Реостатное регулирование

В процессе пуска активное сопротивление в роторной цепи изменяют так, чтобы переключения с одной реостатной характеристики на другую производились при расчетных значениях моментов. По окончании пуска двигатель выходит на свою рабочую характеристику, а пусковое сопротивление в цепи ротора оказывается закороченным. Для смягчения характеристики можно оставить в цепи ротора добавочное невыключаемое сопротивление.

При автоматизации в функции тока переход с одной реостатной характеристики на другую происходит при заданных значениях тока переключения. В этом случае разгон более легкого груза осуществляется быстрее, что дает некоторый выигрыш

Порядок построения реостатной характеристики сводится к тому, что, задаваясь некоторыми произвольными

На 4.20 представлена механическая характеристика двигателя при шунтировании якоря, проходящая через со0. Там же приведены естественная и реостатная характеристики для обычной схемы включения. Из сопоставления этих характеристик видны преимущества рассматриваемой схемы. Действительно, получение пониженной угловой скорости о>ё возможно и в обычной схеме путем перехода от естественной характеристики к соответствующей реостатной. Однако из сравнения реостатной характеристики

Реостатные характеристики асинхронного двигателя, как и в приводе постоянного тока, отличаются невысокой жесткостью, уменьшающейся с ростом сопротивления резисторов в роторной цепи. Если считать, что рабочая часть механической характеристики двигателя линейна, то модуль жесткости реостатной характеристики

где A-MC!l. — относительное отклонение момента нагрузки от Л1НоМ; Рр* = ДМ^/Дю* — модуль жесткости реостатной характеристики в относительных единицах (при базовых единицах Мнон и <о0).

Если нажать кнопку КнП, то через замкнувшийся контакт РУ1 включится контактор КЛ, и будет подано напряжение на обмотку статора двигателя М; в обмотку ротора при этом включены все пусковые резисторы — начинается пуск привода на первой реостатной характеристике. При включении контактора КЛ один из его замыкающих вспомогательных контактов шунтирует кнопку КнП, и отпадает необходимость длительно удерживать ее в нажатом состоянии, а другой замыкающий — подает питание на цепь катушек реле ускорения РУ2 и РУЗ. Размыкающий вспомогательный контакт КЛ отключит цепь реле РУ1; так как оно отпускает якорь с выдержкой времени при отключении ее катушки, то РУ2 сразу не выключится и его размыкающий контакт РУ2 будет открыт. Следует отметить, что размыкающий контакт РУ1 остается еще открытым; по истечении выдержки времени реле РУ1 его замыкающий контакт откроется, а размыкающий — закроется. В результате этих переключений в схеме управления включится контактор КУ1, и будет шунтирована первая пусковая ступень резистора— двигатель с первой (реостатной) характеристики перейдет на вторую, разгоняясь до большей угловой скорости. Кроме того, выключится реле времени РУ2, и его размыкающий контакт с выдержкой времени замкнет цепь катушки контактора КУ2 — шунтируется вторая пусковая ступень резистора — двигатель переходит на третью реостатную характеристику. Наконец, после размыкания с выдержкой времени замыкающего контакта РУ2 выключится реле РУЗ — с выдержкой времени, на которое настроено реле РУЗ (соответственно времени пуска двигателя на последней реостатной характеристике), замкнется его контакт РУЗ, и включится контактор КУЗ, обмотка ротора М окажется замкнутой накоротко, и двигатель начнет разгоняться в соответствии с его естественной характеристикой. Этим заканчивается ступенчатый пуск асинхронного двигателя, контролируемый в функции времени электромагнитными реле времени РУ1, РУ2, РУЗ.

Формула (6.26) позволяет строить графически реостатную механическую характеристику при любом значении сопротивления Яд по известной естественной характеристике, а также вычислить требуемое значение /?я для получения желаемой реостатной характеристики. Как вытекает из (6.26), отношение se: s\: s2: 53=»

Изобразим на графике (рис, 4.9) величины и зависимости, входящие в выражение (4.17): а) напряжение источника U0 и отключаемый ток IQ—L/o/R', б) прямую Uo—/о, соединяющую точки (Л) и /о", она определяет зависимость от тока i разности между напряжением источника с',) и падением напряжения па активном сопротивленш, цепи (/'А') (условно ее называют реостатной характеристикой (кривая 3) отключаемой цепи); в) две вольт-амперные характеристики дуги — одна лежит выше реостатной характеристики (кривая /), другая пересекается с нею в двух точках А и В (кривая 2).

Это означает, что цепь постоянного тока будет отключена (и дуга погашена), если статическая вольт амперная характеристика дугогасителыюго устройства аппарата лежит на графике выше реостатной характеристики отключаемой цепи. Так трактуется условие гашения дуги постоя н и о г о т ока.

Для любого коммутирующего элемента, в том числе и бесконтактного, условие отключения цепи постоянного тока обеспечивается, если его вольт-амперная характеристика лежит на графике выше реостатной характеристики отключаемой сети.

