История развития электропривода. Структурная схема электропривода. Уравнение движения электропривода. Электропривод с двигателем постоянного тока

Динамическое торможение – якорь отключается от сети и замыкается на R_доб. При этом ОВ остается под напряжением.

U=E+IR →  - двигат.

 - динамическое торможение

Ток меняет знак и становится тормозным ( и момент). Под действием М_торм ДПТ интенсивно тормозится.

Противовключение

1 метод: изменим полярность U на якоре (или на ОВ). U=E+IR →  (т.к. поменяем полярность), → I меняет знак, → М меняет знак и станет тормозным. Вводится более большое R_доб, т.к. I большой

В точке 3 ДПТ нужно отключить от сети, иначе он разгоняется назад.

ДПТ переходит в точку 2 (2') и под действием М_торм. Интенсивно тормозится.

2 метод: тормозной спуск грузов в противовключении.

ЭД включают на подъем, а тяжелый груз опускается. Для ограничения токов в цепь якоря вводят большое R_доб. Идет опускание в режиме противовключения (точка 5).

Генераторный с рекуперацией

ЭД включают на опускание груза, и под действием ∑М ЭД разгоняется до ω>ω₀. М меняет свой знак и становится тормозящим.

№1 ДПТ НВ

Дано:                          ω_н=131 рад/с

Р=300 кВт                  М_н=2290 Н·м

U_н=440 В                    kФ_н=3,05 В·с

n_н=1250 об/мин         ω₀=144 рад/с

I_н=750 А                     1. Номинальное ЭДС, В

Динамическое                Е_н= kФ_н·ω_н=3,05·131=400

Торможение              2. Номинальное КПД

ω=ω_н                                                 

I_т=1,5I_н                               3. Сопротивление якоря, Ом

                                         Ом

R_доб. -?                        4. Сопротивление добавочное, Ом

Ест. и тормозящие        Ом характеристики

№2 Этот же ДПТ, но режим противовключения

ω=ω_н

I_т=1,5I_н

№3 ДПТ при пуске

U=U_н

I_пуск=2,5I_н

Регулирование ДПТ.

1) введение резистора в цепь якоря

ω=ω₀-Δω, где Δω – перепад скорости;

↑R → ω₀=const, Δω↑, → ω↓

Регулирование ω оценивается;

1) диапазоном регулирования D=ω_max/ ω_min;

2) стабильностью скорости;

3) плавностью регулирования;

4) направлением регулирования;

5) допустимой нагрузкой;

Оценка:

1) диапазон регулирования небольшой (2…3);

2) капитальные затраты не большие;

3) потери Р и переход ЭП электроэнергии и её стоимость существенны.

2) изменение потока

а)                                                                           б)                     

УВ – управляемый выпрямитель                                                    

Ф↓→ ω₀↑   I_кз=U/R – const

↓M_кз=kФ↓I_кз

Ф_н>Ф₁>Ф₂

Оценка:

1) диапазон регулирования 3…4

2) стабильность большая;

3) регулирование вверх от основания характеристики;

4) потери Р невелики;

5) М≠const, I=const;

6) плавность регулирования.

3) изменение Uна якоре

U↓→ω₀↓; Δω=const; ω↓

Оценка:

1) высокая плавность;

2) регулирование вниз от основания характеристики;

3) М_доп=М_н;

4) основной способ регулирования ЭП;

5) высокая стабильность.

4) Импульсный метод

регулирование осуществляется изменением U, Ф/R резистора в цепи якоря;

R – периодически замыкают/размыкают ключ 1

1 замыкают, γ=1, → естественная характеристика 2;

1 размыкают, γ=0, → искусственная характеристика 3;

0<γ<1 → механические характеристики располагаются между 2 и 3(4)

Ф – при γ=1 ключ замкнут, по ОВ течет I_н, → естественная характеристика; при γ=0 ключ разомкнут, I_в и Ф↓, → искусственная характеристика; 0<γ<1 → промежуточные характеристики.

U_я – якорь периодически включается к источнику U_с; ключ замкнут →I_я под действием U_c, разомкнут → I_с под действием ЭДС самоиндукции.

|| - режим прерывного I

 - для прямолинейных участков.

Раздел 3. ЭП С ЭД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

Асинхронный двигатель

Самый массовый вид ЭП.

MTF – крановый (для металлического производства)        с фазным ротором

MTH – крановый (для металлического производства)

MTKF, MTKH – с короткозамкнутым ротором.

4А, 5А, А2, АО2 – общесерийные.

Схемы включения АД:

Обмотку Р проводят к обмотке статора (Ад в электрических отношении подобен трансформатору).

 - приведенное значение.

R₁=R_с+R_доб1 – активное значения цепи Статора.

– активное значения цепи Ротора.

X₁,  – индуктивные сопротивления фазной ОС, ОР.

 – индуктивное фазное КЗ (из схемы замещения АД)

 - ряд синхронных скоростей, об/мин

р	1	2	3	4
n	3000	1500	1000	750

, рад/с

n₀ – скорость вращения магнитного поля статора;

n – скорость вращения поля ротора.

