Продолжает уменьшаться

Практически режим противовключения чаще всего получается при переключении вращающегося двигателя на противоположное направление, когда под действием кинетической энергии электропривода вал двигателя еще продолжает вращаться в прежнем направлении, а его момент направлен в противоположную сторону. Двигатель затормаживается, его вал останавливается, затем изменяется направление вращения, переходя в двигательный режим. На 3.6 режиму противовключения соответствует участок Е.

Перемежающийся режим (S6) работы двигателя подобен повторно-кратковременному, однако во время пауз двигатель не отключается от сети, а продолжает вращаться вхолостую. В таком режиме работают синхронные двигатели привода буровых лебедок с электромагнитными муфтами.

Двигатель перемежающегося режима работы выбирают так же, как и двигатель повторно-кратковременного режима. Если же для перемежающегося режима работы предполагается применить двигатель, предназначенный для продолжительного режима работы, следует определить эквивалентный продолжительный ток по формуле (4.13). Условия охлаждения во время паузы не ухудшаются, поскольку двигатель продолжает вращаться.

При заклинивании долота, когда низ колонны бурильных труб оказывается неподвижным, а ротор продолжает вращаться, закручивая трубы, момент двигателя может достигнуть своего максимального значения. Чтобы ограничить возникающие при этом напряжения кручения в трубах, следует ограничить момент, передаваемый от двигателя ротору. Это может быть достигнуто применением двигателей со сравнительно небольшой краткостью максимального момента Х^1,8—2, либо применением в приводе ротора средств ограничения момента. С заклиниванием долота связан также процесс передачи колонне бурильных труб кинетической энергии, запасенной во вращающихся частях поверхностного оборудования привода ротора. С точки зрения уменьшения кинетической энергии, передаваемой трубам, целесообразно иметь привод ротора с минимальным моментом инерции вращающихся частей.

Перемежающийся режим (S6) работы двигателя подобен повторно-кратковременному, однако во время пауз двигатель не отключается от сети, а продолжает вращаться вхолостую. В таком режиме работают синхронные двигатели привода буровых лебедок с электромагнитными муфтами.

Двигатель перемежающегося режима работы выбирают так же, как и двигатель повторно-кратковременного режима. Если же для перемежающегося режима работы предполагается применить двигатель, предназначенный для продолжительного режима работы, то следует определить эквивалентный продолжительный ток по формуле (1.24). Условия охлаждения во время паузы не ухудшаются, так как двигатель продолжает вращаться.

При заклинивании долота, когда низ колонны бурильных труб неподвижен, а ротор продолжает вращаться, закручивая трубы, момент двигателя может достигнуть своего максимального значения. Чтобы ограничить возникающие при этом напряжения кручения в трубах, следует ограничить момент, передаваемый от двигателя ротору. Этого можно достигнуть, применяя двигатели со сравнительно небольшой кратностью максимального момента Я^1,8ч-2 или используя в приводе ротора средства ограничения момента.

При торможении противовключением ротор двигателя вращается в сторону, противоположную вращению магнитного потока статора. Этот режим работы может быть получен путем реверсирования двигателя на ходу ( 5.7, б). Ротор под действием запасенной кинетической энергии продолжает вращаться в прежнем направлении, а поле статора изменяет свое направление вращения.

Если требуется изменить направление вращения ротора, то командоконтроллер надо перевести в положение «назад». При этом нельзя миновать нулевого положения, в котором вся схема управления возвратится в исходное состояние. В положении «назад» включаются контакторы КЛ и КН и изменяется чередование фаз на входных зажимах двигателя. Но ротор двигателя по инерции продолжает вращаться вперед, следовательно, возникает режим противовключения, вследствие чего происходит быстрое торможение.

