Двигателя подключается

Существенной особенностью синхронного двигателя в отличие от асинхронного является то, что вращающий момент возникает у него в том случае, когда частота вращения ротора п равна частоте вращения п0 магнитного поля якоря. Объясняется это тем, что ток в обмотке возбуждения синхронного двигателя появляется не в результате электромагнитной индукции (как в обмотке ротора асинхронного двигателя), а вследствие питания обмотки возбуждения от постороннего источника постоянного тока.

и Ек, то ток /2 = /25+ /2К = 0В. Ток в первичной цепи + (_ /;) = 1т + (_ 4)--f- (— /;s) === ОЯ + Ж? + GL == OL. Таким образом, в первичном контуре двигателя появляется составляющая тока — I'iK = GL, обусловливающая положительную компенсацию cos ф. Если ввести добавочную э. д. с. Ек под углом — 90° к э. д. с. Ets ( 29-3, б), то это вызовет увеличение потребляемого из сети намагничивающего тока на величину — Г2к и, следовательно, отрицательную компенсацию cos ф, т. е. уменьшение коэффициента мощности двигателя.

Первый случай имеет место, например, при включении в цепь якоря двигателя, поднимающего груз, достаточно большого сопротивления #рг. Рассмотрим сначала процесс торможения в двигателе параллельного возбуждения, считая, что момент УИС = const. При включении сопротивления /?рг двигатель переходит с естественной механической характеристики 1 ( 10-18) на механическую характеристику 2, соответствующую сопротивлению /?рг. Если в момент включения этого сопротивления ток 1а ограничивается в такой степени, что вращающий момент двигателя М = См1аФ становится меньше статического момента Мс, на валу двигателя появляется отрицательный динамический момент Mj [см. формулу (10-9)] и скорость вращения двигателя начинает за-

где Rpt — добавочное сопротивление, введенное в цепь якоря для ограничения тока /„. Таким образом, ток I a изменяет свой знак на обратный, и на валу двигателя появляется тормозящий момент -М = См(-/а)Ф.

статический момент сопротивления Мс = const, то на валу двигателя появляется положительный динамический момент Mj, под действием которого скорость двигателя начинает возрастать. Пропорционально этому увеличению скорости растет обратная э. д. с. двигателя Еа, а ток /а уменьшается. Такой процесс увеличения скорости и параллельно с этим уменьшения тока /(, продолжается до тех пор, пока вращающий момент М не станет равен моменту сопротивления УИС; в этих условиях Mj = 0, и двигатель переходит на работу в новом установившемся режиме, определяемом новым значением тока /ва

а) Регулирование скорости шунтированием обмотки возбуждения. Предположим, что U = const, Мс = const и что задан ток Ia при работе нешунтированного двигателя, т. е. при разомкнутом рубильнике (автомате) Рг. При замыкании рубильника Pt режим работы двигателя резко изменяется, но так как обмотка возбуждения обладает значительной электромагнитной инерцией, то потокосцеп-ление этой обмотки и, стало быть, создаваемый ею магнитный поток Ф, и ток возбуждения стремятся остаться без изменения. Поэтому в ближайший после шунтирования момент времени ток в обмотке якоря увеличивается на величину тока в шунте /Ш1 и составляет /at == /„, + Лщ = Ли + Лиг- Следовательно, М' = СяФг (Ial -f + Ллг) == С„Ф1/\ ^> Мс, и на валу двигателя появляется положительный динамический момент Mj — М'—УИС, под действием которого двигатель начинает развивать большую скорость.

Магнитный поток Ф наводит в обмотках ротора э. д. с. Ек и Бс. На зажимах обмотки управления исполнительного двигателя появляется напряжение (Уу. Ротор двигателя начинает вращаться и через редуктор поворачивать ротор ВТСК. Когда обмотка K\Kz займет положение, при котором ее ось перпендикулярна оси магнитного потока Ф, э. д. с. этой обмотки станет равной нулю и ротор остановится. При этом ось обмотки C^C-i совпадет с осью потока Ф и вольтметр покажет максимально возможное напряжение Uc, которое и будет пропорционально гипотенузе г исходного треугольника. Угол поворота ротора определяет угловое положение гипотенузы относительно катетов.

При набросе механического момента двигателя до значения Ро' ( 10.11, б) на валу возникает тормозной избыточный момент АЛ^торм, вызывающий относительное движение ротора в сторону увеличения угла 5. После того как угол ротора превысит значение 6, на валу двигателя появляется ускоряющий избыточный момент. Относительная скорость ротора, максимальная в точке с, становится равной нулю в точке d. Двигатель начинает движение в обратную сторону. В результате затухающих колебаний около точки с двигатель переходит в новый режим работы с углом Ь\.

