Что такое режим опрокидывания асинхронного двигателя

Справочная информация

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ЧАСТОТЫ

МОЩНОСТЬ :
Как правило, мощность инвертора подбирается равной мощности электродвигателя. Это правило распространяется на электродвигатели с номинальным количеством оборотов 1500 и 3000 оборотов в минуту. При использовании других электродвигателей или в некоторых особых случаях применения выбор преобразователя частоты (инвертора) должен соответствовать следующему условию: номинальный выходной ток преобразователя частоты (инвертора) должен быть не меньше номинального тока электродвигателя.

НАПРЯЖЕНИЕ И ФАЗНОСТЬ ПИТАНИЯ :

Преобразователи частоты подключаются к трехфазной сети 380 вольт переменного тока. Также производятся преобразователи частоты (инверторы), рассчитанные на однофазное (двухпроводное) питание 200-240 вольт переменного тока. Как правило, это маломощные модели до 2,2 кВт. Изменение питания обычно составляет -15%/+10% от номинального напряжения питания.

УПРАВЛЕНИЕ ПО ВОЛЬТ-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ :

Управление по вольт-частотной характеристике реализует зависимость V/F=const, именуемую также V/F характеристикой и реже скалярный контроль. Такой алгоритм обеспечивает достаточное качество регулирования по скорости и применяется для управления нагрузками вентиля торного типа — двигателями насосов, вентиляторов и в других случаях, когда момент сопротивления мало меняется в установившемся режиме. Применение управления по вольт-частотной характеристике незаменимо при необходимости управлять несколькими двигателями синхронно от одного преобразователя частоты, Например в конвейерных линиях.

ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ :

Если необходимо обеспечить наилучшую динамику системы, например быстрый реверс за минимально возможное время, хорошим выбором является, так называемый, алгоритм векторного управления , фактически обеспечивающий амплитудно-фазовое управление. Этот алгоритм позволяет получить высокий пусковой момент и сохранить его до номинальной скорости асинхронного электродвигателя. Алгоритм обеспечивает высокое качество регулирования по скорости, даже при скачкообразном изменении момента сопротивления на валу. Важно и то, что векторное управление позволяет наилучшим образом обеспечить энергосбережение, т.к. преобразователь частоты (инвертор) передает в двигатель ровно столько мощности, сколько необходимо для вращения нагрузки с заданной скоростью, даже если входное напряжение больше чем 380В (например 440-460В, что часто встречается в промышленной сети). Экономия электроэнергии особенно заметна на мощных двигателях 11кВт и выше. В зависимости от применения достигается экономия энергии до 30%, а в некоторых случаях до 60%.

Различают СЕНСОРНЫЙ или ПОЛНЫЙ ВЕКТОРНЫЙ КОНТРОЛЬ и БЕССЕНСОРНЫЙ ВЕКТОРНЫЙ КОНТРОЛЬ.

Сенсорный векторный контроль позволяет точнее регулировать скорость асинхронного электродвигателя посредством датчика скорости (энкодера), установленного на двигателе, и устанавливаемой на преобразователе частоты (инверторе) плате обратной связи.

ПИД-РЕГУЛЯТОР :

Преобразователи частоты (инверторы) обычно имеют встроенный ПИД-регулятор (Пропорциональная-Интегральная-Дифферинциальная составляющая). Преобразователь изменяет скорость вращения двигателя таким образом, чтобы поддерживать на заданном уровне определенный параметр системы (расход, скорость, уровень, давление, температура и т.д.) благодаря поступлению аналогового сигнала 0-10В или 4-20мA с датчика. Наличие встроенного ПИД — регулятора позволяет упростить систему управления и не использовать внешних регуляторов.

ВЫХОДНАЯ ЧАСТОТА :

Значение выходной частоты определяет, в каком диапазоне может изменяться выходная частота напряжения преобразователя частоты. Например, если электродвигатель, имеет номинальную частоту питающей сети 50 Гц и номинальное количество оборотов 1500 в минуту, то при подаче на него частоты 100 Гц он будет вращаться в 2 раза быстрее, то есть, 3000 об/мин. Следует отметить, что работа на низких оборотах и оборотах значительно выше номинальных может привести к перегреву электродвигателя.

КОЛИЧЕСТВО АНАЛОГОВЫХ/ДИСКРЕТНЫХ ВХОДОВ :

Для сопряжения преобразователя частоты с системой управления требуются аналоговые и/или дискретные (цифровые) входы. Чем больше входов, тем проще сопрягать преобразователь частоты с внешней системой управления.