Результирующий магнитный поток при своем вращении пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как обмотка ротора асинхронного двигателя имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который, взаимодействуя с магнитным потоком статора, создает электромагнитный момент двигателя. Под действием этого момента ротор вращается в сторону вращающегося магнитного потока двигателя, причем частота вращения ротора двигателя всегда меньше частоты вращения вращающегося магнитного поля. Если ротор вращается с частотой поля, то его обмотка не пересекается этим полем и в ней не наводится ЭДС. Следовательно, при отсутствии тока в роторе электромагнитный момент двигателя равен нулю. При этом двигатель замедляет свой ход до тех пор, пока в роторе не появится ток, необходимый для обеспечения соответствующего момента, и двигатель продолжает вращаться при этой частоте вращения.

Однако при полном отсутствии тока через щетки их коэффициент трения резко возрастает: при выключении тока щетки начинают скрипеть, если якорь машины продолжает вращаться. Это явление можно объяснить тем, что при отсутствии тока прекращается образование мелких частиц графита, играющих роль смазки.

По мере увеличения скорости вращения ротора (скольжение уменьшается) реактивное сопротивление обмотки ротора уменьшается, а величина cosq>2 увеличивается, и при некотором (критическом) скольжении SKP вращающий момент будет максимальным, несмотря на некоторое уменьшение тока /2. Обычно ММ/МВ=К= = 1,8—2,5 и называется перегрузочной способностью двигателя. При дальнейшем увеличении скорости вращения ротора реактивное сопротивление %L2s становится намного меньше активного г2, им можно пренебречь и считать cos ф=1. Но так как E2s=E2s продолжает уменьшаться, то уменьшается и ток в обмотке ротора, а вместе с ним и вращающий момент. При номинальных оборотах двигатель имеет номинальное скольжение SH и номинальный вращающий момент, который при известных мощности и оборотах двигателя равен

ния (рис 14 5 а) ротор двигателя тормозится, угол в и электромагнитный момент увеличиваются. Запас кинетической энергии вращающихся масс уменьшается. Если бы вращающиеся массы не обладали моментом инерции, то переход к новому установившемуся режиму, характеризуемому углом 02, произошел бы мгновенно. Но вследствие инерции ротор вращается некоторое время с замедленной частотой. В момент времени h ( 14.5,6) электромагнитный момент возрастает от М, до значения М2, соответствующего углу 02 Однако частота вращения ротора в этот момент меньше синхронной, скольжение s максимальное, угол в увеличивается и соответственно увеличивается электромагнитный момент. Под влиянием избыточного положительного момента частота вращения увеличивается. В момент 4 частота вращения ротора равна синхронной (s = 0) электромагнитный момент равен М3, угол 0 и избыточный положительный момент максимальны. Из-за избыточного электромагнитного момента частота вращения ротора увеличивается выше синхронной (скольжение s < 0), угол в уменьшается. В момент времени ?, в = 02, электромагнитный момент ЛЬ = Л1С2> избыточный момент равен нулю, но & > оц и угол 0 продолжает уменьшаться. Если бы на ротор не действовали успокаивающие силы, то угол 0 снизился бы до 0! и в дальнейшем ротор продолжал бы вращаться с колеблющейся частотой бесконечно долго. В СМ

В общем случае следует, как это сделал в своей работе акад. Л. Р. Нейман [21], учитывать и гистерезис. Однако расчеты показывают, что уже при Я ;> 5-Ю3 А/м потери на гистерезис пренебрежимо малы по отношению к мощности, определяемой током проводимости, и с увеличением напряженности магнитного поля доля их продолжает уменьшаться. Так как при индукционном нагреве Яте>5-10* А/м, то гистерезис мы в расчет принимать не будем.

Теперь уже УИЭМ ^> М", и ускорение dQ/dt становится отрицательным. Поэтому угловая скорость Q начинает постепенно уменьшаться, пока ротор не достигнет своей синхронной скорости Qc при новом значении угла 0 = 9"' (точка с, 16-1, а) и соответствующем ему новом значении электромагнитного момента ЛСм-Однако в точке с ( 16-1, а) моменты оказываются неуравновешенными Л1,'и ^> М", ускорение остается отрицательным и ротор продолжает замедляться. Поэтому скорость ротора становится меньше синхронной и вместе с тем начинает уменьшаться угол 6, пока опять не наступит равновесное состояние моментов М" = Мэ№ снова в точке b ( 16-1, а). При этом скорость ротора будет ниже синхронной, поэтому угол 0 продолжает уменьшаться и электромагнитный момент генератора изменяется по участку кривой 16-1, а от точки b к точке а.

