Материал: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие

бательный характер со значительными амплитудами на начальном участке переходного процесса. ,

Исследования показывают, что переходные процессы, обусловленные подключением двигателя к сети, практиче­ ски полностью затухают до скорости, соответствующей'критическому скольжению статической механической харак­ теристики. На этом этапе переходного процесса динами­ ческие характеристики двигателя близки к статическим. При. дальнейшем увеличении скорости двигателя электро­ магнитные переходные процессы проявляются следующим

ш

Рис. 9-22. Статическая п ди­ Рис. 9-23. Графики момента и намическая механические ха­ угловой скорости асинхронного рактеристики асинхронного двигателя при его пуске вхоло­ двигателя. стую, рассчитанные без учета (а) и полученные с учетом (б) электро­ магнитных переходных процессов.

образом. При скольжении двигателя, меньшем критиче­ ского, токи в обмотках машины, определяемые но статиче­ ской скоростной характеристике, приведенной на рис. 9-24, резко меняются по величине с изменением скорости. Од­ нако вследствие влияния индуктивности обмоток машины токи ротора не успевают измениться в соответствии с ука­ занной характеристикой. Очевидно, чем жестче рабочий участок статической механической характеристики и чем меньше приведенный момент инерции, тем в большей сте­ пени изменение токов будет отставать от изменения ско­ рости. В результате влияния этих факторов при синхрон­ ной скорости в процессе пуска двигателя вхолостую токи могут быть не равны нулю, поэтому соответственно его момент не равен нулю и ротор разгоняется до скорости, превышающей синхронную. Далее токи ротора уменьша­ ются, равно как и момент, развиваемый двигателем, а зна­

469

чит, уменьшается скорость и т. д. Поэтому в конце пере­ ходного процесса изменение скорости и момента двигателя

момента инерции, статического момента и других факто­ ров на характер переходных процессов.

На рис. 9-25, а, приведены графики изменения мо­ мента и скорости асинхронного двигателя при его пуске

при скорости, близкой к синхронной, ослабляются, так как при медленном изменении скорости в области кри-

т

тического скольжения переходные токи меньше отли­ чаются от своих установившихся значений, чем при более быстром изменении скорости. Приведенные на рис. 9-25, б зависимости подтверждают эти положения. При пуске двигателя под нагрузкой характер изменения скорости и момента примерно такой же, как и при пуске с дополнительными массами (рис. 9-25, в). Важно отме­ тить, что изменения момента инерции и статического мо­ мента приводят не только к изменению длительности пере­ ходных процессов, но и к изменению длительности дей­

включения коммутирующих аппаратов, вновь подклю­ чается к сети, но при другом чередовании напряжения, так что двигатель начинает тормозиться в режиме противовключения, а затем разворачивается в обратную сторону. После отключения двигателя от сети токи в обмотках ста­ тора сразу уменьшаются до нуля. Однако магнитный поток машины не может мгновенно упасть до нуля. По­ этому в обмотках ротора возникают свободные токи, под­ держивающие магнитный поток, который был до отклю­ чения. Эти токи затухают во времени. Если двигатель вновь подключается к сети, когда токи ротора и соответ­ ствующее им магнитное поле еще не затухли, то это не­ затухшее магнитное поле оказывает существенное влия­ ние на электромагнитные переходные процессы.

На рис. 9-26, а приведены зависимости момента и ско­ рости двигателя от времени при реверсе с затухшим полем, а на рис. 9-26, б — при реверсе с незатухшим полем.

471

В первом случае наибольший пик переходного момеита может в 3—6 раз, а во втором — в 12—18 раз превышать номинальное значение момента двигателя. Наличие таких больших моментов может вызвать удары в передачах кине­ матической цепи электропривода, что необходимо учиты­ вать при проектировании последнего. Следует отметить, что в зависимости от начального угла между вектором э. д. с. от незатухшего магнитного поля и вектором на­ пряжения сети переходные процессы начинаются при раздшх условиях. Поэтому значение первого, наибольшего пика момеита при разных процессах реверса различно, что вызывает нестабильность времени и пути торможения двигателя при его работе в режиме противовключения. Практически реверс асинхронного двигателя часто проис­ ходит при наличии незатухшего магнитного поля.

Высказанные в данном разделе положения показы­ вают, что электромагнитные переходные процессы асин­ хронного двигателя оказывают существенное влияние на его динамические режимы. Возникающие в начале пере­ ходных процессов пики моментов могут при пуске в 3— 5 раз, а при реверсе в 12—18 раз превысить номинальные моменты. Следовательно, эти процессы определяют надеж­ ность работы асинхронного электропривода. Исследо­ вания показывают, что при переходных процессах с за­ тухшим магнитным полем, например при пуске, электро­ магнитные переходные процессы практически не оказы­ вают влияния на время переходных режимов. Это в неко­ торых случаях дает оспование не считаться с электромаг­ нитными процессами и рассчитывать переходные режимы с помощью статических характеристик.

При переходных процессах с незатухшпм магнитным полем, как правило, нельзя пренебрегать электромагнит­ ными процессами. Возникающая при таких режимах не­ стабильность в протекании переходных процессов может быть оценена только с учетом анализа указанных процес­ сов.

Возникающие при переходных процессах броски элект­ ромагнитных моментов имеют место в начале процессов и далее уменьшаются. Их особенно следует учитывать для электроприводов, в которых часто имеют место переход­ ные процессы.

При использовании специальных мер электромагнит­ ные переходные процессы могут быть значительно ослаб­ лены. Так, если осуществлять плавный пуск асинхрон­

472

ного двигателя постепенным изменением напряжения на его зажимах от пуля до поминального значения, то при этом изменение момента будет иметь плавный харак­ тер, а броски моментов будут отсутствовать. Такой способ пуска можно реализовать при питании асинхронного дви­ гателя через магнитный усилитель или тиристорный регу­ лятор напряжения, с помощью которых при плавном из­ менении управляющего сигнала можно добиться плавного изменения напряжения на зажимах двигателя.

Г л а в а д е с я т а я

ЭНЕРГЕТИКА ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

10-1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Понятие «энергетика электроприводов» включает в себя вопросы потребления и расхода электроэнергии, потерь энергии при ее электромеханическом преобразовании, вопросы эффективности использования активной и реак­ тивной энергии. Важность этих вопросов делает, целе­ сообразным выделить их в самостоятельную главу, хотя частично они излагались и в других главах.

Потребляемая из сети электроэнергия, расходуемая на валу двигателя механическая энергия и значения по­ терь в электроприводе определяют важные энергетические показатели его работы: к. п. д. т] и коэффициент мощности cos ср. Повышение ц и cos ф позволяет полнее использо­ вать электрооборудование и снизить его эксплуатацион­ ные расходы. Энергетические показатели электропривода существенно зависят от режимов его работы, от момента нагрузки, угловой скорости, напряжения и частоты сети. Остановимся вначале на энергетических показателях нерегулируемого электропривода, когда двигатель рабо­ тает в режимах, соответствующих его естественной механи­ ческой характеристике.

Мощность потерь в нерегулируемом электроприводе складывается из мощности потерь в двигателе и в механи­ ческих передачах от двигателя к рабочему органу, т. е.

473