Генераторного торможения

В качестве примера использования генераторного преобразователя рассмотрим принцип действия индукционного тахометра для измерения частоты вращения. Якорь маломощной магнитоэлектрической машины (генератора постоянного тока, см. § 9.7) соединен с валом испытуемой рабочей машины непосредственно или через редуктор. Индуктированная в якоре ЭДС прямо пропорциональна частоте вращения вала (? s n). Шкала вольтметра, присоединенного к выводам якоря, может быть от-

где S — действующая площадь пластин конденсатора; е — диэлектрическая проницаемость; а — расстояние между пластинами. Измеряемая величина может влиять на действующую площадь пластин S, на расстояние между пластинами а и диэлектрическую проницаемость е. На 8.28, а показан емкостный преобразователь с переменным зазором, на 8.28, б — емкостный преобразователь с переменным диэлектриком. Последний можно, в частности, использовать для измерения уровня жидкости. Емкостные преобразователи нашли практическое применение для измерения малых перемещений. Примером простейшего генераторного преобразователя может служить термопара. При нагревании термопары на ее зажимах появляется э. д. с,, величина которой зависит от температуры. Под действием этой э. д. с. в цепи термопары возникает ток, величину кото-

В общем случае преобразователь любой физической величины может быть представлен как четырехполюсник со сторонами разной физической природы и описан системой уравнений (2.13). С учетом выражения (2.15) для входного сопротивления эквивалентная схема генераторного преобразователя может быть представлена, как на 2.2, где Ри — источник входной силы, имеющий внутреннее сопротивление ZH.

2.2. Эквивалентная схема генераторного преобразователя.

Уравнения (2.13), а также дифференциальное уравнение (2.27) полностью описывают работу генераторного преобразователя с обобщенными входными и выходными параметрами. Для использования этих уравнений при оценке работы реальных преобразователей тех или иных физических величин прибегают к методу аналогий, основанному на аналогии между обобщенными силами, перемещениями, скоростями и сопротивлениями и соответствующими им электрическими, механическими, магнитными и тепловыми величинами (табл. 2.1). В табл. 2.1 приняты следующие обозначения: р — удельное электрическое сопротивление; рт — плотность тела; /^, St — длина и площадь поперечного сечения цепи соответствующей физической природы; г — радиус цилиндрической трубы; ц — динамическая вязкость среды; w — количество витков; v — скорость распространения

Уравнения емкостного генераторного преобразователя ( 7.1) могут быть получены исходя из следующих соображений.

Из последнего выражения следует, что коэффициент преобразования &0 емкостного генераторного преобразователя является линейной функцией приложенного напряжения (заряда на обкладках конденсатора). Действительно,

Простейшая магнитная цепь, состоящая из магнитопровода 1 и воздушного зазора 8, изображена на 9.1, а. Намагничивающая сила FH создается здесь с помощью намагничивающей обмотки 2 с числом витков w. Основные параметры такой магнитной цепи могут быть определены, если воспользоваться выводами, полученными для обобщенного генераторного преобразователя. В частности, представив рассматриваемую магнитную цепь в виде эквивалентного четырехполюсника ( 9.1, б) и использовав (2.13), получим:

Заметим, что выполнение условия согласования сопротивлений, при котором обеспечиваются наивысшая чувствительность и помехозащищенность, далеко не всегда может быть осуществлено. Дело в том, что при сопряжении измерительных устройств должны выполняться еще и другие условия, зачастую противоречащие условию согласования сопротивлений. Например, при измерении э. д. с. генераторного преобразователя с помощью вольтметра должно выполняться условие Rv ~ RH ^> Я; как условие получения минимальной методической погрешности измерения, значение которой

Заметим, что выполнение условия согласования сопротивлений, при котором обеспечиваются наивысшая чувствительность и помехозащищенность, далеко не всегда может быть осуществлено. Дело в том, что при сопряжении измерительных устройств должны выполняться еще и другие условия, зачастую противоречащие условию согласования сопротивлений. Например, при измерении э. д. с. генераторного преобразователя с помощью вольтметра должно выполняться условие Rv = RH ^ RI как условие получения минимальной методической погрешности измерения, значение которой

В качестве примера использования генераторного преобразователя рассмотрим принцип действия индукционного тахометра для измерения частоты вращения. Якорь маломощной магнитоэлектрической машины (генератора постоянного тока, см. § 9.7) соединен с валом испытуемой рабочей машины непосредственно или через редуктор. Индуктированная в якоре ЭДС прямо пропорциональна частоте вращения вала (? = п). Шкала вольтметра, присоединенного к выводам якоря, может быть от-

Участок механической и угловой характеристик правее оси ординат соответствует двигательному режиму работы, левее оси ординат — режиму рекуперативного (генераторного) торможения. Для перевода синхронного двигателя в режим рекуперативного торможения необходимо, чтобы момент сопротивления изменил свой знак, т. е. стал двигательным. Под действием этого момента ротор начинает ускорять свое движение, уменьшая угол 9 до нуля и далее до отрицательных значений, при которых двигатель начинает отдавать энергию в сеть.

