Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Конструирование металлургических машин Простые модели асинхронного электропривода

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Различают прямой пуск и пуск при пониженном напряжении. Прямой пуск асинхронных двигателей возможен в тех случаях, когда он вызывает провал напряжения питающей сети не более чая 15% UH. В противном случае надо осуществлять пуск при пониженном напряжении, что обеспечивается:

а) включением активных сопротивлений в цепь статора;

б) включением двигателя через автотрансформатор;

в) переключением обмоток статора со звезды на треугольник;

г) включением дросселей в цепь статора.

Но при этом следует иметь в виду, что все схемы пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении обладают общим серьезным недостатком: пусковой момент двигателя уменьшается до величины, пропорциональной квадрату приложенного к статору напряжения. Поэтому данные способы могут бить рекомендованы только при легких условиях пуска.

Однако большинство двигателей, питающихся от общей сети переменного тока, имеют несоизмеримо малую по сравнению с системой мощность и поэтому не могут при пуске вызвать опасных провалов напряжения. Таким образом, обычно бывает допустим прямой пуск двигателя и если в некоторых случаях требуется уменьшить броски тока и провала напряжения сети, то прибегают к использованию электродвигателей с двойной обмоткой или глубоким разом на роторе. И лишь в исключительных случаях необходимость увеличения пускового момента и уменьшения броска пускового тока заставляет использовать двигатели с фазным ротором.

Общая характеристика режимов работы электроприводов

 Проектируемый электропривод должен обеспечивать работу исполнительного механизма в различных режимах, которые обуславливаются его назначением. Такими режимами являются:

 – для механизма подъема груза крановых установок (рис. 14)

подъем номинального груза;

спуск номинального груза с максимальной скоростью;

спуск номинального груза с так называемой посадочной скоростью;

подъем холостого гака;

спуск холостого гака,

– для механизма передвижения тележки:

передвижение тележки с грузом;

передвижение тележки без груза,

– для механизма изменения вылета стрелы:

подъем стрелы при максимальном вылете;

подъем стрелы при минимальном вылете;

спуск стрелы при минимальном вылете;

спуск стрелы при максимальном вылете,

– для двигателя подъемника:

подъем клети с уменьшающейся от пролета к пролету нагрузкой;

спуск клети вниз.

 

На координатной плоскости М0ω каждый режим работы определяется точкой, координатами которой являются момент, равный статическому, и скорость (соответствующая этому моменту), которую было бы желательно иметь в данном режиме. Двигатели в таких режимах могут работать только в том случае, если точки, определяющие эти режимы, будут лежать на соответствующих характеристиках двигателя. Поэтому надо определить способ получения таких характеристик и произвести их расчет.

С целью лучшего и наиболее экономичного использования электродвигателя большинство режимов должно быть получено на его естественной характеристике. При невозможности получения на естественной характеристике того или иного режима (например посадочной скорости) прибегают к работе двигателя на искусственных характеристиках как в двигательном, так ж в тормозных режимах.

Часто искусственные характеристики двигателей грузоподъемных механизмов, отвечающие указанным выше требованиям, получают путем введения в цепь якоря или ротора добавочных сопротивлений. При этом иногда в качестве регулировочных используются пусковые характеристики.

В тех случаях, когда для обеспечения заданных режимов работы приходится использовать специальные механические характеристик, необходимо предусмотреть возможность перехода от одного режима к другому баз недопустимо больших толчков тока и момента, а также других нарушений нормального режима работы электропривода.

На рис. 14 изображены механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором, обеспечивающие необходимые режимы работы механизма подъема груза крановых установок. Каждая механическая характеристика соответствует определенному положению поста управления. Поворот маховичка по часовой стрелке переводит двигатель на одну из характеристик, соответствующих подъему груза. Поворот маховичка против часовой стрелки включает двигатель на спуск груза (реверсивный режим). Первая характеристика (соответствующая первому положению поста управления) обеспечивает предварительное напряжение в передаче при пуске двигателя на подъем номинального груза и тормозные режимы в остальных случаях. Вторая и третья характеристики являются реостатными (пусковыми), и, наконец, на четвертом положении поста управления двигатель выходит на естественную характеристику.

В схемах электроприводов грузоподъемных механизмов обычно используются так называемые пускорегулировочные сопротивления, позволяющие двигателю длительно работать на пусковых характеристиках как на регулировочных.

Рассмотрим работу электропривода по обеспечению характерных режимов указанных выше механизмов.

Для выполнения операций подъема номинального груза, а также подъема и спуска холостого гака двигатель пускается в направлении выполнения заданной операции и по выходе на естественную характеристику работает в двигательном режиме со скоростью, соответствующей статическому моменту (точки 1, 3, 4).

Для опускания номинального груза двигатель включается на спуск и до выхода на естественную характеристику разгоняется, так же как и при подъеме груза. Разница заключается лишь в том, что разгон двигателя здесь происходит под действием суммарного момента: электромагнитного и статического.

