Материал: КП. Драчев Г.И.Теория электропривода.2002_КП
41
момент
М
1
,
который
позволял
бы
запускать
двигатель
при
всех
возможных
соче
-
таниях
статического
момента
М
с
и
приведенного
момента
инерции
J
пр
без
превы
-
шения
допустимого
ускорения
рабочего
органа
.
Чаще
всего
минимальное
значе
-
ние
М
доп
.
уск
соответствует
пуску
на
холостом
ходу
,
и
для
этого
значения
следует
строить
правильную
пусковую
диаграмму
.
Зная
М
1
,
по
каталожным
данным
рас
-
считывают
пусковой
ток
I
1
и
величину
полного
сопротивления
R
1
.
Сопротивление
R
1
разбивают
на
ступени
таким
образом
,
чтобы
обеспечи
-
валась
правильная
пусковая
диаграмма
Для
электропривода
с
прямолинейной
механической
характеристикой
вы
-
полняют
аналитический
расчет
,
используя
соотношение
λ
между
моментами
М
1
и
М
2
правильной
пусковой
диаграммы
:
,
r
М
1
М
М
m
я
1
2
1
⋅
=
=
λ
(16.1)
где
М
1
–
относительное
значение
момента
М
1
;
m
–
число
пусковых
ступеней
.
Необходимо
убедиться
,
что
значение
М
2
≥
1,2
М
с
.
Для
асинхронного
двигателя
аналитический
метод
применим
при
М
1
≤
0,7
М
к
[
3
]
.
Вместо
относительного
сопротивления
якоря
двигателя
r
я
в
формулу
(16.1)
следует
подставить
относительное
значение
активного
сопротивления
фазы
рото
-
ра
r
2
или
номинальное
скольжение
s
н
.
Полное
сопротивление
силовой
цепи
на
пусковых
характеристиках
опре
-
деляются
по
формулам
:
R
2
=R
1
/
λ
; R
3
=R
2
/
λ
; R
4
=R
3
/
λ
. (16.2)
Сопротивление
ступеней
пусковых
реостатов
определяются
из
(16.2):
.
R
R
R
;
R
R
R
;
R
R
R
4
3
3
д
3
2
2
д
2
1
1
д
−
=
−
=
−
=
(16.3)
Графический
метод
расчета
отличается
от
аналитического
тем
,
что
после
расчета
максимального
момента
М
1
значение
момента
М
2
≥
1,2
М
с
выбирается
из
условия
построения
правильной
пусковой
диаграммы
при
известном
числе
ступе
-
ней
путем
последовательных
приближений
.
После
построения
правильной
пус
-
ковой
диаграммы
величины
сопротивлений
рассчитывают
графически
по
откло
-
нению
скорости
от
значения
при
идеальном
холостом
ходе
.
При
нелинейных
механических
характеристиках
двигателей
для
построения
правильной
пусковой
диаграммы
используют
методы
линеаризации
характери
-
стик
(
например
,
метод
лучевой
диаграммы
),
описанные
в
технической
литературе
[
3,10,11
]
,
с
последующим
подбором
момента
переключения
М
2
.
Методом
проб
строят
правильную
пусковую
диаграмму
,
с
помощью
которой
графически
рассчи
-
тывают
сопротивления
ступеней
пусковых
реостатов
.
16.2.
Реостатное
торможение
42
При
питании
двигателя
от
цеховой
сети
для
торможения
двигателя
исполь
-
зуют
лишь
динамическое
торможение
и
торможение
противовключением
.
Лишь
для
торможения
многоскоростного
асинхронного
двигателя
используют
ре
-
куперативное
торможение
при
переходе
с
высокой
скорости
на
низкую
.
При
реостатном
торможении
,
как
и
при
пуске
,
необходимо
рассчитывать
начальный
тормозной
момент
М
тнач
из
условий
ограничения
ускорения
рабочего
органа
на
уровне
допустимого
значения
а
доп
.
