9zip.ru Инструкции Динамическое торможение асинхронных двигателей

Снижение потерь в переходных режимах возможно за счет уменьшения запаса кинетической энергии системы электродвигатель — рабочая машина и выбора рационального метода торможения. Часть кинетической энергии системы приходится на долю ротора двигателя. Поэтому для подобных приводов должны применяться двигатели специальных конструктивных типов, обладающие малыми моментами инерции роторов и специальными характеристиками, обеспечивающими минимальные потери и минимальное время при пуске и торможении.

По технологическим особенностям раскатки и транспортировки металла на металлургических заводах применяются три вида торможения электродвигателей для индивидуального привода роликов рольгангов: противотоком, динамическое и самоторможение или их сочетание.

Динамическое торможение предпочтительно в тех случаях, когда необходимо выдержать определенное время торможения, заданное технологическим процессом раскатки или транспортировки металла. После окончания процесса торможения двигатель не разворачивается в обратную сторону. Кроме того, что иногда не менее важно, отказ от торможения противовключением и замена его динамическим торможением позволяют повысить число пусков в час почти в 2 раза. Это объясняется меньшим нагревом обмотки статора в режиме динамического торможения.

При динамическом торможении обмотка статора двигателя отключается от сети переменного трехфазного тока и подключается к источнику постоянного тока, двигатель при этом работает в режиме генератора, преобразуя кинетическую энергию, запасенную во вращающихся частях, в электрическую энергию потерь в обмотке ротора.

При изменении постоянного тока в статоре двигателя с ненасыщенной магнитной цепью момент изменяется в квадратичной зависимости от тока. В насыщенной машине те же изменения тока вызывают меньшие изменения момента.

В реальных условиях магнитная цепь двигателя при работе в режиме динамического торможения с малыми скольжениями насыщена, а при больших скольжениях не насыщена, поэтому изменение постоянного тока вызывает сильные изменения момента в области больших скольжений и относительно небольшие изменения в области малых скольжений.

С ростом тока возбуждения несколько увеличивается в связи с увеличением насыщения магнитной цени двигателя и уменьшением индуктивного сопротивления намагничивания.

Таким образом, расчет механических характеристик асинхронных двигателей описанным методом сводится к следующему.

Задаемся током возбуждения и по указанным выше формулам проводим расчет механической характеристики. Если она окажется неудовлетворительной, то задаемся новым значением тока возбуждения и производим расчет снова. Такой метод расчета весьма трудоемок и не дает наглядного представления об изменении характеристик при изменении тока возбуждения.

В основу другого метода расчета механических характеристик положены известные соотношения, описывающие работу асинхронного двигателя в режиме динамического торможения.

Магнитный поток двигателя при динамическом торможении сильно зависит от частоты вращения, вследствие этого расчет механических характеристик без учета насыщения может привести к недопустимым ошибкам.

Расчет характеристик динамического торможения часто производится без учета переходных процессов, связанных с быстрым изменением скольжения двигателей. В дальнейшем механические характеристики динамического торможения, рассчитанные или снятые опытным путем по точкам при закончившихся переходных процессах, будем называть статическими (или стационарными) характеристиками динамического торможения.

В работах ряда авторов разработаны аналитические методы исследования переходных процессов машин переменного тока и, в частности, методы расчета процессов пуска асинхронных двигателей. Однако до сих пор не учтены особенности конструкции и эксплуатации трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, предназначенных для индивидуального привода роликов рольгангов.

Известно, что в некоторых случаях электромеханические и электромагнитные постоянные времени соизмеримы. Так как ускорение ротора оказывает воздействие на изменение во времени токов и потокосцеплений, то уравнения Кирхгофа, электромагнитного момента и движения ротора должны исследоваться совместно.

Электромеханические характеристики асинхронных двигателей, определенные с учетом переходных электромагнитных процессов, отличаются от характеристик, снятых опытным путем или рассчитанных по точкам при закончившихся переходных электромагнитных процессах. Характеристики, определенные с учетом переходных электромагнитных процессов, будем называть динамическими (действительными) характеристиками динамического торможения в отличие от статических характеристик динамического торможения.

При очень быстром изменении частоты вращения ротора графики изменения тока и вращающего момента, соответствующие стационарным режимам работы, становятся недействительными не только из-за электромагнитных переходных процессов, но также из-за быстрого изменения частоты вращения ротора. При быстро протекающем пуске асинхронных двигателей вращающие моменты могут оказаться значительно меньше моментов, определенных в стационарном режиме. Особенно сильное снижение наблюдается у максимального момента. Поэтому анализ динамических характеристик асинхронных двигателей при пуске и торможении с большими ускорениями ротора следует производить с помощью дифференциальных уравнений, описывающих одновременно электромагнитные и механические переходные процессы.

В стационарном режиме каждому скольжению соответствуют строго определенные значения и фазы токов статора и ротора и вполне определенный вращающий момент. Из-за наличия в цепях роторного и статорного токов индуктивностей эти стационарные токи и вращающий момент не могут мгновенно установиться, если происходит чрезвычайно быстрое изменение скольжения, какое происходит, например, у двигателей при пуске, торможении противотоком или при динамическом торможении.

Поэтому и возникают упомянутые выше различия между динамическими и статическими характеристиками.

Одним из важных свойств динамических характеристик является то, что при одинаковом скольжении динамические вращающие моменты оказываются ниже, чем при стационарных режимах. В частности, во время разгона двигатель вообще не развивает максимальный момент статического режима. В то же время в конце процессов пуска и реверса асинхронный двигатель при внезапной нагрузке развивает за счет запасенной энергии большие вращающие моменты, чем в стационарном режиме. Вращающий момент передается на вал полностью лишь в том случае, если ротор удерживается в неподвижном состоянии. В противном случае часть вращающего момента расходуется на ускорение ротора, вследствие чего нагрузке передается значительно меньший момент. Этот момент определяется в первую очередь соотношением моментов инерции ротора двигателя и внешних ускоряемых масс, соединенных с валом двигателя.

Свободными пусковыми токами создаются в основном знакопеременные (колебательные) вращающие моменты, которые накладываются на кривые динамических вращающих моментов. Благодаря этим колебательным моментам возможно кратковременное увеличение вращающего момента до весьма высоких значений. Поэтому знание колебательных моментов важно прежде всего для расчета валов, муфт и редукторов. Однако на изменение частоты вращения и на время пуска эти моменты почти не оказывают влияния, так как их среднее значение равно нулю. В результате их воздействия на ротор асинхронного двигателя осциллограмма изменения частоты вращения имеет характерную ступенчатую форму, которая заметна только в начале пуска. Эти переходные процессы не влияют на уменьшение вращающего момента во время пуска.

Понравилась статья? Штрилиц говорит: поделись с друзьями!