79, стр. 92-99.
Методические указания
Многие производственные машины в силу особенностей технологического процесса требуют регулирования скорости, остановки, повторного пуска, изменения нагрузки.
Переходным режимом электропривода называется режим работы при переходе от одного установившегося состояния к другому, когда изменяются скорость, момент и ток. Правильный выбор мощности двигателя возможен во многих случаях только при учете переходных режимов. Особенно это справедливо для приводов повторно-кратковременного режима работы двигателя, когда время переходных процессов составляет значительную долю в общем времени работы.
Изучая тему, учащийся должен уяснить, от каких величин, характеризующих работу электропривода, зависит длительность переходного процесса.
Скорость протекания переходного процесса характеризуется так называемой электромеханической постоянной времени Тм. Эта величина определяет темп изменения скорости, тока и момента во время переходного процесса.
Электромеханическая постоянная времени Тм представляет собой время, в течение которого происходит ускорение электропривода, имеющего момент инерции J, из неподвижного состояния до скорости ω при М = МК = const и Мс =0. Учащемуся следует на эту величину обратить особое внимание. Полезно разобрать по учебнику графики изменения скорости ω = f(t) и момента M = f(t) при переходном процессе. Величина электромеханической постоянной времени может быть определена только для приводов с линейной механической характеристикой (двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением и асинхронные двигатели с фазным ротором - в пределах рабочей части характеристики). Для таких приводов может быть применен аналитический способ расчета переходных процессов. Учащийся должен иметь в виду, что продолжительность переходных процессов зависит не только от Тм , но и от электромагнитной постоянной времени Тэ , характеризующей скорость протекания электромагнитного процесса изменения тока в обмотках возбуждения электрических машин и электромагнитных аппаратах управления приводом. В некоторых реверсивных приводах ТЭ>ТМ и, следовательно, общая продолжительность переходного процесса определяется длительностью электромагнитных процессов.
В этих случаях для уменьшения продолжительности переходных процессов прибегают к форсировке возбуждения. Учащийся должен разобраться в принципах форсировки, для чего полезно рассмотреть кривые iвозб=f(t) при форсировке и без нее. Изучение переходных процессов при пуске, торможении и реверсе в системе Г-Д следует начинать с изучения переходных процессов в цепи возбуждения. Для этого необходимо рассмотреть закон изменения тока возбуждения при включении обмотки на напряжение, представить его графически. Затем нужно изучить способы форсирования этого процесса: включение добавочного сопротивления, применение возбудителя с противокомпаундной обмоткой, применение форсировочиого сопротивления.
При рассмотрении переходных процессов при торможении в рекуперативном режиме следует уяснить, что ток возбуждения и ЭДС генератора быстро снижаются, и он переходит в двигательный режим, а двигатель, ЭДС которого во время торможения становится больше ЭДС генератора, в генераторный. Учащийся должен понять качественную сторону этого процесса, не вдаваясь в количественные соотношения. Реверсирование в системе Г-Д производится изменением полярности напряжения возбуждения генератора.
При реверсе процесс состоит из двух частей: торможения и последующего разгона в обратном направлении.
Поняв переходные процессы при пуске и торможении, нетрудно уяснить процессы реверсирования.
Вопросы для самоконтроля
1. Что называется переходным процессом электропривода?
2. Каковы условия возникновения переходного процесса?
3. Привести примеры производственных механизмов, где время переходных процессов составляет существенную долю в общем времени цикла.
4. Привести примеры производственных машин, у которых время переходных процессов несущественно и им можно пренебречь при выборе мощности двигателя для этих машин.
5. Что такое электромеханическая и электромагнитная постоянные, времени? Какие величины определяют ту и другую постоянные?
6. Как определить время пуска и торможения электропривода?
7. Написать уравнение изменения тока возбуждения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением при включении обмотки возбуждения. Назвать входящие в него величины, нарисовать кривую изменения тока возбуждения во времени.