ТОРМОЗ ПОСТОЯННОГО ТОКА :

Для осуществления более быстрого торможения в одну из фаз двигателя подается постоянный ток. Взаимодействие магнитного поля в этой фазе с магнитным полем ротора позволяет остановить двигатель значительно быстрее, чем при самовыбеге или при торможении уменьшением напряжения (управляемом выбеге). Преобразователи частоты мощностью 7,5 кВт и ниже обычно оснащены встроенным тормозным резистором. Тормозной резистор с устройством торможения является дополнительной опцией для преобразователей частоты большей мощности.

ПАРАМЕТРЫ НАСТРОЙКИ РАБОТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ:

Большое количество параметров настройки дает пользователю возможность более гибко настраивать преобразователь частоты для решения своих задач.

МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ :

Данную функцию удобно использовать в технологических задачах, когда заранее известны несколько фиксированных скоростей. Наличие большого количества установок скорости, которые можно выбрать соединением сигнальных входов преобразователя, представляется интересным большому количеству пользователей.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ :

Преобразователь частоты (инвертор) позволяет экономить на непроизводительных затратах энергии, кроме того, он имеет функцию энергосбережения. Эта функция позволяет при выполнении той же работы экономить дополнительно от 5 до 60% электроэнергии путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД.

В режиме энергосбережения преобразователь частоты автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку и снижает выходное напряжение. Таким образом, снижаются потери на обмотках двигателя, и увеличивается его КПД.

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РЕЗОНАНСА :

В случаях возникновения резонанса в механической системе преобразователь частоты обходит резонансную частоту.

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОПРОКИДЫВАНИЯ РОТОРА :

Функция предотвращения опрокидывания ротора или функция ограничения момента работает в трех режимах — при разгоне, при торможении и во время работы. При разгоне, если задано слишком большое ускорение и не хватает мощности, преобразователь автоматически продлевает время разгона. При торможении функция работает аналогично. При работе эта функция позволяет в случае перегрузки вместо аварийной остановки продолжить работу на меньшей скорости.

РАБОТА В РЕЖИМЕ ПОДХВАТА РАБОТАЮЩЕГО ДВИГАТЕЛЯ :

В случаях пуска преобразователя частоты (инвертора) при вращающейся нагрузке для предотвращения опрокидывания применяется функция поиска скорости или функция подхвата работающего двигателя. При ее использовании преобразователь частоты (инвертор) при пуске определяет скорость вращения нагрузки и начинает регулирование не с нуля, а с этой скорости.

ФУНКЦИИ ЗАЩИТЫ :

Преобразователи частоты обеспечивают защиту самого преобразователя частоты и электродвигателя. Набор функций защиты определяется моделью преобразователя частоты (инвертора).

v функции защиты двигателя:

токовая защита мгновенного действия;
токовая защита двигателя от перегрузки по току;
защита двигателя от перегрева.

v практически все преобразователи частоты (инверторы) имеют ниже перечисленные функции самозащиты:

от замыкания выходных фаз;
от замыкания выходных фаз на землю;
от перенапряжения;
от недонапряжения;
от перегрева выходных каскадов.

v к дополнительным функциям защиты преобразователей частоты можно отнести следующие:

от пропадания фазы на входе
от ошибок передачи данных
ошибка пропадания фаз на выходе

Комплектный выпрямительно-инверторный преобразователь КВИП

Мы работаем
по всей России

Значительное количество производственных механизмов, укомплектованных асинхронными двигателями с фазным ротором (АДФР) нуждаются сегодня в модернизации электропривода. Наиболее распространенный тип такого привода – так называемые резистивные роторные станции – морально и физически устарели. Экономическая выгода от установки новых резистивных станций на первый взгляд очевидна ввиду относительно небольшой стоимости. Однако, короткий срок службы коммутирующих контакторов и необходимость в постоянном обслуживании – это потеря денежных средств в дальнейшем. К.п.д. таких приводов также очень низкий, и для механизмов, требующих постоянного регулирования скорости дополнительные затраты на электроэнергию оказываются значительными.

Читать еще: Шуршит двигатель 2106 что это такое

Наиболее перспективным решением на сегодня является установка Асинхронно-Вентильного Каскада (АВК). Такие преобразователи работают в рекуперативном режиме, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия.