Применительно к приводу спуско-подъемного агрегата использование приводного электродвигателя для торможения возможно в режиме динамического или генераторного торможения в сочетании с динамическим, используемым в период замедления. Торможение противовключением требует большого расхода энергии и экономически не может быть оправдано.

возможность использования генераторного торможения для уменьшения времени перехода с большей частоты на меньшую; отсутствие систем регулирования частоты вращения, требующих дополнительного помещения и снижающих надежность электропривода.

Существует три главных способа электрического торможения асинхронных двигателей: а) режим противовключения или режим электромагнитного тормоза, б) режим генераторного торможения и в) режим динамического торможения.

б) Режим генераторного торможения. Этот режим применяется, главным образом, в двигателях с переключением полюсов. Если двигатель работает при меньшем числе полюсов 2р, т. е. .при большей скорости ni = f/p, то, переключая его на большее число полюсов 2 • 2р, осуществим генераторное торможение в пределах от пг = f/p до ni = flip. Чтобы продолжать тормозить ниже скорости п'\, нужно перевести машину в режим противовключения. Режим генераторного торможения используется и в подъемно-транспортных сооружениях при спуске тяжелых грузов. В этом случае машина отдает обратно в сеть энергию, сообщаемую ей спускающимся грузом.

10-63. Эскалатор метро ( 10.63, о) приводится в движение асинхронным трехфазным двигателем с фазным ротором, естественная механическая характеристика которого изображена на 10.63,6. Частота вращения двигателя при подъеме пассажиров и момент, развиваемый двигателем, равны nj=900 об/мин и Mt. Определить частоту вращения двигателя при спуске того же количества пассажиров при условии, что момент, обусловленный силами трения в звеньях механизма эскалатора, при подъеме и спуске одинаков и равен Л4тр и двигатель работает в режиме генераторного торможения. Указать правильный ответ.

Работа двигателя при скорости п, превышающей скорость идеального холостого хода п0 ( 14.38), называется режимом генераторного торможения. Такой режим может возникнуть, например, при спуске тяжелого груза или при движении электротранспорта под уклон. Электрическая машина в этих условиях преобразует механическую энергию в электрическую и отдает ее в сеть. При генераторном торможении скольжение s получается отрицательным, так как «0 < п. Величину тормозного момента при различных значениях скорости п можно определить, пользуясь формулой (14.38), если подставить в нее соответствующие (отрицательные) значения s. Участок механической характеристики асинхронной машины при значениях п > n0(s<0) является областью генераторного торможения ( 14.38).

Скорость вращения ротора п, превышающая синхронную скорость л0, может быть достигнута у работающего многоскоростного двигателя при переключении числа пар полюсов р с высшей скорости на низшую. Например, если у асинхронного двухскоростного двигателя переключить обмотки статора с «о = = 3000 об/мин на «0 — 1500 об/мин, то магнитное поле станет сразу же вращаться с новой синхронной скоростью «о = 1500 об/мин,-* в то время как ротор в силу механической инерции будет постепенно снижать свою скорость с п'»3000 об/мин до п"«;1500 об/мин. При этом кинетическая энергия всех движущихся частей агрегата, будет постепенно преобразовываться в электрическую энергию, которую асинхронная машина возвращает в сеть. Если требуется полный останов привода, то при скорости вращения nssno двигатель отключается от сети. Использование режима генераторного торможения многоскоростных двигателей позволяет, таким обра-

возможность использования генераторного торможения для

На пять выводов подаются сигналы: о работе двигателя; достижении заданной скорости; отключении питания (понижении напряжения); превышении контрольной скорости (первой, второй и третьей); работе в режиме программного управления; режиме управления с пульта, срабатывании защиты по перегрузке; редаварийном состоянии в режиме генераторного торможения; пред-аварийном состоянии защиты от перегрузки по току; недопустимом уменьшении тока; превышении контрольного тока; достижении нижней границы параметра при ПИД-регу-лировании; достижении верхней границы параметра при ПИД-регулировании; направлении вращения при ПИД-регулировании; отключении магнитных пускателей МС1, 2, 3; готовности к работе; запросе включения тормоза; неисправности вентилятора и предаварийном состоянии по перегреву______

Для индикации на внешнем приборе могут быть выбраны сигналы: выходная частота, ток двигателя (средний или пиковый), выходное напряжение, заданная частота, выходная частота, момент, напряжение в звене постоянного тока (среднее или пиковое), статус генераторного торможения, статус защиты от токовой перегрузки, входная мощность, выходная мощность, нагрузка и ток намагничивания двигателя. Подключение аналогового измерителя со шкалой 0... 10 В или цифрового частотомера (1440 Гц полной шкалы)