8. Что такое форсировка возбуждения? Каким показателем она характеризуется?
9. Начертить кривые изменения тока возбуждения при форсировке и без нее, объяснить их характер, показать на рисунке отрезок времени, на который сокращается время переходного процесса.
10. Объяснить физическую сторону пуска, торможения и реверсирования в системе Г-Д.
11. Какими способами может производиться форсировка возбуждения в системе Г-Д?
Тема1. 6. Расчет и выбор устройств для пуска,
торможения и регулирования скорости
электроприводов
Расчет пусковых, регулировочных и тормозных резисторов к двигателям постоянного тока. Расчет пусковых, регулировочных и тормозных резисторов в цепи ротора двигателя переменного тока. Расчет пусковых и тормозных резисторов в цепи статора. Время работы резисторов и их рабочий график. Расчетные токи. Выбор резисторов но условию нагревания. Составление резисторов из стандартных элементов.
Литература: [1] стр. 102-111 , [3] стр. 120-143.
Методические указания
Резисторы находят широкое применение в схемах управления электроприводами для ограничения пусковых токов и моментов, получения необходимых механических характеристик при пуске, торможении и регулировании скорости.
Задачей электрического расчета резисторов является определение величины их сопротивлений и проходящих по ним токов. Определение числа ступеней пускового резистора и величины сопротивления каждой ступени наиболее просто производится графо-аналитическим способом. Расчет графо-аналитическим методом пусковых реостатов для разных типов двигателей имеет много общего и производится на основе построения пусковых механических характеристик. Для расчета необходимо задаться двумя из трех величин: I1. I2, z, где Ii и I2 - максимальный и минимальный токи, при которых происходит переключение ступеней реостата; z - число пусковых ступеней.
Выбор величин токов I1 и I2 производится из следующих соображений. Величина Ii выбирается из условий коммутации и нагревания двигателя, а в некоторых случаях - с учетом величины допустимого пускового момента по условиям прочности рабочего механизма и передачи.
Обычно принимают I1 = (1,8—2,5) I н.
Для двигателей краново-металлургических эта величина достигает 3Iн (при режиме ПВ = 25%). Величина I2 выбирается на 10—20% больше тока, соответствующего моменту статического сопротивления. Число пусковых ступеней для двигателей до 10 кВт выбирается равным 1—2, до 50 кВт – 2-3, выше 50 кВт – 3-4 ступеням.
Для того, чтобы усвоить принципы электрического расчета пусковых резисторов, необходимо самому проделать графическое построение пусковых характеристик и подсчитать величины сопротивлений всех ступеней. Построение характеристик и расчеты подробно рассмотрены в литературе.
Расчет тормозных сопротивлений может быть произведен аналитическим или графическим методом, которые также рассмотрены в литературе.
Пусковые и тормозные резисторы работают кратковременно, подвергаются воздействию тока только в период пуска или торможения. Пускорегулирующие резисторы, которые нагреваются проходящим по ним током гораздо большее время, рассчитываются на длительный режим. Тепловой расчет имеет целью определение экономичного сечения активного материала при условии, что резисторы не должны перегреваться. Тепловой расчет достаточно полно изложен в книге С. Н. Вешеневского «Характеристики двигателей в электроприводе», «Энергия», 1966, 1977.
Современные пусковые, тормозные, пускорегулирующие резисторы, как правило, составляются из стандартных элементов, выпускаемых промышленностью, и соединяются по определенным схемам. Это упрощает, удешевляет и ускоряет конструирование резисторов
Вопросы для самоконтроля
1. Какие функции выполняют пусковые резисторы? Почему нельзя включать двигатели постоянного тока без пускового резистора?
2. В каком режиме работают пусковые и тормозные резисторы?
3. Каков порядок расчета пусковых резисторов для двигателей постоянного тока с параллельным или независимым возбуждением?