11.Почему ДПТ ПВ не может работать в генераторном режиме с отдачей энергии в сеть?

12.Какими способами можно осуществить торможение ДПТ ПВ?

13.Перечислите основные этапы построения пусковой диаграммы ДПТ ПВ. Для чего нужна пусковая диаграмма?

14.Назовите области применения электроприводов ДПТ ПВ и ДПТ СВ.

Раздел 3. Электроприводы с двигателями переменного тока

Асинхронные двигатели нашли наиболее широкое применение в современной промышленности. В электроприводах переменного тока применяются асинхронные (АД) и синхронные двигатели (СД).

АД имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с другими типами двигателей. Основные из них следующие:

1)возможность непосредственного питания от сетей трёхфазного переменного тока;

2)простота устройства и надёжность в эксплуатации благодаря отсутствию коллектора;

3)небольшая стоимость и значительно меньшие габариты по сравнению с двигателями постоянного тока.

Для асинхронных двигателей обычно в качестве уравнения механической характеристики (формула Клосса) используется зависимость М(s),

т. е. М = 2Мк / (s /sк + sк /s),

где М – момент двигателя; s – скольжение;

sк – критическое скольжение;

Мк – критический (максимальный) момент.

Уравнение М(s) выводится на основе приближенной эквивалентной Т- образной схемы замещения асинхронного двигателя.

28

При практическом использовании механических характеристик асинхронных двигателей удобнее пользоваться выведенными без учета сопротивления обмотки статора уравнениями, которые в этом случае более просты и наглядны. Построение механической характеристики для асинхронных двигателей с фазным ротором может быть легко произведено на основании каталожных данных по упрощенной формуле Клосса, приведённой выше.

Асинхронный двигатель может работать помимо двигательного в следующих генераторных режимах: рекуперативном, противовключения, динамическоготорможения.

Регулирование скорости асинхронным двигателем может осуществляться следующими способами:

1)введением сопротивления в цепь ротора (АД с фазным ротором);

2)изменением числа пар полюсов;

3)изменением частоты питающего напряжения;

4)при помощи машинно-вентильных каскадов;

5)с помощью магнитных усилителей.

Наиболее перспективным является регулирование скорости изменением частоты питающего напряжения, этот способ в связи с разработкой полупроводниковых преобразователей частоты на базе тиристоров находит широкое применение в промышленности.

Для реализации этого способа применяются статические преобразователи частоты (ПЧ), которые могут быть разделены на две группы:

1)ПЧ без звена постоянного тока с непосредственной связью питающей сети и нагрузки (непосредственный ПЧ);

2)ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока (двухзвенные ПЧ). Основные достоинства статических ПЧ: высокий КПД системы регулирования (0,85 – 0,9), высокое быстродействие, отсутствие шума при работе.

29

Регулирование скорости АД в каскадных системах регулирования		с
вентильными преобразователями	имеет наибольшие перспективы	в

практическом применении.

Электроприводы с АД являются, в основном, главными потребителями электрической энергии. Во многих случаях при их работе имеет место недоиспользование установленной мощности АД или необоснованные завышения их мощности. Это приводит к резкому снижению энергетических показателей АД и к большим экономическим потерям.

Стремление уменьшить потери электроэнергии в асинхронных электроприводах привело к разработке систем управления, которые автоматически обеспечивают минимизацию потерь энергии или пропорционального им тока АД.

Способы пуска и торможения АД имеют сложную физическую картину процессов. Пуск электропривода с АД осуществляется следующими способами:

1.Пуск от полного напряжения сети, применяемый в следующих случаях:

а) когда это допускает мощность источника электрической энергии, от которой питается данная установка; б) когда падение напряжения в электрической сети, от которого питается

данная установка, не выходит из допускаемых норм; в) когда электродинамические усилия в электродвигателе при

непосредственном включении в сеть не являются опасными для прочности закрепления лобовых частей его обмоток и приводимого производственного механизма.

2.Пуск с симметричными активными и индуктивными сопротивлениями в цепи статора (пусковой ток ограничивается за счёт уменьшения напряжения на статоре при пуске).

30

3.Пуск через автотрансформатор в цепи статора (применяется только для высоковольтных АД большой мощности из-за большой стоимости пусковых устройств).

4.Пуск с симметричными активными сопротивлениями в цепи ротора

(только для АД с фазным ротором).

Торможение	электропривода с АД осуществляется следующими
способами:

1.Генераторное (рекуперативное) торможение с отдачей энергии в сеть (этот способ торможения возможен в том случае, если скорость двигателя окажется выше скорости вращения поля статора).

2.Торможение противовключением. Режим может быть получен двумя способами: переключением вращающегося двигателя на обратное направление путём перемены очерёдности следования фаз на статоре; под действием активного момента сопротивления производственного механизма.

3.Динамическое торможение. Для осуществления торможения АД обмотка его статора отключается от сети переменного тока и подключается к источнику постоянного тока, что приводит к возникновению в пространстве между статором и ротором неподвижного магнитного поля.

4.Однофазное торможение. Осуществляется отключением одной фазы

напряжения, приложенного к статору, и замыканием на любую другую. АД – это сложное электрическое устройство, состоящее из магнитносвязанных обмоток статора и ротора, непрерывно меняющих свое взаимное расположение в пространстве. Вследствие этого возникающие электромагнитные переходные процессы отличаются большой сложностью. Синхронные двигатели (СД) имеют более высокие энергетические показатели, чем асинхронные, и применяются в нерегулируемых электроприводах большой и средней мощности с длительным режимом работы. СД осуществляет компенсацию реактивной мощности других

31

электропотребителей, так называемый синхронный компенсатор, и является источником ёмкостной реактивной мощности, что позволяет получить экономию энергии. Характерной особенностью СД является постоянство скорости вращения ротора в синхронном режиме вне зависимости от нагрузки.

Механические свойства синхронного двигателя исследуются по упрощенной векторной диаграмме неявно-полюсной синхронной машины, на основании которой выводится уравнение для электромагнитного момента СД. Основная характеристика СД – зависимость электромагнитного момента М от угла между осью ротора и статора. При работе СД существует возможность выпадения двигателя из синхронизма при перегрузках.

Пуск СД, как правило, производится так же, как и асинхронного двигателя. Существуют системы легкого и тяжелого пуска. Кроме основных способов пуска в последнее время широко применяется пуск СД с возбудителем, который наглухо присоединен к обмотке возбуждения.

Вопросы для самопроверки

1.В чём основные преимущества электроприводов переменного тока перед постоянными?

2.В каких режимах может работать АД?

3.В чём состоит различие между упрощённой и уточнённой формулами Клосса для АД?

4.Перечислите основные способы регулирования скорости АД.

5.В чём заключается особенность торможения АД и СД?

6.Какие способы регулирования скорости АД обеспечивают постоянную допустимую мощность, а какие – момент?

7.Перечислите основные способы пуска АД.

32