В. Реостатное регулирование. В трехфазных асинхронных двигателях с фазным ротором применяется реостатный способ регулирования частоты вращения ротора. Это достигается введением в цепь фазных обмоток ротора регулируемого трехфазного реостата, как при пуске двигателя (см. 14.26) . Но этот реостат должен быть рассчитан на длительную нагрузку током ротора, а не на кратковременную, как пусковой реостат. Увеличение активного сопротивления цепи ротора изменяет характеристику М (s) — делает ее более мягкой (см. 14.27). Если при постоянном моменте на валу двигателя увеличивать активное сопротивление цепи ротора путем постепенного увеличения сопротивления реостата (г < г 2 < г 3) , то рабочая

Реостатное регулирование. При втором способе регулирования скорости изменением сопротивления гдоб реостата в цепи якоря (U = const, /„ = const) искусственные механические характеристики становятся круто падающими или «мягкими'» (см. прямую 2 на 17.29) в соответствии с формулой (17.6) или (17.7). Скорость

Если, например, УИС = const, U = const, то установившийся ток якоря и потребляемая мощность останутся прежними, а отдаваемая двигателем мощность Р = Ми 2 уменьшится. Такое реостатное регулирование связано с большими потерями мощности в цепи якоря. Поэтому оно применяется только для двигателей малой мощности.

Поэтому расхожее утверждение типа "реостатное регулирование неэкономично", "частотное регулирование экономично" и т.п. не более чем некомпетентные штампы: фактическая оценка экономичности или неэкономичности может быть сделана лишь при учете конкретных условий работы, режимов.

В. Реостатное регулирование. В трехфазных асинхронных двигателях с фазным ротором применяется реостатный способ регулирования частоты вращения ротора. Это достигается введением в цепь фазных обмоток ротора регулируемого трехфазного реостата, как при пуске двигателя (см. 14.26). Но этот реостат должен быть рассчитан на длительную нагрузку током ротора, а не на кратковременную, как пусковой реостат. Увеличение активного сопротивления цепи ротора изменяет характеристику AfB (s) — делает ее более мягкой (см. 14.27). Если при постоянном моменте на валу двигателя увеличивать активное сопротивление цепи ротора путем постепенного увеличения сопротивления реостата (г < г 2 < г 3), то рабочая точка будет смешаться с одной кривой Л/в (s) на следующую, соответствующую возросшему сопротивлению цепи ротора (см. 14.27, точки 1-4), соответственно чему растет скольжение, а следовательно, уменышется частота вращения двигателя. Этим путем можно изменять частоту вращения ротора в пределах от номинальной до полной остановки. Недостатком такого способа регулирования являются относительно большие потери энергии (см. § 14.11). Мощность вращающегося поля Р п без учета потерь энергии в сердечнике статора состоит (см. 14.20) из мощности потерь в проводах обмотки ротора (см. схему замещения на 14.18)

В. Реостатное регулирование. В трехфазных асинхронных двигателях с фазным ротором применяется реостатный способ регулирования частоты вращения ротора. Это достигается введением в цепь фазных обмоток ротора регулируемого трехфазного реостата, как при пуске двигателя (см. 14.26). Но этот реостат должен быть рассчитан на длительную нагрузку током ротора, а не на кратковременную, как пусковой реостат. Увеличение активного сопротивления цепи ротора изменяет характеристику М (s) — делает ее более мягкой (см. 14.27). Если при постоянном моменте на валу двигателя увеличивать активное сопротивление цепи ротора путем постепенного увеличения сопротивления реостата (г < г 2 < г 3) , то рабочая точка будет смещаться с одной кривой М (s) на следующую, соответствующую возросшему сопротивлению цепи ротора (см. 14.27, точки 1—4), соответственно чему растет скольжение, а следовательно, уменьшается частота вращения двигателя. Этим путем можно изменять частоту вращения ротора в пределах от номинальной до полной остановки. Недостатком такого способа регулирования являются относительно большие потери энергии (см. § 14.1 1) . Мощность вращающегося поля /*в п без учета потерь энергии в сердечнике статора состоит (см. 14.20) из мощности потерь в проводах обмотки ротора (см. схему замещения на 14.18)

В большинстве случаев реостатное регулирование угловой скорости производится с помощью контакторов, замыкающих отдельные ступени резисторов, т. е. скорость привода изменяется дискретно, поэтому данный способ при контакторном управлении не обеспечивает плавного

Рассмотренный способ регулирования угловой скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения посредством подключения его якоря к сети через рези-сторный делитель напряжения (шунтирование якоря) обладает такими же основными показателями, что и реостатное регулирование. Здесь повышенная жесткость механических характеристик несколько исправляет некоторые недостатки реостатного регулирования. Стабильность угловой скорости при шунтировании якоря выше, и вследствие этого больше диапазон регулирования — примерно (2-ьЗ) ; 1 до (5 -5- 6) i 1 при малом отклонении момента нагрузки.

Наибольшее распространение получили следующие способы регулирования угловой скорости асинхронного двигателя: 1) реостатное регулирование; 2) переключением числа полюсов; 3) изменением частоты питающего напряжения; 4) каскадным включением асинхронного двигателя с другими машинами или преобразователями. Для регулирования угловой скорости, кроме упомянутых, могут быть использованы некоторые другие способы включения электрических двигателей: импульсное регулирование, регулирование изменением подводимого к статору напряжения, регулирование с помощью электромагнитной муфты скольжения и др.

Введение резисторов в цепь ротора (реостатное регулирование) позволяет, как и для двигателей постоянного тока, регулировать угловую скорость двигателя. Плавность регулирования зависит от числа ступеней включаемых резисторов. Регулирование осуществляется вниз от основной угловой скорости.

Любой способ регулирования скорости привода, в том числе и реостатное регулирование, теоретически при неизменном моменте нагрузки может обеспечить D = оо. Однако практически в силу различных причин возникают отклонения нагрузочного момента от расчетного; это отклонение момента ДМС вызывает изменение угловой скорости Асо. Если отнести его к расчетной угловой скорости на регулировочной характеристике сор, то относительное отклонение угловой скорости, или точность регулирования, можно записать: