- •1. Основные сведения об электро-
- •1.2. Краткий исторический обзор развития
- •2. Механика электропривода
- •2.1. Уравнение движения
- •2.2. Приведенное механическое звено
- •2.3. Совместная работа электродвигателя и
- •2.3.1. Механические характеристики рабочего
- •2.3.2. Механические характеристики электродвига-
- •2.4. Установившийся режим работы электро-
- •3. Механические и электромеханичес-
- •3.1. Электромеханическое преобразование электрической энергии в механическую
- •3.2. Механические и электромеханические характе
- •3.2.1. Построение механических и электромеха-
- •3.2.2. Механическая и электромеханическая характеристики в относительных единицах
- •3.2.3. Искусственные электромеханические и
- •3.2.3.1. Реостатные характеристики
- •3.2.3.2. Изменение магнитного потока
- •3.2.3.3. Изменение питающего напряжения
- •3.2.4. Режимы работы электродвигателя и
- •3.2.4.1. Двигательный режим работы
- •3.2.4.2. Режимы торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения
- •3.2.5. Режим пуска дпт нв
- •3.3. Механические и электромеханические харак
- •3.3.1 Искусственные характеристики дпт пв
- •3.3.2. Тормозные режимы электродвигателя постоян-
- •3.3.3 Режим реостатного пуска дпт пв
- •3.4. Электромеханические и механические
- •3.5. Электромеханические и механические
- •3.5.1. Общие сведения
- •3.5.2. Электромеханические и механические характеристики асинхронного двигателя
- •3.5.3. Построение механических и электромехани-
- •3.5.4. Искусственные характеристики
- •3.5.4.1 Реостатные характеристики
- •3.5.4.2.Изменение напряжения питания
- •3.5.4.3.Изменение числа пар полюсов
- •3.5.4.4 Изменение частоты питающей сети
- •3.5.5. Механические характеристики асинхрон-
- •3.5.5.1 Рекуперативное торможение
- •3.5.5.2. Торможение противовключением
- •3.5.5.3. Динамическое торможение
- •3.5.6. Реостатный пуск асинхронного двигателя
- •3.6. Механическая и угловая характеристики
- •3.5.1. Электромеханическое преобразование энергии
- •3.5.2. Пуск синхронного двигателя
- •3.5.3. Режимы торможения сд
- •3.5.4. Компенсация реактивной мощности
- •3.7 Механические характеристики
- •3.7.1. Многодвигательные электроприводы с
- •3.7.2. Многодвигательные электроприводы с
- •4. Переходные процессы в электро-
- •4.1. Общие сведения о переходных процессах
- •4.1.1. Время ускорения и замедления привода
- •4.1.2 Графическое и графо – аналитическое ре-
- •4.2. Механические переходные процессы
- •4.2.1. Механические переходные процессы при линей-
- •4.2.2. Механические переходные процессы в ре-
- •4.2.3. Механические переходные процессы в режиме
- •4.2.4. Переходные процессы при реостатном пуске
- •4.2.5. Переходные процессы при линейном изменении
- •4.2.5.1. Пуск на холостом ходу
- •4.2.5.2. Пуск двигателя при реактивном стати-
- •4.2.5.3. Переходные процессы при торможении
- •4.2.6. Механические переходные процессы при не-
- •4.3. Электромагнитные переходные процессы
- •4.3.1. Форсирование эпп в обмотке возбуждения
- •4.4. Электромеханические переходные
- •4.4.1. Электромеханические переходные процессы при
- •4.4.2. Переходные процессы при изменении магнитно-
- •4.4.3. Переходные процессы при экспоненциальном
- •4.5. Тепловые переходные процессы
- •5. Выбор мощности
- •5.1. Режимы работы электроприводов
- •5.1.1. Длительный режим работы (s1)
- •5.1.2. Кратковременный режим работы (s2)
- •5.1.3. Повторно-кратковременный режим
- •5.2. Нагрузочные диаграммы электроприводов
- •5.3. Выбор мощности электродвигателя для
- •5.3.1. Метод средних потерь
- •5.3.2. Методы эквивалентных величин
- •5.4. Выбор мощности электродвигателя
- •5.5. Выбор мощности электродвигателя для
- •3.7. Механические характеристики многодвигатель-
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14.
3.5.5.3. Динамическое торможение
Для осуществления режима динамического торможения обмотку статора АД отключают от сети переменного тока и подключают к источнику постоянного тока, как это показано на рис. 3.41
Постоянный ток, протекая по обмоткам статора, создает неподвижное в пространстве магнитное поле. При враще-нии ротора в нем наводится ЭДС, под действием которой в обмотке ротора протекает ток, создающий магнитный поток, также неподвижный в пространстве. Взаимодействие тока ротора с результирующим магнитным полем АД создает тор-
мозной момент, за счет чего достигается эффект торможения. Двигатель работает в режиме генератора независимо от сети переменного тока, преобразовывая механическую энергию
движущихся частей электропривода и рабочей машины в
79
Рис. 3.41. Схема АД в режиме динамического тор-
можения
электрическую, которая рассеивается в виде тепла в цепи ро-тора.
В общем случае система возбуждения АД в этом режиме является несимметричной, так как трехфазная статорная обмотка подключается к однофазному источнику постоянного тока. Для проведения анализа работы АД в режиме динамического торможения несимметричную систему возбуждения АД обычно заменяют симметричной, что дает возможность применять удобные при анализе схемы замещения АД.
