АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ ТОРМОЗНЫХ. РЕЖИМАХ

Рассмотренные характеристики п — f (М) относятся к слу­чаю, когда двигатель преодолевал момент нагрузки и вращался в направлении момента, развиваемого двигателем, т е. момент и скорость имели положительные значения. Однако при выпол­нении технологических операций часто требуется тормозной режим работы двигателя, когда момент, развиваемый двигателем, направлен против вращения якоря. Например, в электроприводе кранов при спуске тяжелых грузов момент от груза может преодо­леть трение в механизме лебедки и опускание груза будет проис­ходить с ускорением. Чтобы обеспечить опускание груза с по­стоянной скоростью, применяют торможение В целях увеличе­ния производительности механизмов и форсирования произво­димых ими операций предусматривается быстрая остановка механизмов. Это достигается также торможением.

В зависимости Ьт соотношения между направлениями момента двигателя и нагрузки и направлением вращения двигателя раз­личают следующие режимы работы двигателя:

1. Двигательный. Двигатель преодолевает момент нагрузки и вращается в направлении момента, развиваемого двигателем. Характеристики расположены в I квадранте.

2. Динамическое торможение. Двигатель вращается по инер­ции или под действием потенциального момента электропривода и при наличии магнитного потока развивает тормозной момент. Характеристики расположены во II квадранте.

3. Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть (реку­перативное торможение). Если скорость двигателя выше скоро­сти идеального холостого хода п0, то двигатель работает в гене­раторном режиме и развивает тормозной момент. Характеристики расположены во II квадранте.^

4. Торможение - противовключением. Двигатель включен для положительного направления вращения, а якорь под действием момента нагрузки или сил инерции вращается в противополож­ную сторону. Характеристики расположены в IV квадранте.

Рассмотрим механические характеристики при тормозных режимах работы двигателя.

Динамическое торможение

При динамическом торможении якорь двигателя отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление Rr. Обмотка возбуждения остается включенной в сеть, создавая магнитный поток Ф (рис. 19, а). Якорь двигателя под действием сил инерции (или под действием момента нагрузки) вращается в магнитном поле в направлении двигательного режима (скорость положи­тельна). Проводники якоря пересекают при этом ’магнитные силовые линии и в них наводится электродвижущая сила Е, направление которой определяется правилом правой руки. Ток в проводниках якоря /т проходит под действием этой э. д. с. в том же направлении, т. е. двигатель работает в генераторном режиме. Применяя правило левой руки, получим, что на проводники якоря действуют силы F, которые создают тормозной момент МТ.

Уравнение электрического равновесия при динамическом тор­можении для установившегося режима работы

О = £-f /т(/?я + /?т) = С£л + /т(Яя + Ят). ^ (11.54)

Тормозной ток /т = — г, Е п = — б~Г 5~ ■ т- е - меняет свое

і» Я ~т *Т “Г Кт

направление, а следовательно, меняет направление и момент (—лу = СМ (—/т).

Уравнение механической характеристики динамического тор­можения

(II 55)

л = А±А.(_/т)

Таким образом, механические характеристики п — f (Мт) динамического торможения при данных значениях У? т представ­ляются прямыми, проходящими через начало координат (рис. 19, б), и располагаются, как отмечалось, во II квадранте Как видно

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ ТОРМОЗНЫХ. РЕЖИМАХ

Рис 19 Схема (б) двигателя торможен ии

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ ТОРМОЗНЫХ. РЕЖИМАХ

включения (а) и механические характеристики независимого возбуждения при динамическом

из характеристик, динамическое торможение эффективно только при высоких скоростях. При малых скоростях (п ^ 0) тормозной момент практически отсутствует Крутизна характеристик умень­шается с уменьшением іR,

При динамическом торможении кинетическая энергия, запа сенная в движущихся частях электропривода, превращается в тепло, выделяемое в тормозном сопротивлении и обмотке якоря при прохождении тормозного тока /г

Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть

Такой режим имеет место при скоростях вращения двигателя а больше скорости идеального холостого хода п0 В этом случае электродвижущая сила (Е = сЕп) больше напряжения, питаю­щего якорь (U = сЕп0), и ток якоря меняет свое направление

, U — Е Е — U °е^п rto) m

49

Rn ~ r; '

4 В Д Афанасьев

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ ТОРМОЗНЫХ. РЕЖИМАХ

п =

Рис 20 Механические характеристики гене­раторного торможения с отдачей энергии в сеть

Яя

СЕ°М

+

Значит, и момент, развиваемый двигателем, имеет отрица-
тельное значение: (■—Мт) = (—/т), т. е. имеем тормозной

режим работы (Ми / отрицательны при положительном п). Дви-
гатель при этом работает в генераторном режиме и отдает энер-

гию в сеть, обеспечивая пи-
тание других потребителей.