На 7.19,6 приведен случай, когда активное сопротивление ухудшает динамическую устойчивость. В данном случае при нарушении исходного режима ротор генератора из-за чрезмерных потерь начинает тормозиться. При отключении КЗ (6'откл на 4.19,6) угол б' в силу инерции ротора продолжает уменьшаться, пока не достигнет величины 6'mm. Угол б'пнп определяется из условия равенства площадок торможения /Чорм! и ускорения ^ускь Во втором полуцикле качаний, ввиду того что площадка ускорения FyCK2 больше возможной площадки торможения FTopM2, параллельная работа генератора и системы нарушится.

Выходной импульс (см. 5.3, в) имеет амплитуду Um = El — Е0, после формирования среза выходного импульса образуется продолжительный «хвост» (см. § 1.2). Появление его вызвано тем, что в момент переключения, при t =» = t3 + /3', напряжение на выходе принимает значение l/щ, что вытекает из формы передаточной характеристики элемента 9t (см. 4.36, а). Входное напряжение элемента Э4 продолжает уменьшаться, выходное напряжение соответствует области //, где коэффициент усиления каскада К. яз 1. В этом случае скорость изменения выходного напряжения практически равна скорости изменения напряжения ис (t), действующего на входе элемента 3t, т. е. определяется постоянной времени 6р1.

Первоначальный заряд Q = Сб ?/д см. накопленный на конденсаторе Сб к моменту (0, уменьшается сначала с постоянной времени тзак и становится равным Q ехр ( — ^Зак^тзак)- После отпирания повторителя этот заряд продолжает уменьшаться, достигая уровня

имеется отрицательное ускорение и угловая скорость продолжает уменьшаться ( 60-2). Таким образом, возникают показанные на 60-1 и 60-2 колебания угла 9 = 80--а, которые сопровождаются колебаниями электромагнитного момента М, углового ускорения daildt и угловой скорости со. (Графики изменения

Вследствие более яркого проявления поверхностного эффекта значения электрических сопротивлений и мощности очевидно будут большими, чем вычисленные по формулам для \i = const при том же значении Нте. В общем случае следует, как это сделал в своей работе академик Л. Р. Нейман [22], учитывать и явление гистерезиса. Однако расчет показывает, что уже при Я > 5-Ю3 а/м потери на гистерезис пренебрежимо малы по отношению к мощности, определяемой током проводимости, и с увеличением напряженности магнитного поля доля их продолжает уменьшаться. Так как при индукционном нагреве Я>5- Ю*-а/м, то гистерезис мы в расчет принимать не будем.

При дальнейшем уменьшении синхронного момента ротор достигает синхронной скорости (точка 7). Однако этот режим является неустойчивым, так как угол 6i продолжает уменьшаться из-за уменьшения синхронного момента и ротор замедляется до скорости, ниже синхронной (точка 8). Это приводит к увеличению синхронного момента и дает возможность довести синхронную скорость ротора до устойчивой в точке 9.

Рассмотренные выше физические процессы можно проследить по вольт-фарадной характеристике МОП-диода, изображенной на 3.21. Для МОП-структуры с подложкой п-типа полярность приложенного напряжения обратная. Частота перехода от высокочастотной (сплошная линия на рисунке) к низкочастотной (пунктирная линия) емкостной характеристике определяется скоростью отклика неосновных носителей, о которой было сказано выше. Очевидно, что эта частота зависит от состояния поверхности на границе раздела Si—Si02. Обычно она лежит в диапазоне от единиц до десятков герц. При мгновенном приложении напряжения смещения, например, в режиме импульсного питания, обедненный слой расширяется без образования инверсного слоя, поскольку электроны не успевают подтянуться к границе раздела Si—Si02. В этом случае емкость структуры продолжает уменьшаться подобно обратно смещенному pn-переходу. При некотором напряжении возникает про-