Значение
этого
момента
М
доп
.
уск
рассчитано
в
табл
. 12.1.
Таким
образом
,
при
переходе
на
торможение
с
начальной
скорости
ω
нач
=
ω
с
момент
двигателя
принимают
равным
М
тнач
=
М
доп
.
уск
=
М
т
.
Значение
М
тнач
должно
обеспечивать
ограничение
ускорения
при
различных
статических
моментах
М
с
и
моментах
инерции
J
пр
,
поэтому
следует
принимать
минимальное
значение
М
доп
.
уск
из
всех
режимов
рабочего
органа
в
цикле
.
Через
точку
(
ω
нач
,
М
т
нач
)
должна
проходить
прямолинейная
механическая
характеристика
(
см
.
рисунок
16.1),
а
величина
полного
сопротивления
R
Т
силовой
цепи
двигателя
(
с
учетом
невыключаемого
сопротивления
)
определяется
по
фор
-
муле
43
Рис
. 16.1
Схема
включения
и
механические
характеристики
пуска
и
торможения
,
∆ω
ω
ω
r
R
е
нач
0
я
Т
+
=
(16.4)
44
где
∆ω
е
–
снижение
скорости
на
естественной
характеристике
при
М
=
М
Т
нач
.
При
динамическом
торможении
электропривода
с
прямолинейной
характе
-
ристикой
в
формуле
(16.4)
нужно
принять
ω
0
=0.
Ограничение
ускорения
при
динамическом
торможении
асинхронного
двигателя
,
если
скольжение
при
начальной
скорости
больше
критического
скольжения
S
нач
>
S
к
,
обеспечивается
ограничением
критического
момента
М
кт
≤
М
доп
.
уск
=
М
Т
(
см
.
15.18).
Величина
сопротивления
в
цепи
ротора
асинхронного
двигателя
при
дина
-
мическом
торможении
определяется
из
условия
минимального
времени
торможе
-
ния
и
минимального
тормозного
пути
,
принимая
S
к
=0,3…0,5
[
3
]
,
в
формуле
(15.22)
при
α
=1
.
В
качестве
сопротивления
обычно
используют
пусковое
сопро
-
тивление
или
его
ступени
.
После
выбора
М
тнач
рассчитывают
механические
харак
-
теристики
двигателя
для
режима
торможения
.
Если
при
работе
с
выбранным
начальным
тормозным
моментом
не
удается
обеспечивать
заданное
время
работы
в
цикле
,
то
возникает
необходимость
уменьшить
время
торможения
.
В
этом
случае
за
счет
усложнения
схемы
управле
-
ния
электроприводом
применяют
торможение
в
две
–
три
ступени
.
Если
и
это
ре
-
шение
не
дает
нужного
результата
,
придется
отказаться
от
релейно
-
контактор
-
ной
схемы
управления
и
применить
систему
электропривода
с
индивидуальным
преобразователем
напряжения
,
тока
,
частоты
.
16.3.
Пуск
и
торможение
в
системе
преобразователь
–
двигатель
При
питании
двигателя
от
индивидуального
преобразователя
появляется
возможность
плавного
регулирования
напряжения
(
частоты
),
поэтому
переходные
процессы
пуска
и
торможения
обеспечиваются
формированием
напряжения
управления
преобразователем
.
В
разомкнутой
системе
преобразователь
–
двига
-
тель
чаще
всего
применяют
линейное
нарастание
напряжения
управления
,
что
оп
-
ределяет
линейное
нарастание
напряжения
(
частоты
)
питания
двигателя
.
В
этом
случае
величина
динамического
момента
двигателя
определяется
темпом
нараста
-
ния
напряжения
,
и
,
в
конечном
итоге
,
производной
скорости
идеального
холосто
-
го
хода
двигателя
во
времени
d
ω
0
/ dt.