Уравнение механической
характеристики для генера-
торного торможения с отда-
чей энергии в сеть при п >п0
в учетом знака момента име-
ет вид

При Мт = 0 скорость дви­гателя п — п$. Это значит, что механическая характери - является продолжением ме­

(11.57)

U

ханической характеристики двигательного режима,(рис. 20).

етика генераторного торможения

Торможение противовключением

Такой режим хорошо иллюстрировать на примере подъема груза'при включении в цепь якоря большой величины сопротив­ления R (рис. 21, а). Искусственная механическая характери­стика 1 приведена на рис. 21, б, Как видно из характеристики, момент Mq на валу двигателя от груза Q больше пускового момента двигателя Мп. Поэтому груз под действием веса начнет опускаться, т. е. якорь двигателя будет вращаться в противоположную сто­рону относительно положительного направления вращения вклю­ченного двигателя.

Уравнение электрического равновесия в этом случае

U = cB( — n) + Ia(Rn+R), (П.58)

а ток главной цепи

'■-ёйг - • (П-59)

При этом направление тока сохраняет свой знак для двига­тельного режима. Значит, момент, развиваемый двигателем (М — - т= см1я), положителен, но по отношению к отрицательной ско­рости якоря он будет тормозным моментом. Опускание груза будет происходить при установившемся режиме со скоростью —ПА (рис. 21, б).

Механическая характеристика для режима ’противовключения описывается тем же уравнением, что и для двигательного режима,

R A R

но для этого режима —— М > н и скорость вращения имеет

СЕСМ

отрицательное значение Механи1 ская характеристика распо­ложена в IV квадранте. Мощность і чтерь в сопротивлениях якор­ной цепи, кВт Р = 1 (Ря + /?) ] Г3.

Подставляя в это выражение зі ічение /я из уравнения (II 59), получим

Р ■= (/?, + R) 10-’ = UIJ I 3 |-£/я10-8 кВт (II 60)

АЯ ~ J

Таким образом, в режиме nj ігивовключения к двигателю подводится энергия со стороны с ти (Рс = Шя10“3) и со сто­роны вала двигателя (Рв = Г/,,10 ') и вся эта энергия расхо­дуется на нагрев сопротивлений якорной цепи

Режим противовключения час і о используют в механизмах для быстрого торможения или реверсирования Этот режим, обеспечивается при вращении якоря в магнитном потоке, созда­ваемом обмоткой возбуждения, и менением полярности питаю­щего напряжения якорной цепи с одновременным введением добавочного сопротивления в яко] ную цепь Тогда, если двига­теле работал на естественной характеристике в точке В (см. рис. 21, б), он переходит на работ по характеристике 2. Э. д с.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ ТОРМОЗНЫХ. РЕЖИМАХ

двигателя совпадает с направлением напряжения новой поляр­ности. Направление тока (момента) при этом изменяется, а про­должающееся по инерции вращение имеет прежнее положитель­ное направление. Так как момент двигателя направлен против вращения, то он является тормозным и его изменение с умень­шением скорости определяется характеристикой 2. Двигатель работает в генераторном режиме. Величина тока якоря до момента

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ ТОРМОЗНЫХ. РЕЖИМАХ

п =

Рнс 20 Механические характеристики гене­раторного торможения с отдачей энергии в сеть

U

■ м.

+

Значит, и момент, развиваемый двигателем, имеет отрица-
тельное значение: (•—УИТ) = (—/т), т. е. имеем тормозной

режим работы (Ми / отрицательны при положительном п). Дви-
гатель при этом работает в генераторном режиме и отдает энер-

гию в сеть, обеспечивая пи-
тание других потребителей.

Уравнение механической
характеристики для генера-
торного торможения с отда-
чей энергии в сеть при п >п0
в учетом знака момента име-
ет вид

СЕ°М

При Мт = 0 скорость дви­гателя п — п0. Это значит, что механическая характери - является продолжением ме­

ханической характеристики двигательного режима,(рис. 20).

