Материал: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие

регулирования скорости электрического вентильно-машин­

Рассмотрим процесс регулирования скорости электро­ механического вентильно-машинного каскада. Допустим, что каскад работает в установившемся режиме при М с =

двигателя (а), механические характеристики асинхронного двига­ теля (б) и электромеханического вентилыю-машшшого каскада (в).

“С Раз­

общим валом, будет возрастать. При этом э. д. с. АД уменьшится, так как его скольжение уменьшается, а э. д. с. МП увеличивается, следствием чего согласно (7-15) явится уменьшение тока I (1и уменьшение общего момента ^аскада. Когда последний становится равным статическому мо­ менту, возрастание скорости прекращается и каскад вновь работает в установившемся режиме, но при более высокой, чем ранее, скорости.

На рис. 7-12, б приведены механические характери­ стики только одного асинхронного двигателя, включенного в схему электромеханического вентильно-машинного кас­ када. Поскольку машина МП представляет собой преоб­ разователь активной мощности, критический момент на всех регулировочных характеристиках одинаков. Инте­ ресно отметить, что пусковой момент А Д для всех регули­ ровочных характеристик также одинаков и не зависит от тока возбуждения МП. Это объясняется тем, что при со =

352

шины МП.

Механические характеристики каскадной установки, представленные на рис. 7-12, в, характеризуются возра­ станием величины критического момента при возрастании тока возбуждения МП, поскольку критический момент АД постоянен на регулировочных характеристиках, а мо­ мент М П при увеличении тока возбуждения МП также возрастает.

На рис. 7-12, а представлены графики зависимости от скорости э. д. с. МП и приведенной к цепи выпрям­ ленного тока э. д. с. АД. Еыа прямо пропорциональна скорости АД, так как валы АД и МП механически соеди­ нены между собой. В точке В эти э. д. с. равны между со­ бой, поэтому ток I d, а значит, и момент каскада равны нулю, что соответствует режиму холостого хода каскада. Скольжение, соответствующее скорости холостого хода,

При скорости, большей сох х при данном токе возбужде­ ния МП, из-за односторонней проводимости выпрямителя в двигательном режиме ток' I d и момент каскада равны нулю.

Диапазон регулирования скорости электромеханиче­ ского вентильно-машинного каскада не превосходит 2:1.

Для осуществления пуска электромеханического вен­ тильно-машинного каскада вначале производят реостатный пуск АД (пусковые реостаты в схеме на рис. 7-10, б не показаны). При высокой скорости, когда АД работает на естественной характеристике, к выпрямителю подклю­ чается якорь машины МП. Затем отключаются пусковые реостаты и возбуждается машина МП.

Основной недостаток вентильно-машинных каскадов состоит в необходимости применения коллекторной вра­ щающейся машины постоянного тока МП. Для устране­ ния этого недостатка возможно применение статического преобразователя постоянного тока в переменный. В этом случае каскад может быть только электрическим, так как отсутствуют дополнительные электрические машины.

На рис. 7-13 приведена схема вентильного каскада. Для преобразования постоянного тока в переменный в нем использован инвертор И, состоящий из управляемых вен­ тилей и трансформатора.

Добавочной э. д. с., вносимой в цепь выпрямленного тока ротора АД, в данном случае является э. д. с. инвер­ тора, величина которой регулируется изменением угла опережения открывания вентилей (3. Механические харак­ теристики каскада аналогичны приведенным на рис. 7-4, в.

Рассмотренные схемы каскадов не охватывают всего многообразия существующих в настоящее время каскад­ ных установок. Для более полного ознакомления с данным вопросом следует обратиться к специальной

литературе.

Следует подчеркнуть перспективность каскад­ ных схем включения асин­ хронных двигателей. Они могут использоваться для двигателей большой мощ­ ности, где необходима реа­ лизация мощности сколь­ жения, которая может со­ ставлять несколько тысяч киловатт. Для уникальных

регулируемых электроприводов мощность двигателя может достигать величины двадцати — тридцати тысяч киловатт. В этих случаях применение каскадных установок может явиться единственно возможным техническим решением.

В то же время применение современных средств преоб­ разовательной техники позволяет создавать каскадные аспнхропные электроприводы с хорошими регулировоч­ ными свойствами, удовлетворяющими требованиям многих производственных механизмов, что выдвигает задачу при­ менения каскадных установок для двигателей небольшой мощности, порядка десятков киловатт. В каждом отдель­ ном случае это должно быть подтверждено технико-эко­ номическими соображениями.

Каскадные схемы имеют также и недостатки. Сами схемы не просты и требуют дополнительного оборудова­ ния. Кроме того, при использовании каскадных установок сложным является осуществление электрического тормо-

354

женин привода. Практически для торможения асинхрон­ ного двигателя в каскадной схеме включения используется динамическое торможение.

7-4. РАСЧЁТ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЬНО-МАШИННЫХ КАСКАДОВ

Мощность скольжения асинхронного двигателя равна сумме активных мощностей, выделяемых в элементах роторной цепи, если пренебречь потерями на перемагнпчиваные стали ротора п от высших гармоник роторного тока:

где ДРэлаад — электрические потери мощности в обмотке ротора

АД;

ДРэл. мп — электрические потери мощности в обмотке якоря

МП-,

Рэм. мп — электромагнитная мощпость МП.

При составлении баланса мощностей в (7-17) не учитываются потерн мощности в вентилях выпрямительного моста и в реакторе Р, поскольку они малы по сравнению с другими составляющими потерь.

Уравнение электрического равновесия для цепи выпрямленного

Учитывая очевпдные равенства

ДТ>эл2ад== Д^Д asJd.’

ДТ>зл. мп= Д^й мп^ср

■ Р э м . м п — Р . м п - 7 ф

из выражений (7-17) и (7-19) находим:

APs — (IcсхДзк$ —Д£7ув) Id-

Отсюда следует выражение для момента асинхронного двига­ теля в схемах веитильно-мапшипого каскада

Обозначим:

^'СХ^ЙК®— EUyD—Ud,

где Ud — напряжение на выходе выпрямительного моста. Тогда

М = ¥ * l d = B ± ? J L l d. co0s co0s Ed

Ho Ed = 1,35 E 2Ks. Отсюда окончательно находим:

^ЗбДпц Ud г

(7-20)

C0o Ed d'

Для нахождения зависимости момента аспнхрониого двигателя от выпрямленного тока по (7-20) достаточно иметь зависимость отно­ шения Ud/Ed от Id, представляющую собой внешнюю характерис­ тику выпрямительного моста. Вывод выражений для определения внешней характеристики выпрямителя изложен в специальных трудах.

При мостовой схеме выпрямителя расчет внешней характери­ стики производится по выражениям, приведенным в табл. 7-1.

В табл. 7-1 принято:

Еок,ф

^,2к .ф = £,2к/1/Л3’—фазное значенпе э. д. с. ротора АД; хя — (х1 ~\-х2)/к2 —индуктивное сопротивление короткого замыкания

АД, приведенное к обмотке ротора; I d —выпрямленный ток ротора.

Следует отметить, что приведенные в табл. 7-1 зависимости Ud/Ed (Id) выводятся прп постоянной частоте, тогда как частота тока ротора зависит от скольжения /2 = Д s, где }г — частота питаю­ щей сети. Однако так как хдв = х дв, а Е2 ~ E2Ks, то отношение х № /Е 2 не завпсит от скольжения, а величина х д , входящая в выраже­

ния табл. 7-1, соответствует частоте сети fv

356