Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 10

Рис.2.2.2 Механические характеристики гребного винта

В тех квадрантах, в которых скорость вращения винта и момент сопротивления имеют одинаковые знаки, мощность передается от электропривода к нагрузке. В тех квадрантах, в которых скорость вращения винта и момент сопротивления имеют разные знаки, мощность передается от нагрузки к электроприводу и, если она превышает мощность потерь, то осуществляется рекуперация энергии в источники питания.

Винтовые характеристики, как правило, не существенно от типа нагрузки (вентилятор, или насос, или гребной винт), и для всех типов нагрузок приблизительно соблюдаются зависимости (2.2.1) и (2.2.2). Швартовные и реверсивные характеристики гребных винтов существенно зависят от конфигурации корпуса судна и гребного винта и от ряда других характеристик. Эти характеристики рассчитываются для каждого проектируемого объекта.

В случаях совместной работы нескольких компрессоров или насосов характеристики каждой нагрузки могут существенно зависеть от режима работы других нагрузок.

В некоторых случаях существуют другие причины отклонения вентиляторной нагрузки от канонической зависимости рис.2.2.1. Например, в мощной системе, в которой в двигателе и в нагрузке используются подшипники скольжения с масляной смазкой, в неподвижном состоянии масло выдавливается из нижней части подшипника в верхнюю и вал двигателя опускается относительно нормального положения, как изображено на рис.2.2.3 а). В начале процесса пуска двигателя момент сопротивления нагрузки мог бы быть равен 0 в соответствии с вентиляторной характеристикой. Но в случае рис.2.2.3 а) между нижними поверхностями вала и подшипника нет смазки и момент сопротивления нагрузки существенно отличается от 0. На рис.2.2.3 в) он указан равным 0,25 о. е.

  а)                                б)                                                    в)

Рис.2.2.3 Положение вала двигателя в подшипнике в неподвижном состоянии и при вращении и момент сопротивления нагрузки

В процессе разгона вала масляная смазка поступает в нижнюю часть зазора между валом и подшипником. При этом вал всплывает (см. рис.2.2.3 б)) и момент сопротивления нагрузки уменьшается, как изображено на рис.2.2.3 в). Момент сопротивления нагрузки при нулевой скорости вращения вала называют моментом трогания или моментом страгивания.

В ответственных системах, которые должны иметь большой срок службы, перед пуском агрегата в нижнюю часть подшипников закачивается под давлением смазка. Этот процесс называют гидроподъемом. При этом момент трогания уменьшается до незначительной величины. Соответственно снижаются требования к электроприводу.

Особенностями обладают механические характеристики нагрузки газотурбогенераторов при их пуске тиристорными пусковыми устройствами. Типичная механическая характеристика изображена на рис.2.2.4. В указанной системе турбогенератор соединен валом с газовой турбиной, на валу которой имеется также компрессор. При неподвижном роторе и при небольших частотах вращения топливо в турбину не подается, так как компрессор не нагнетает в турбину достаточное количество воздуха, необходимого для горения. При этом все вращающиеся элементы конструкции представляют собой вентиляторную нагрузку, соответствующую рис.2.2.1 и формуле (2.2.1). На частоте вращения турбины 20-30 % номинальной частоты начинается подача в турбину топлива, оно поджигается и турбина начинает создавать вращающий момент. На низких частотах эффективность работы компрессора низка и турбина создает небольшой вращающий момент. По мере увеличения частоты вращения момент, создаваемый турбиной увеличивается, момент сопротивления на валу изменяет знак и турбина совместно с тиристорным пусковым устройством и турбогенератором участвует в разгоне вращающихся масс. Механическая нагрузка газотурбогенератора представлена на рис.2.2.4.