Область применения преобразователей с асинхронно-вентельным каскадом:

шахтные вентиляторы, конвейеры;
дробилки, мельницы;
вращающиеся печи, воздуходувки, тягодутьевые установки цементных заводов;
электроприводы механизмов собственных нужд электростанций;
насосы водоснабжения коммунальных систем;
лебедки, роторы, насосы буровых установок;
конвейеры большой производительности и большой длины;
механизмы приводов ковочно-штамповочных прессов, ножниц, листогибочных машин, волочильных станов, канатных машин и пр.

НПП «РУМИКОНТ» совместно с ЧАО «Донецкая инжиниринговая группа» была разработана серия комплектных преобразователей АВК КВИП (Комплектный выпрямительно-инверторный преобразователь) для двигателей мощностью от 10 кВт до 4000 кВт.

Принцип действия АВК заключается в следующем. Напряжение, генерируемое ротором асинхронного двигателя, выпрямляется выпрямителем (В), после чего инвертируется обратно в сеть инвертором (И). Роторная станция, изображенная на рисунках 1 и 2, может служить в качестве резерва. Также она может быть использована для начального запуска асинхронного двигателя в случаях, когда диапазон регулирования скорости ограничен 30. 60 % от номинального значения. Такая схема позволяет уменьшить установленную мощность трансформатора (Тр) на 30. 40 %.

Рис. 1. Типовая функциональная схема АВК для АДФР 6(10)кВ

Рис. 2. Типовая функциональная схема АВК для 0,4кВ

Для сети 0,4 кВ в качестве согласующего с сетью элемента вместо трансформатора (Тр) может использоваться сетевой реактор (Р).

Подбор дополнительного оборудования (выключатели, коммутирующие элементы), осуществляется индивидуально для каждого проекта.

Асинхронно-вентельный каскад (как и роторные станции) позволяет осуществлять одноквадрантное регулирование. Управление в 3-м квадранте (-ω, -М (рисунок 3)) можно осуществить только путем изменения направления вращения поля статора. Для этой цели используются контакторные или тиристорные реверсоры. Снижение скорости, при этом, обычно осуществляется при помощи устройства динамического торможения. Недостатком такого способа торможения является нелинейность динамической характеристики асинхронного двигателя в этом режиме (зависимость скорости вращения от тока торможения).

Рис. 3. Диаграмма управляемости

Решить данную проблему позволяет использование АВК с тиристорным выпрямителем в роторной цепи. В этом случае для торможения используется энергия сети. Функциональная схема такой установки приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Типовая функциональная схема АВК для сети 6(10) кВ с возможностью торможения

Как видно из рисунка 4, для возможности осуществления тормознго режима асинхронный двигатель должен быть оснащен датчиком положения, обеспечивающим синхронизацию выпрямителя с роторным напряжением.

Кроме возможности осуществлять тормозной режим, данная схема позволяет работать в определенном диапазоне скорости в 3-м квадранте без переключения направления поля. Данная возможность может быть полезна при выполнении так называемых «посадочных» операций в установках шахтного подъема, так как исключается необходимость переключать высоковольтный реверсор для точного позиционирования клети.

Для проверки режимов функционирования и управляемости асинхронно-вентельного каскада НПП «РУМИКОНТ» совместно с ЧАО «Донецкая инжиниринговая группа» был изготовлен преобразователь КВИП-800/1050-2-6-50-1100-1-3-П-003-УХЛ4.

Данное исполнение КВИП состоит из трех частей:

шкаф силовой (ШС);
шкаф с реактором (ШР);
шкаф управления (ШУ).

Внешний вид силового шкафа и шкафа управления представлен на рисунке 5. Силовой блок показан на рисунке 6.

Рис. 5. КВИП шкаф силовой, шкаф управления

Рис. 6. КВИП силовой блок

Были проведены испытания на функционирование, подтвердившие управляемость электропривода во всех четырех квадрантах. При испытаниях использовался асинхронный двигатель с фазным ротором мощностью 250 кВт (660 В, 250 А).

Конструкция

Конструктивно КВИП выполнен в виде металлических шкафов. Обслуживание шкафов одностороннее. Компоновка свободная.

Охлаждение силового шкафа – воздушное принудительное от встроенных вентиляторов (включение вентиляторов при нагреве силового блока до температуры выше критической). В силовом шкафу для отвода тепла от полупроводниковых приборов используются охладители на основе тепловых труб.

Ввод кабелей в силовой шкаф производится через днище шкафа.

На дверях шкафов установлены стрелочные измерительные приборы. Световая индикация положения силовых коммутационных аппаратов, кнопки местного управления силовыми коммутационными аппаратами, ключ выбора режима управления силовыми коммутационными аппаратами «Местное — Дистанционное» и пультовый терминал.

Силовые цепи

Шкаф силовой состоит из выпрямителя, инвертора и вакуумных трехфазных контакторов. Кроме того, в состав силового шкафа входят измерительные шунты и цепи защиты от перенапряжений.

Тиристорный выпрямитель предназначен для выпрямления переменного тока ротора в постоянный при разгоне асинхронного двигателя и инвертирования ЭДС сети через ротор асинхронного двигателя при торможении. Переменный ток ротора имеет изменяющуюся амплитуду и частоту.

Тиристорный инвертор осуществляет инвертирование (рекуперацию) энергии скольжения ротора в сеть при разгоне асинхронного двигателя и стабилизации скорости вращения и работает в режиме выпрямителя при формировании ЭДС для режима торможения асинхронного двигателя.

Для защиты тиристоров от перегрузки и сверхтоков при аварийных режимах служат предохранители, включенные в фазные цепи ротора и инвертора. Конструктивно предохранители расположены в нижней части силового шкафа в доступном для их замены месте. Контроль состояния предохранителей осуществляется автоматически системой управления.

В цепи выпрямленного тока АВК для сглаживания пульсаций и обеспечения непрерывности тока последовательно включены два сглаживающих дросселя типа CРОС (L=2 мГн, Idн =600 А).

Система датчиков

В КВИП применены следующие датчики параметров:

контроль выпрямленного тока осуществляется при помощи модуля датчика тока L0501. В качестве первичного измерителя используется шунт 1000А/75 мВ;
контроль выпрямленного напряжения осуществляется модулем датчика напряжения S0502. Сигнал на вход датчика поступает с резистивного делителя L0002;
контроль наличия (уровня) сетевого напряжения на входе инвертора осуществляется модулем L2903;
контроль режима работы выпрямителя (обнаружение вышедших из строя тиристоров, выявление режима опрокидывания) осуществляется за счет алгоритмической обработки сигналов, снимаемых с датчиков тока L0501, получающих сигналы от шунтов 1000А/75 мВ, установленных в фазах «А» и «В» роторной цепи;
выявление режима опрокидывания инвертора и выпрямителя в режиме инвертора осуществляется путем алгоритмической обработки сигналов, снимаемых с датчиков запирания мостов (ДЗМ);
синхронизация с питающей сетью осуществляется модулем синхронизации L2903 (установлен в шкафу управления);
синхронизация с напряжением роторной цепи осуществляется путем обработки сигнала с энкодера (угол поворота);
контроль температуры тиристоров (корпусов) осуществляется при помощи датчиков, расположенных непосредственно в силовом блоке. Информация о температуре тиристора передается в управляющий контроллер через формирователь импульсов соответствующего тиристора.
датчик наличия дуги расположен в силовом шкафу.

Читать еще: Генератор обороты двигателя автомобиля

Система управления КВИП

Система управления, реализованная на базе промышленного контроллера MIK-08. Программное обеспечение контроллера создано с помощью среды разработки встраиваемых приложений EAT-Eсlipse.

Рис. 7. Фрагмент проекта системы управления КВИП в среде EAT-Eсlipse

Функций системы управления:

прием сигнала управления основным параметром и коммутационными устройствами (оперативное управление) от системы управления верхнего уровня;
формирование и выдача сигналов состояния коммутационных аппаратов, состояния (готовности устройств КВИП к работе) в систему управления верхнего уровня;
управление тиристорными мостами (выпрямителем и инвертором);
регулирование параметров: скорости, тока ротора;
выявление аварийных режимов и формирование сигналов отключения вакуумных выключателей;
диагностика состояния и управление сигнализацией состояния устройств КВИП и режимов работы;
организация связи (обмена информацией) между контроллером системы управления и пультовым терминалом;
организация мониторинга и обеспечение режимов настройки при помощи пультового терминала;
взаимодействие с средствами управления технологическими процессами верхнего уровня.

В состав управляющего контроллера входят: собственно промышленный контроллер MIK-08, преобразователь напряжения питания 24В/5В с гальванической развязкой, узлы согласования и гальванической развязки входных и выходных дискретных сигналов, узлы нормализации и гальванической развязки входных и выходных аналоговых сигналов, узлы гальванической развязки коммуникационных интерфейсов RS-485. Конструктивно управляющий контроллер с модулем питания Н0701 (220В/24В) и пультовым терминалом Т0601 расположены в шкафу управления.

Устройства согласования (промежуточные реле, гальваническая развязка импульсов управления) расположены в шкафу управления. Формирователи импульсов L2901 расположены в силовом блоке, находящемся в силовом шкафу.

Система защиты

Система защиты служит для выявления аварийных внештатных ситуаций, происходящих в КВИП и устранения угрозы развития аварийных токов и напряжений, способных повредить электрическую машину, силовое оборудование шкафа или причинить увечья обслуживающему персоналу. По средствам выявления и ликвидации аварийных ситуаций система защиты разделена на программную и аппаратную часть. К аппаратным средствам защиты относятся устройства, работа которых не cвязана с управляющим контроллером. Срабатывание таких устройств происходит автоматически, в результате превышения измеряемой величины внутренней аналоговой уставки.

К аппаратным устройствам относятся:

Быстродействующие предохранители силового шкафа;
Герконовые датчики тока;
Предохранители, установленные в цепях блоков защит от перенапряжений;
Реле контроля напряжения собственных нужд шкафа управления КВИП;
Датчики электрической дуги BL1, установленные в силовом шкафу. Работа датчика дуги основана на принципе улавливания световой энергии дуги. В качестве светочувствительного датчика используется фототиристор типа ТФ-132-25, который включает исполнительное реле. Реле воздействует на отключение высоковольтных выключателей;
Внешние аварийные и предупредительные сигналы механизмов, входящих в состав шахтной подъемной установки.

Программные средства включают в себя:

измерения аналоговых сигналов и фиксация превышения данными сигналами «уставки» (порога) срабатывания, задаваемых в контроллере;
логическую обработку внешних и внутренних сигналов, контролирующих анормальную работу, а также логическое формирования аварийных сигналов на основе собранной информации.

Виды аварийных ситуаций, выделяемы программно или программно-аппаратно:

Снижение входного напряжения питающей сети 6 кВ — по датчику напряжения через трансформатор напряжения 6000/100 В;
Наличие синхронизирующего импульса (определяется программно);
Сбой коммутации вентилей — по датчикам состояния вентилей моста инвертора силового шкафа и пробой диодов по датчикам состояния вентилей выпрямительного моста силового шкафа;
Превышения выпрямленным током заданной уставки — определяется по датчику выпрямленного тока силового шкафа;
Превышения выпрямленным напряжением заданной уставки — определяется по датчику выпрямленного напряжения силового шкафа;
Превышение абсолютной температуры вентилей заданных уставок (1 и 2 ступени) – определяется по датчикам температуры, установленных в охладителях катодов вентилей силового шкафа с дальнейшей обработкой в модулях формирования импульсов и передачей в контроллер по интерфейсу RS-485;
Превышение среднеквадратичного значения выпрямленного тока сверх номинального значения (определяется программно).

Подробные технические характеристики серии изделий КВИП

Почему в механической характеристике асинхронного двигателя имеется точка с названием «момент опрокидывания»?

Несмотря на большое разнообразие конструкций электродвигателей, совершенно ясно, что принцип их работы всегда один и тот же. Переменное электромагнитное поле, создаваемое статорной обмоткой или обмоткой возбуждения, вступает во взаимодействие с электрическим током, проходящим в цепи ротора или в якорной цепи.

Взаимодействие поля и тока формирует электромагнитный момент, который и приводит во вращение рабочий вал двигателя. Чтобы убедиться в общности принципов работы, достаточно взглянуть на рабочие участки механических характеристик асинхронного двигателя (АД) и двигателя постоянного тока (ДПТ) параллельного или независимого возбуждения.

Это совсем разные электрические машины, но сходство характеристик может показаться удивительным. Есть лишь несколько «но». Например, в характеристике АД имеется точка, соответствующая «моменту опрокидывания». Эта точка соответствует пределу нагрузочных способностей двигателя – больше этого момента он развить не может.

В то же время, характеристика ДПТ не имеет никаких критических точек. Скорость вращения его вала просто линейно уменьшается по мере увеличения нагрузки вплоть до полной остановки при «запредельном» значении момента сопротивления.

Кстати, именно для того, чтобы исключить работу ДПТ при таких больших нагрузках, для них часто формируется так называемая «экскаваторная» искусственная характеристика, предполагающая отсечку по току якоря.

Но почему же у АД отсечка по моменту фактически имеется уже в естественной характеристике? Почему наперекор общим принципам работы, в характеристике этого двигателя имеется такой странный провал?

Все дело в особенностях работы в цепи переменного тока. Ведь электромагнитный момент создается не просто при взаимодействии поля статора и тока ротора.

В процессе участвует не весь ток, а только его активная составляющая, то есть та, которая совпадает по фазе с ЭДС ротора. Реактивная же составляющая не создает никакого момента, попусту нагружая роторную цепь.

Интересно то, что взаимное соотношение величин этих составляющих непостоянно по мере пуска двигателя. Величина реактивной составляющей зависит от реактивного (индуктивного) сопротивления ротора. Чем больше индуктивное сопротивление, тем более реактивным является ток, тем больше сдвиг фаз между ним и ЭДС.

Соотношение, позволяющее определить индуктивное сопротивление, известно давно:

X=2πfL;

Параметр L (индуктивность цепи) здесь является неизменным. Иное дело – частота f. В роторной цепи она достигает максимальной величины в первый момент пуска, когда ротор неподвижен. Это 50 герц, частота сети.

При этом, поскольку частота максимальна, то и реактивная составляющая тока достигает своего максимума. При этом момент, конечно, не особенно велик по причинам, о которых мы говорили выше. Таким образом, получается, что при больших пусковых токах любой АД обеспечивает посредственный пусковой момент.

По мере разгона ротора частота тока в нем снижается из-за того, что снижается относительная скорость вращения электромагнитного поля. Снижается и реактивная составляющая тока ротора, а это приводит к тому, что при относительно малом токе двигатель может развить больший момент.

Читать еще: Двигатель ej20 датчики температуры

По достижении током частоты в несколько герц двигатель выходит на рабочую характеристику и достигает подсинхронной скорости вращения. Но при увеличении нагрузки до момента опрокидывания скорость снова снизится до такой степени, что реактивная составляющая тока ротора начнет преобладать.

Это приведет к тому, что при растущем токе момент двигателя уже не сможет повышаться и двигатель встанет в режиме короткого замыкания.

Наличие реактивной составляющей в токе роторной цепи – это причина главного отличия между характеристиками ДПТ параллельного возбуждения и АД.

Режимы работы, основные характеристики

Важнейшим показателем электродвигателя является его номинальная мощность, т.е. та полезная мощность, которую двигатель может развивать, не перегреваясь сверх допустимой температуры при работе в определенном, обусловленным заводом-изготовителем режиме. В паспорте (на табличке) электродвигателя указывается режим работы, на который двигатель рассчитан: длительный, повторно-кратковременный или кратковременный ГОСТ 18311-72.

1.Продолжительный номинальный режим, при котором рабочий период без отключения машины продолжается длительное время, так что все части ее нагреваются до установившейся температуры, а при выключении остывают до температуры внешней среды.

2.Кратковременный номинальный режим работы, при котором длительность рабочего периода составляет 15, 30, 60 или 90 мин. При этом в рабочий период температура отдельных частей электродвигателя не успевает достигнуть установившегося значения, а в период отключения она снижается до температуры окружающей среды.

3.Повторно-кратковременный номинальный режим, при котором рабочие периоды (Трп.) чередуются с периодами отключения (паузами) (Тп). При этом температура нагрева машины в рабочий период, не достигает установившегося значения, а за время паузы не успевает снизиться до температуры окружающей среды.

Для характеристики такого режима вводится понятие продолжительности включения (ПВ), т.е ПВ% — Трп./ Трп. + Тп. 100 %.

В соответствии с ГОСТ 183-66 продолжительность включения может составлять 15, 25, 40 или 60% с продолжительностью цикла не более 10 мин. Согласно вышеуказанной классификации электротехнической промышленностью выпускаются типы электродвигателей, специально предназначенных для соответствующих режимов работы. Так, например, для повторно-кратковременного режима изготавливаются специализированные двигатели МП (крановые), МТ (металлургические) и др.

Эксплуатационные свойства электродвигателя в значительной мере определяются его механической характеристикой, т.е. зависимостью между вращающим моментом на валу (М) и скоростью вращения (n).

Точка (f) характеристики соответствует вращающему моменту двигателя при пуске (пусковой момент Мпуск), т.е в тот момент времени, когда двигатель уже включен, но еще не начал вращаться (n = 0). Точка (d) соответствует наибольшему моменту (Мmaх), который способен развивать двигатель, а точка b – номинальному (паспортному) режиму, т.е. вращающему моменту (Мн) и частоте вращения (nн), которые отвечают работе двигателя с номинальной мощностью.

Рассматривая механическую характеристику асинхронного двигателя, можно установить, что она состоит из двух принципиально отличающихся участков: участок (аd) характеристики соответствует устойчивой работе двигателя, а участок df – неустойчивой.

Двигатель при работе в номинальном режиме развивает номинальный вращающий момент (Мн), который полностью уравновешивает момент сопротивления вращению, вызванный нагрузкой.

Поскольку вращающий момент и момент сопротивления уравновешивают друг друга, то ротор двигателя вращается с постоянной частотой (nн).

При возрастании нагрузки на двигатель увеличивается момент сопротивления вращению и становится больше, чем вращающий момент двигателя. Это приведет к постепенному снижению частоты вращения. Но так как двигатель работает на участке характеристики (ad), то снижение частоты вращения ротора вызывает соответствующее увеличение вращающего момента.

Наконец, в некоторый точке с характеристики вращающий момент двигателя сравняется с моментом сопротивления на валу от нагрузки, т.е. оба момента будут вновь уравновешивать друг друга.

Двигатель при этом будет устойчиво работать с постоянной частотой вращения (nc), несколько меньшей чем (nн). Иначе будет вести себя двигатель, если он работал в точке (е) характеристики.

При увеличении нагрузки и связанным с этим снижением частоты вращения вращающий момент двигателя не увеличивается, а уменьшается. Поэтому ротор двигателя с течением времени все интенсивнее будет снижать свою частоту вращения и быстро остановится. Таким образом, участок (df) механической характеристики соответствует неустойчивой работе двигателя, т.е. двигатель на этом участке характеристики обычно уравновешенно работать не может.

Он лишь проходит этот участок в процессе разгона. Если асинхронный двигатель нагрузить так, что момент сопротивления вращению вала будет больше, чем максимальный вращающий момент (Мmах), то двигатель остановится, или, как принято говорить, опрокинется. «Опрокидывание» для двигателя весьма опасно, так как он при этом потребляет весьма большой ток, быстро нагревается и может выйти из строя. Поэтому при «опрокидывании» двигатель следует немедленно отключить. Механическая характеристика асинхронного двигателя в своей устойчивой части (участок ad) имеет очень небольшой наклон, или, как принято говорить, является весьма жесткой, т.е. частота вращения двигателя при изменении нагрузки на валу меняется мало. Это очень важное свойство, которое следует учитывать в процессе эксплуатации асинхронных двигателей. При эксплуатации асинхронных двигателей необходимо учитывать их большую чувствительность к изменению напряжения питающей сети. Даже небольшое снижение напряжения на зажимах двигателя при его работе приводит к значительному уменьшению вращающего момента, который у асинхронных двигателей пропорционален квадрату напряжения.

Например, при снижении напряжения в сети на 10% вращающий момент двигателя уменьшится почти на 20%. Если нагрузка на двигатель при этом не будет снижена, то потребляемый им ток существенно возрастет, двигатель может чрезмерно перегреться и выйти из строя. При перегрузках асинхронного двигателя, работающего при пониженном напряжении, он легко может «опрокинуться».

В случае чрезмерного повышения напряжения питающей сети у асинхронных двигателей, стальные сердечники которых обычно весьма насыщены в магнитном отношении, также существенно возрастает потребляемый ток, что также может привести к излишнему перегреву и выходу двигателя из строя.

Таким образом, при эксплуатации асинхронных двигателей очень важно, чтобы напряжение питающей сети как можно меньше отклонялось от номинального значения. Одна из особенностей асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором – большой пусковой ток, который, как правило, в 5 – 7 раз больше номинального.

Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе предохранителей, защищающих двигатели, пусковой и коммутационной аппаратуры, определении сечения проводов из условия допустимого падения напряжения при пусках двигателей, а также при определении мощности и выборе аппаратуры автоматической стабилизации напряжения и источников питания.

-107-

Дата добавления: 2017-04-05 ; просмотров: 2283 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса

Рейтинг статьи