Поэтому электродвигатель, во-первых, разгоняется быстрее и, во-вторых, переходит в генераторный рекуперативный режим (точка 2). При подходе груза к концу пути двигатель переключается на работу с так называемой посадочной скоростью, которая составляет примерно 0,1ωН. Для этого маховичок поста управления из положения 4 переводится через нулевое положение в первое положение подъема (положение 1), которому соответствует механическая характеристика 1. Теперь двигатель будет работать в режиме противовключения, развивая тормозной момент, под действием которого скорость опускания груза будет резко уменьшаться, пока в точке 5 не наступит равновесие моментов (М = МСТ2), обусловившее установившийся режим работы. После отключения двигателя от сети электропривод останавливается в результате срабатывания механического тормоза и других моментов, действующих при этом на вал двигателя,

При расчете электропривода передвижения тележки крана одно из направлений движения принимают за положительное, обратное – за отрицательное. Моменты, действующие на вал двигателя в обоих направлениях, будут реактивными, и генераторный режим электропривода тележки, следовательно, невозможен.

Из расчета электропривода механизма изменения вылета стрелы видно, что в крайних точках пути при подъеме и спуске стрелы статические моменты имеют различные значения. Таким образом, двигатель включается на подъем (как и на спуск) при одном статическом моменте, а отключается уже при другом. Одновременно с изменением статического момента изменяется и скорость двигателя. Но поскольку это изменение происходит очень медленно, будем полагать режим установившимся, а переходный процесс при пуске считать закончившимся, как только двигатель разгонится до скорости, соответствующей начальному статическому моменту. При торможении переходный процесс полагаем начинающимся при скорости, соответствующей статическому моменту при конечном положении стрелы.

Спуск стрелы может начинаться с двигательного режима привода и заканчиваться тормозным. Это объясняется тем, что увеличивающийся с увеличением вылета стрелы движущий момент, создаваемый силой ее тяжести, в какое-то время превысит противодействующей момент трения, и двигатель перейдет из двигательного режима в тормозной.

Особенностью работы электропривода подъемника является то, что при подъеме клети по мере ее освобождения от остановки к остановке нагрузка на валу двигателя уменьшается. Наконец клеть становится легче противовеса, и двигатель переходит в генераторный рекуперативный режим. Опускание свободной клети на нижний этаж равнозначно подъему более тяжелого противовеса снизу вверх. При этом имеет место реверсивный двигательный режим электропривода.

Регулирование скорости двигателей постоянного тока Для электроприводов тележки грузоподъемных механизмов обычно используются двигатели параллельного возбуждения, и заданные режимы работы они обеспечивают на естественной или реостатных характеристиках.

Динамическое торможение асинхронных двигателей Наибольшее распространение в грузовых электроприводах имеет, очевидно, торможение асинхронных двигателей противовключением, которое не требует дополнительных устройств, а осуществляется переключением на обратное вращение. Однако наряду с этим способом достаточно широкое применение находит и динамическое торможение.

Переходные режимы и их влияние на работу электропривода При неизменных управляющем и возмущающем воздействиях система обычно находится в равновесном состоянии, т.е. работает с постоянной скоростью. Такой режим называется установившимся. Изменение электромагнитного или статического момента вызывает появление так называемого избыточного, или динамического, момента, который в зависимости от его знака вызывает разгон или затормаживание электропривода. Процесс перехода электропривода от одного установившегося состояния (режима) к другому носит название переходного процесса (режима).

Аналитические методы расчета переходных процессов Механические переходные процессы описываются обычно линейными дифференциальными уравнениями первого порядка, решение которых относительно определяемого неизвестного дает функциональную зависимость его от аргумента в виде алгебраического уравнения. Однако следует иметь в виду, что интегрирование дифференциальных уравнений становится возможным только тогда, когда действующие в системе правда моменты, являются постоянными или известно аналитическое выражение зависимости их от угловой скорости двигателя.

Графические методы расчета переходных процессов Механические переходные процессы, имеющие место в электроприводах с асинхронными короткозамкнутыми двигателями и двигателями постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, могут быть рассчитаны лишь графическими или графоаналитическими методами это объясняется нелинейностью механических характеристик указанных электродвигателей и вытекающей отсюда трудностью выражения их аналитически.

Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя В § 13 для примера были названы рабочие режимы некоторых из проектируемых механизмов. Но на той стадии проектирования мы могли лишь указать нагрузку двигателя в статическом (установившемся) режиме. Теперь, располагал конкретными условиями работы механизма и расчетными данными переходных процессов в электропроводе, можно с достаточной точностью построить нагрузочную диаграмму предварительно выбранного двигателя. Это делается для того, чтобы проверить, не будет ли ориентировочно выбранный двигатель перегреваться при работе в расчетном режиме.


Проверка предварительно выбранного двигателя