С этой целью принимается допущение о том, что статор АД питается не постоянным током Iп, а некоторым эквивалент-ным трехфазным переменным током Iэкв, создающим такую же МДС АД, что и постоянный ток Iп. Последнее условие позволяет установить аналитическую связь между токами Iэкв и Iп. Например, для схемы рис.3.41, если фазы двигателя соединены в ”звезду” МДС , создаваемая постоянным током Iп,
80
протекающим по двум фазам обмотки с числом витков в каждой W1, равна
Fп = Iп W1,
Амплитуда МДС, создаваемая переменным током Iэкв,
F = IэквW1
Приравнивая эти значения МДС, находим
Iэкв = Iп.
Введение в рассмотрение понятия эквивалентного тока позволяет представить схему замещения АД в виде, показанном на рис. 3.42, а. Векторная диаграмма токов, соответствующая схеме рис. 3.42, а, приведена на рис. 3.42, б. Скольжение в режиме динамического торможения определяется как
Sт= ω / ω0 , (3.65)
В соответствии со схемой замещения намагничивающий ток Iμ определяется геометрической суммой эквивалентного тока Iэк и вторичного приведенного к статору тока ротора , как показано на рис. 3.42, б. При скорости и скольжении АД, равных нулю, I2=0 и Iэкв= Iμ0, поэтому при неподвижном роторе намагничивающий ток Iμ и определяемый им магнитный поток Ф максимальны. При ω ≠ 0; S ≠ 0 появляется ток . Так как Iэкв= const, то конец вектора тока Iэкв на векторной диаграмме описывает окружность, а ток Iμ начинает уменьшаться, т.е. появление тока ротора оказывает размагничивающее действие на АД.
Из рис. 3.42 следует
; (3.66)
(3.67)
81
Рис.3.42. Схема замещения (а) и векторная диаграм-
ма (б) АД при динамическом торможении
(3.68)
Совместное решение (3.66) — (3.68) приводит к следующему выражению для электромеханической характеристики АД;
(3.69)
Механическая характеристика АД выражается как
(3.70)
Полученные формулы (3.69) и (3.70) показывают зависи-мость тока и момента АД не только от скольжения SТ, но и от магнитного состояния двигателя, отражаемого параметром xμ. Если пренебречь последним фактором и считать АД ненасыщенным, а остальные параметры неизменными, то ток и момент будут являться только функциями скольжения SТ.
Электрогмеханическая характеристика (3.69) имеет монотонный характер и при SТ ток = 0. На рис.3.43 зависимость приведена в первом квадранте.
82
Рис. 3.43. Характеристики АД при динамическом
торможении
Выражение (3.70) для механической характеристики может быть упрощено, если выполнить его анализ на наличие экстремумов. Считая по-прежнему xμ = соnst, дифференцируя М по SТ и приравнивая производную dМ/dSТ нулю, определяем координаты точки экстремума зависимости (3.70):
, (3.71)
(3.72)
Используя полученные выражения (3.71) и (3.72), после несложных преобразований можно следующим образом представить механическую характеристику (3.70):
. (3.73)
Механические характеристики АД приведены во втором квадранте рис. 3.43 для различных сочетаний
Iп и R2д(сопротивления, включаемые в цепь ротора АД с фазным ротором). Характеристика 1 соответствует некоторым значениям тока Iп1 и сопротивления резистора R2д мак-
83
симальный момент на ней равен ММ1, а скольжение, ему соответствующее, SМ1. Увеличение добавочного сопротивления при Iп = соnst в соответствии с (3.72) не приведет к изменению максимального момента, в то время как скольжение Sм согласно (3.71) пропорционально возрастает, что приведет к получению характеристики вида 2. Увеличение тока Iп до значения Iп2 > Iп1 при R2д1= соnst вызовет в соответствии c (3.72) увеличение максимального момента про-порционально квадрату тока. Характеристика двигателя примет вид кривой 3.
Варьируя одновременно значения величин Iп и R2д, можно получить желаемый вид механических характеристик АД в режиме динамического торможения.
Уравнение (3.73) по своей структуре аналогично уравнению механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме. При этом необходимо отметить, что критическое скольжение в двигательном режиме существенно больше критического скольжения в режиме динамического торможения при том же сопротивлении цепи ротора, т. е
Sк ≈ >> SM =
вследствие того что Хμ > > Х1.
Кроме того, в реальных условиях в связи с уменьшением Хμ и ростом Iэкв критическое скольжение SM не остается постоянным для различных Iэкв.
Иногда применяют торможение с самовозбуждением, под-ключая к статору конденсаторную батарею, например, по схеме, приведенной на рис. 3.44,а
В этом случае машина работает асинхронным генератором, получая намагничивающий ток от конденсаторов С1, С2, СЗ. Возбуждаясь со стороны статора, машина при определенной угловой скорости генерирует энергию, выделяемую в виде теплоты в роторной цепи. Используется как аварийный вид торможения.
Еще один способ получения режима динамического тормо-
84
.
а) б)
Рис. 3.44. Схема (а) и механические характеристики (б)
АД в режиме динамичечского торможения с самовоз-
буждением
жения АД с фазным током при питания обмотки статора однофазным током торможения может быть реализован для
асинхронного двигателя с фазным ротором. Для этого в цепь ротора вводится добавочное сопротивление такой величины,
чтобы критическое скольжение равнялось 1, и одна фаза ста-
Рис. 3.45. Механическая характеристика режима дина-
мического торможения однофазным током
85
тора отключается от 3-фазной сети. В АД в этом случае возникает пульсирующее поле, которое раскладывается на поля прямой (1) и обратной (2) последовательностей (рис.3.45). При
сложении этих двух характеристик получается суммарная характеристика, находящаяся во втором и четвертом квадрантах и по форме соответствующая характеристике динамического торможения (рис.3.43).