Механические характеристики

 (*)

исследуем зависимость на экстремум,→ , →получаем две максимальные точки: М_к, s_к – КРИТИЧЕСКИЕ.

(+) – s >0 (двигательный режим)

(-) – s <0 (генераторный режим)

Чаще применяют более удобную формулу механической характеристики:

Где α=R₁/R₂ – это уточненная формула Клосса.

Если ω→ +∞, s→ -∞, то М→0

ω→ -∞, s→ +∞, то М→0

Вывод: ось скорости является асимптотой механической характеристики. Для построения механической характеристики по паспортным данным используют упрощение: R₁=0. Получаем:  - упрощенная формула Клосса.

где  - перегрузочная способность

Рабочий участок характеристики (прямолинейный0 можно построить по двум точкам (ω₀, М=0, s=0) и (ω_н, М_н, s_н).

Характерные точки:

1) М=0, s=0, ω=ω₀ – точка идеального Х.Х.;

2) М=М _н, s=1, ω=0 – КЗ/пуск;

3) М_кд, s_кд; М_к2, s_к2 – критические точки;

4) s→±∞, ω→±∞, → М→0

1) Угловая номинальная скорость, рад/с

ω_н=2πn_ном/60=2·3,14·1465/60=153,3

2) Угловая скорость идеального Х.Х., рад/с

ω₀=2πf₁/р=2·3,14·50/2=157

3) Номинальный момент, Н·м

М_ном=Р_ном/ ω_ном=15000/153,3=98

4) Номинальное скольжение

s_ном=(ω₀-ω_н)/ω₀=(157-153,3)/157=0,025

5) Критический момент АД, Н·м

М_к=λ_м·М_ном=2,3·98=225

6) Критическое скольжение

7) Момент. Н·м

АД может работать во всех энергетических режимах, которые определяются значением и знаком скольжения:

1) s=0, ω=ω₀ – режим идеального Х.Х.;

2) s=1, ω=0 – режим КЗ;

3) 0<s<1, 0<ω<ω₀ – двигательный режим;

4) s<0, ω>ω₀ – генераторный режим;

5) s>1, ω<0 ( при ω₀>0) – противовключение;

6) динамическое торможение – ОС отключается от сети и подключается к источнику постоянного тока.

Пуск АД с фазным ротором

Осуществляется введением R_2доб в цепь ротора. Величина R_2доб влияет на вид механической характеристики, на М_пуск, ток ротора  и статора I₁.

  

R_2доб↑,→М=const – «+», s_к↑, ω₀=const;→ ↓, М_n↑ - «+»

Можно подобрать R_2доб таким образом, что s_к=1, т.е. . Если и дальше увеличивать R_2доб, то M_п будет падать. Ступени пускового R рассчитывают так, чтобы броски I(M) были одинаковыми.

Расчет пусковой диаграммы

1. Задаются моментом переключения М₂, М₂=(1,1…1,3)М_с и числом ступеней Z

2. Определяют кратность моментов при пуске:

, где

3. Определяют пиковый момент при пуске:

М₁=γМ₂

4. Если М₁≤(0,8…0,9)М_к, строят  пусковую диаграмму.

5. Если не выполняется вышеуказанные условия, то задаются другими значениями.

Пуск АД с КЗ ротором

1. Прямое включение в сеть.

2. Переключение со «звезды» на «треугольник» (I_п↓ в 3 раза)

3. автотрансформаторный пуск.

4. Ад с улучшенными пусковыми свойствами.

Торможение АД.

Противовключение – режим, при котором поле статора и ротора вращаются в разные стороны.

1. Работающий ЭД нужно быстро затормозить.

Пусть Ад работает в точке «а». Изменили порядок следования фаз,→магнитное поле статора стало вращаться в другую сторону со скоростью – ω₀, →АД переходит на характеристику, соответствующую переключению фаз.

У ротора инерция, →АД переходит с той же скоростью ω₁ на продолжение характеристики, соответствующей ω₀.

Момент становится тормозным; под действием М_т АД интенсивно тормозится. В точке «с» Ад нужно отключить от сети, иначе будет реверс.

2. Тормозной спуск грузов АД.

Ад включен на подъем.

АД будет разгоняться в точку «f» ( в сторону большего момента) на опускание груза.

, М_с>М, разгон до точки «f», т.к. в точке «f» М_с=М,→ . Груз будет опускаться с постоянной скоростью. АД работает в точке «f» со скоростью –ω₂

Рекуперативное торможение.

Осуществляется, если ротор вращается с большой скоростью, но в ту же сторону (т.е. в сторону вращения магнитного поля статора).

1. Тормозной спуск грузов.

АД включают на опускание груза (точка «а»). →разгон в двигательном режиме по «ab». В точке «b» М=0, (+), ↑ω→ω>ω₀,→генераторное торможение, т.к. М сменил знак и стал М_т. В точке с М=М_с, →АД вращается со скоростью –ω₁.

2. При переходе 2-х скоростного Ад с высокой скорости на низкую.

. АД работает в точке «а» с нагрузкой М_с. АД переключили, сделав р=2.

Динамическое торможение

Отключают от сети ~I и подключают к источнику постоянного