Файл: Lektsii_El_privod.pdf

соответствии с формулой (6.35) и приведенными на рис.6.5, 1 графиками потери энергии в роторе АД при работе под нагрузкой увеличиваются в пусковых режимах и уменьшаются -----------------------

1 Графики рис.6.3…6.5 имеются у Браславского, И.Я.[2].

в тормозных. Последнее обстоятельство связано с тем, что при торможении часть запасенной кинетической энергии расходуется на преодоление момента нагрузки, поэтому в двигателе выделяется в виде потерь только оставшаяся ее часть.

Потери при торможении могут быть снижены практически до нуля, если

= 0. Это так называемый режим самоторможения - «выбега» двигателя,

когда торможение осуществляется за счет . Вместе с тем в пусковых

режимах потери многократно возрастают, если момент двигателя близок к моменту нагрузки.

Это связано с тем, что в данном случае динамический момент и

соответственно ускорение двигателя очень малы и процесс пуска затягивается. Поэтому можно сделать вывод о том, что если это допустимо по технологии, то целесообразно предусматривать пуск двигателя вхолостую, а торможение под нагрузкой.

Для расчета потерь в меди ротора в переходных процессах под нагрузкой можно получить еще одну зависимость, если учесть, что по сравнению с

переходными процессами при пуске АД вхолостую они будут отличаться

временной продолжительностью. При М = соnst продолжительность пуска и

поэтому потери энергии в переходном процессе можно рассчитать по

формуле

Таким образом, в неуправляемых переходных процессах, когда угловая

скорость задается скачком, потери энергии за время переходного процесса пропорциональны суммарному моменту инерции электропривода J, квадрату

угловой скорости идеального холостого хода и зависят от диапазона

изменения скольжений и нагрузки электропривода.

Анализ формул (6.30) и (6.35 ) приводит к двум основным способам снижения потерь энергии в переходных режимах:

1)уменьшение суммарного момента инерции электропривода J;

2)регулирование в переходных процессах угловой скорости идеального холостого хода, т.е. использование управляемых переходных процессов. Особенно эффективны эти способы для электроприводов с частыми пусками и торможениями.

Момент инерции электропривода уменьшается в случаях: 1.Применения малоинерционных двигателей.

2. Рационального конструирования механической передачи (выбор оптимальных передаточного числа редуктора , массогабаритных показателей механической передачи и т. д.).

3. Замены одного двигателя двумя и более с сохранением суммарной мощности.

Регулирование угловой скорости идеального холостого хода осуществляется следующими способами: изменением числа пар полюсов в

многоскоростных АД или изменением частоты питающего

напряжения в системе ППЧ - АД.

В процессе пуска двухскоростного АД (рис.6.6) [6] путем переключения

обмоток статора при пуске можно в 2 раза увеличить число пар полюсов, т. е.

в 2 раза уменьшить угловую скорость идеального холостого хода, снизив ее

что в 2 раза меньше, чем при прямом пуске.

В общем случае, если угловая скорость идеального холостого хода в

переходном процессе имеет п одинаковых ступеней регулирования, потери энергии в роторе также уменьшаются в п раз, т. е.

Сокращаются потери в многоскоростном АД и при ступенчатом торможении с высокой частоты вращения. При торможении противовключением в одну ступень двигатель с характеристики 1 переходит на работу по характеристике 3, соответствующей тому же числу пар полюсов двигателя, но при измененном порядке чередования фаз на статоре. Потери энергии в роторе за время торможения до нулевой частоты вращения

Рис.6.6. Механические характеристики двухскоростного

асинхронного двигателя при пуске и торможении.

При ступенчатом торможении путем изменения числа пар полюсов с на

На следующем этапе путем изменения чередования фаз при том же числе

Суммарные потери при ступенчатом торможении

т.е. при ступенчатом торможении потери в три раза меньше, чем при прямом торможении. Пропорционально этому снижаются потери в статоре и суммарные потери в АД.

Можно показать, что и при динамическом торможении в две ступени потери энергии уменьшатся в 2 раза [12].

Следует иметь в виду, что момент инерции многоскоростного двигателя значительно выше момента инерции односкоростного двигателя с той же мощностью и номинальной частотой вращения, поэтому замена односкоростного двигателя многоскоростным только для уменьшения потерь энергии представляется нецелесообразной. Можно говорить только о сравнении прямого и ступенчатого пуска для одного и того же многоскоростного асинхронного двигателя.

Еще более эффективным путем снижения потерь является непрерывное управление угловой скоростью идеального холостого хода путем изменения частоты питающего АД напряжения в системе ППЧ - АД.

Представим переходный процесс пуска АД вхолостую при изменении частоты напряжения на статоре так, чтобы сформировать закон изменения скорости идеального холостого хода в виде :

На рис.6.7 показаны графики переходных характеристик при частотном пуске АД вхолостую.

При постоянном моменте М, выбранном исходя из допустимого ускорения или по перегрузочной способности двигателя или преобразователя, такое управление обеспечивает в меди ротора потери энергии:

Эти потери по сравнению с прямым пуском снижаются пропорционально 2

0нач / 0ном

Рис. 6.7. Переходные характеристики при частотном пуске асинхронного двигателя вхолостую.

В зависимости от мощности и типа двигателя потери могут уменьшиться в

5 - 10 раз.

При определении полных потерь энергии за время переходного процесса асинхронного двигателя необходимо учитывать, что к переменным потерям относятся и потери в меди статора. С учетом (6.32) потери энергии в меди АД (переменные потери)

составят

допущениях. С их помощью можно при проектировании и модернизации асинхронного электропривода выбирать такие технические решения,