Защита электродвигателей означает их автоматическое отключение пуско-защитными аппаратами с целью предотвращения выхода из строя при увеличении токов в обмотках выше допустимых. Выход из строя двигателя в большинстве случаев означает полное или частичное обугливание изоляции его обмотки при нагреве обмоточного провода большим током. Большой, свыше номинального, ток в обмотке двигателя появляется при длительной перегрузке его механизмом, при заклинивании механизма, а также при несимметрии напряжений в питающих проводах, зависящих от состояния сети, т. е. при аварийных режимах в сети. Одно из первых мест среди аварийных режимов занимает обрыв фазного провода в цепи питания двигателя. Обрыв может быть на линиях высокого и низкого напряжений, при обгорании контактов или зажимов в аппаратах высокого и низкого напряжений, при повреждении кабелей или проводов питания двигателей, обгорании зажимов на самом двигателе.

Самым простым способом пуска асинхронных двигателей является прямое их включение в сеть. Однако при этом, как было выяснено, в момент пуска в цепи двигателя появляется большой пу-

Например, довольно часто применяется потенциометрическое включение двигателей, при котором якорь двигателя подключается к делителю напряжения (потенциометру), с помощью которого можно получать пониженные напряжения на выводах якоря и как следствие — пониженные частоты его вращения при достаточно «жестких» механических характеристиках. Следует заметить, что с увеличением нагрузки напряжение якоря при потенциометрическом включении снижается, a -JTO приводит к уменьшению «жесткости» характеристик.

При подаче напряжения в цепи управления включаются через размыкающие вспомогательные контакты КЛ и КУ1 цепи катушек реле РУ1 и РУ2, которые без выдержки времени отключают катушки контакторов Д"У/ и КУ2. Затем после нажатия кнопки К.нП и включения контактора КЛ статор двигателя подключается к сети, а роторная цепь его замкнута на полностью включенные дополнительные резисторы, и, как отмечалось, в начале пуска силовые контакты контакторов К.У1 и К.У2 разомкнуты. Двигатель пускается с полностью включенными резисторами, что должным образом ограничивает пусковой ток и обеспечивает необходимое

На 17-28 показана схема трехступенчатого пуска мощного высоковольтного асинхронного двигателя с фазным ротором (станция управления • П-1803). Обмотка статора двигателя подключается к сети масляным выключателем Л\ ротор разгоняется до небольшой скорости, так как в его цепь включен пусковой резистор с большим сопротивлением. Одновременно замыкается вспомогательный контакт Л масляного выключателя и подается питание на обмотку реле ускорения 1РУ, которое замыкает свой контакт, подавая питание на обмотку 1У первого контактора ускорения. Последний шунтирует первую ступень пускового резистора и замыкает с выдержкой времени свой вспомогательный контакт, включая обмотку контактора 2У. Контактор 2У шунтирует вторую ступень пускового резистора и своим вспомогательным контактом с выдержкой времени включает обмотку третьего контактора ЗУ, который шунтирует последнюю ступень пускового резистора. Одновременно контактор ЗУ своим замыкающим вспомогательным контактом осуществляет самоблокировку, а размыканием другого вспомогательного контакта отключает катушки 1РУ, 1У и 2У. Панель станции П-1803 показана на 17-29.

14.118,, На 14.18 изображена принципиальная схема управления пуском асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Обозначения на схеме: Л—намагничивающая катушка, главные и блокировочные контакты трехполюсного линейногэ контактора, с помощью которого обмотка статора двигателя подключается к сети; 1PM, 2PM—намагничивающие катушки (намагничивающая сила пропорциональна току статора) и блокировочные контакты, разрывающие цепь катушки контактора Л в том случае, если ток хотя

В электроприводах с АВК и частичным диапазоном регулирования частоты вращения ( 3.10, а) пу:к двигателя до нижней частоты вращения обеспечивается с помощью двух ступеней пусковых резисторов, включенных в роторную цепь (первая — введены резисторы Rnl, Rn2 и контакты КУ замкнуты, вторая — введен резистор /?П2 и контакты /<У7 замкнуты). При разгоне электродвигателя до частоты вращения, при которой напряжение на его кольцах становится равным номинальному напряжению преобразователя, ротор двигателя подключается к преобразователю и отключается от пусковых резисторов (контакты КЗ и KB замкнуты). Преобразователь при необходимости может обеспечить дальнейший разгон и регулирование частоты вращения двигателя.

В электроприводах с АВК и частичным диапазоном регулирования частоты вращения ( 3.10, а) пу:к двигателя до нижней частоты вращения обеспечивается с помощью двух ступеней пусковых резисторов, включенных в роторную цепь (первая — введены резисторы Rnl, Rn2 и контакты КУ замкнуты, вторая — введен резистор /?П2 и контакты /<У7 замкнуты). При разгоне электродвигателя до частоты вращения, при которой напряжение на его кольцах становится равным номинальному напряжению преобразователя, ротор двигателя подключается к преобразователю и отключается от пусковых резисторов (контакты КЗ и KB замкнуты). Преобразователь при необходимости может обеспечить дальнейший разгон и регулирование частоты вращения двигателя.