етика генераторного торможения

(11.57)

Ля

Торможение противовключением

Такой режим хорошо иллюстрировать на примере подъема груза'при включении в цепь якоря большой величины сопротив­ления R (рис. 21, а). Искусственная механическая характери­стика 1 приведена на рис. 21, б. Как видно из характеристики, момент MQ на валу двигателя от груза Q больше пускового момента двигателя Мп. Поэтому груз под действием веса начнет опускаться, т. е. якорь двигателя будет вращаться в противоположную сто­рону относительно положительного направления вращения вклю­ченного двигателя.

Уравнение электрического равновесия в этом случае

U = cB{ — n) + I,(R я+Я), _ (II.58)

а ток главной цепи

'■-ёйг - • (П-59)

При этом направление тока сохраняет свой знак для двига­тельного режима. Значит, момент, развиваемый двигателем (М —

См1 я)> положителен, но по отношению к отрицательной ско­рости якоря он будет тормозным моментом. Опускание груза будет происходить при установившемся режиме со скоростью —пА (рис. 21, б).

Механическая характеристика для режима 'противовключения описывается тем же уравнением, что и для двигательного режима,

DIO

но для этого режима —— М > „и скорость вращения имеет

отрицательное значение Механи1 ская характеристика распо­ложена в IV квадранте. Мощность і чтерь в сопротивлениях якор­ной цепи, кВт Р — 1 (Ra + R) ] Г3.

Подставляя в это выражение зі ічение /я из уравнения (II 59), получим

Р ■= (/?, + R) 10-’ = UIJ I 3 |- £/я10~3 кВт (II 60)

ДЯ ~ К

Таким образом, в режиме nj ігивовкліочения к двигателю подводится энергия со стороны с ти (Рс = UIn 10“3) и со сто­роны вала двиїателя (Рв= £7Я10 ') и вся эга энергия расхо­дуется на нагрев сопротивлений якорной цепи

Режим противовключения час ю используют в механизмах для быстрого торможения или реверсирования. Этот режим, обеспечивается при вращении якоря в магнитном потоке, созда­ваемом обмоткой возбуждения, и менением полярности питаю­щего напряжения якорной цепи с одновременным введением добавочного сопротивления в яко] иую цепь Тогда, если двига­теле работал на естественной характеристике в точке В (см. рис. 21, б), он переходит на работх по характеристике 2. Э. д с.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ ТОРМОЗНЫХ. РЕЖИМАХ

двигателя совпадает с направлением напряжения новой поляр­ности. Направление тока (момента) при этом изменяется, а про­должающееся по инерции вращение имеет прежнее положитель­ное направление. Так как момент двигателя направлен против вращения, то он является тормозным и его изменение с умень­шением скорости определяется характеристикой 2. Двигатель работает в генераторном режиме. Величина тока якоря до момента

остановки двигателя определяется суммой питающего напряже­ния и э. д. с. двигателя. При скорости, равной нулю, двигатель может быть отключен, если необходима его остановка. Как видно из характеристики, в отличие от динамического торможение противовключением обеспечивает интенсивное торможение и при малых значениях скорости вращения.

ЇЇ

Генераторный

режим

I

Двигательный 1„0 режим

На рис. 22 дано графиче-

ское изображение механических характеристик двигателя неза­висимого возбуждения при раз­личных режимах работы.

Режим противовключенид' Ш

Ш

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

ЧАСТОТНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

■Ч- В случае подачи на вход разомкнутой одноконтурной системы гармониче­ского колебания синусоидального типа с угловой частотой ш (для удобства сину­соидальную функцию, изображаемую на комплексной плоскости вектором, за­меняют показательной функцией с …

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ

В замкнутых системах автоматического управления под дей­ствием различных возмущений возникает переходный процесс, характеризующий переход системы из одного установившегося состояния к другому. Характер переходного процесса зависит от свойств и характеристик системы, …

ТИРИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Электромашинные преобразователи частоты включают вра­щающиеся электрические машины, имеют механический метод управления частотой, громоздки в своем исполнении. Развитие силовой полупроводниковой техники привело к созданию регули­руемых электроприводов переменного тока, получающих питание от …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.