В
установившемся
режиме
нарастания
скорости
двигателя
,
когда
затухают
свободные
составляющие
переходного
процесса
,
,
const
ξ
dt
d
ω
dt
d
ω
0
0
=
=
=
а
величина
установившегося
значения
динамического
момента
двигателя
[
10
]
0
дин
J
ξ
М
=
. (16.5)
Для
формирования
линейного
закона
изменения
напряжения
управления
на
вход
преобразователя
подключают
интегральный
задатчик
интенсивности
ЗИ
,
выходное
напряжение
которого
при
подаче
на
его
вход
скачка
задающего
напря
-
жения
U
зад
изменяется
по
линейному
закону
.
При
достижении
величины
U
зад
на
-
45
растание
напряжения
на
выходе
ЗИ
прекращается
.
Выходное
напряжение
ЗИ
,
та
-
ким
образом
,
является
управляющим
напряжением
преобразователя
,
а
величина
U
зад
определяет
установившуюся
величину
скорости
ω
0
двигателя
.
Темп
нарас
-
тания
скорости
определяется
величиной
базовой
постоянной
времени
ЗИ
Т
ЗИ
(
см
.
рис
. 16.2),
численно
равной
времени
достижения
выходного
напряжения
преобра
-
зователя
от
нуля
до
базового
значения
U
н
(
от
нуля
до
базового
значения
скорости
идеального
холостого
хода
ω
он
).
Таким
образом
,
базовая
постоянная
задатчика
интенсивности
определяется
по
формуле
(16.7)
,
М
ω
J
T
(16.6)
,
M
T
М
М
М
ω
J
ξ
ω
Т
н
0
н
д
дин
д
дин
н
н
0
н
0
0
н
зи
=
=
⋅
⋅
=
=
где
T
д
–
механическая
постоянная
времени
,
с
;
М
дин
–
относительное
значение
динамического
момента
двигателя
.
Динамические
моменты
,
ограничивающие
ускорение
допустимыми
значе
-
ниями
,
рассчитаны
ранее
и
приведены
в
табл
. 12.1,
а
значения
механической
по
-
стоянной
времени
двигателя
T
д
рассчитываются
по
формуле
(16.7).
Из
полученных
соотношений
видно
,
что
при
различных
моментах
инерции
J
величина
T
ЗИ
= const,
а
динамические
моменты
изменяются
.
Поэтому
значение
T
ЗИ
рассчитывают
по
любому
сочетанию
J
и
М
дин
(
грузовой
режим
или
режим
холостого
хода
),
но
обязательно
проверяют
величину
момента
двигателя
М
=
М
с
+
М
дин
≤
М
макс
.
дин
.
С
целью
снижения
времени
пуска
и
торможения
возможно
применение
пропорционально
-
интегрального
(
ПИ
)
задатчика
интенсивности
.
ПИ
задатчик
при
подаче
скачка
U
зад
обеспечивает
за
счет
пропорционального
канала
скачок
напряжения
на
выходе
преобразователя
(
скачок
∆
ω
о
),
затем
выполняет
линейное
нарастание
напряжения
с
помощью
интегрального
канала
с
темпом
,
определяе
-
мым
T
ЗИ
,
до
величины
,
превышающей
заданное
значение
ω
0
кон
на
∆ω
0
.
По
достижении
значения
(
ω
0
кон
+
∆ω
0
)
пропорциональный
канал
снижает
скачком
выходное
значение
напряжения
(
скорости
ω
0
)
до
величины
ω
0
кон
,
соответствую
-
щей
напряжению
задания
U
зад
.
Использование
ПИ
задатчика
позволяет
обеспечить
начальный
бросок
мо
-
мента
двигателя
(
при
неучете
электромагнитной
инерции
силовой
цепи
),
соответ
-
ствующий
допустимому
по
условиям
ускорения
.
Для
прямолинейной
механиче
-
ской
характеристики
величина
скачка
∆ω
0
определяется
по
формуле
:
,
β
М
∆ω
доп
.
уск
0
=
(16.8)