При частотном пуске обмотка статора синхронного двигателя подключается к преобразователю частоты, который изменяет частоту от нескольких герц до номинальной частоты. При частотном пуске синхронный двигатель входит в синхронизм при малых частотах. Частотный пуск удобно использовать, если преобразователь частоты можно применять для пуска нескольких двигателей.

На 16-52 показана схема трехступенчатого пуска мощного высоковольтного асинхронного двигателя с фазным ротором (станция управления П-1803), Обмотка статора двигателя подключается к сети масляным выключателем Л; ротор разворачивается до небольшой скорости, так как в его цепь включено большое пусковое сопротивление. Одновременно замыкается блок-контакт Л масляного выключателя и подается питание на обмотку реле ускорения 1РУ, которое замыкает свой контакт, подавая питание на катушку 1У первого контактора ускорения. Последний шунтирует первую ступень пускового сопротивления и замыкает с выдержкой времени свой блок-контакт, включая обмотку 16-53. Панель стан- • контактора 2У. Контактор 2У шунтирует дни П-1803 вторую ступень пускового сопротивления

Обозначения на схеме: Л — намагничивающая катушка, главные и блокировочные контакты трехполюсного линейного контактора, с помощью которого обмотка статора двигателя подключается к сети;

Исчезновение напряжения питающей сети может привести к выходу стола с направляющих. Для исключения этого предусматривают динамическое торможение двигателя, включаемое контактором торможения КТ. При исчезновении напряжения и срабатывании реле РМТ или автоматических выключателей ВА4 и ВА5 двигатель отключается от сети контакторами К'1 и К2 и к его якорю контактором КТ подсоединяется резистор динамического торможения Rr. При этом обмотка возбуждения двигателя подключается к якорю через реверсивный мост с диодами Д10 — Д13. В схеме применены схемные блокировки и сигнализация. Лампа ЛС1 сигнализирует о наличии напряжения на схеме управления электроприводом и включенном достоян и и вводного автоматического выключателя ВА1, лампа ЛС2 сигнализирует о снижении давления в системе смазки и лампа ЛСЗ указывает на включение реле цикла РЦ и работу станка в режиме цикла.

Лифты. Механизмы перемещения подавляющего большинства пассажирских лифтов, номинальная скорость которых составляет 0,7...! м/с, оборудуются двухскоростными короткозамкнутыми асинхронными двигателями. В начале перемещения (подъема или опускания) высокоскоростная обмотка асинхронного двигателя подключается контакторами к номинальному напряжению сети 380 В, что приводит к возникновению значительных знакопеременных ударных моментов из-за электромагнитных переходных процессов в асинхронной машине. Чтобы в какой-то мере обеспечить требования по ограничению ускорений в период разгона, увеличивают в 8 — 10 раз момент инерции электропривода по сравнению с собственным моментом инерции двигателя, присоединяя для этого к лебедке высокоинерционный шкив, т.е. технологически задача решается за счет механической части электропривода. Потери энергии в переходных процессах (при прямом пуске и торможении) линейно зависят от суммарного момента инерции и, следовательно, возрастают при его увеличении [32]. Задача ограничения производной ускорения, или «рывка», на начальном этапе переходного процесса не решается. При подходе к месту остановки асинхронный двигатель при незатухшем поле переключается на низкоскоростную обмотку, чтобы обеспечить режим пониженной скорости. Такое переключение сопровождается значительными ударными переходными моментами двигателя, что оказывает отрицательное влияние на механическую часть электропривода лифта, снижая ее надежность и срок службы. Таким образом, существующая система управления лифтом не удовлетворяет современным технологическим требованиям, а работа его электропривода связана с повышенным электропотреблением.

При переводе командоконтроллера из нулевого положения на положение 1 замыкается контакт ККВП, включается реверсивный контактор ВП и подается напряжение на обмотку ОНГП через регулировочный резистор 2СУП, что обеспечивает первую скорость электропривода. Далее при перемещении командоконтроллера на положения 2, 3 включаются контакторы ускорения 1УП, 2УП, которые выводят часть резистора 2СУП, что обеспечивает получение второй и третьей скоростей двигателя. На положении 4 контактором ЗУП к якорю двигателя подключается обмотка ОШГП, что обеспечивает получение четвертой номинальной скорости двигателя. При переводе командоконтроллера «Назад» через контакт ККНП подается питание на реверсивный контактор НП, что приводит к изменению направления тока в обмотке возбуждения ОНГ генератора, а следовательно, к изменению полярности на его щетках и к реверсированию приводного двигателя. При этом блок-контактом НП размыкается цепь контактора