Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

относительно своих обмоток направление потока энер­ гии машины двойного питания будет зависеть от харак­ тера нагрузки на ее валу. Так, в случае работы машины, когда она преодолевает определенное статическое сопро­ тивление, баланс мощности имеет вид:

Л - Ры = kMU - кМ (А - /,) = kMf, = Р2.

Следовательно, если при согласном вращении полей машина работает в двигательном режиме, то мощность Рг статорной цепи, имеющей большую частоту (/1 > / 2), частично преобразуется в механическую Ры и частично (Р2) передается через роторную цепь в сеть меньшей ча­ стоты (А). Если же будет иметь место обратное соотноше­ ние частот /2 > А, то мощность будет поступать со сто­ роны ротора (Р2), преобразовываться в механическую Рм п направляться на вал, а второй ее поток Рг будет через статорную цепь передаваться в сеть меньшей частоты А-

В тормозных режимах работы машины двойного пи­ тания ее энергетический баланс будет носить несколько

ность между Рх и Рм должна быть покрыта за счет энер­ гии частоты А- Так как машина получает энергию со стороны вала и из сети низшей частоты, то отдает она ее

всеть высшей частоты А-

Впроведенном анализе не учитывались потерн энер­ гии в цепях машины двойного питания. Они в какой-то мере влияют на энергетические соотношения, но не из­ меняют общий принцип определения направления пото­ ков энергии.

Вторым характерным режимом работы машины двой­ ного питания является такой, при котором поля обмоток статора и ротора движутся в противоположных направле­ ниях относительно соответствующих обмоток. Скорость

вала машины в этом случае определяется выражением

При любом характере нагрузки скорость вала будет больше скорости полей статора или ротора.

В случае двигательного режима работы машины энер­ гия будет подводиться от обоих источников питания с ча­ стотами А и А и передаваться в виде механической энер­ гии на вал двигателя. В геператорпом режиме работы энергия с вала будет передаваться обоим источникам

120

при частотах jx и /2. Нетрудпо заметить, что в соответ­ ствии с (2-96)—(2-98) количество потребляемой или от­ даваемой источниками энергии определяется в' данных режимах соотношением их частот.

2-5. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Синхропные двигатели занимают в промышленных автоматизи­ рованных электроприводах значительное место и применяются главным образом для привода механизмов, скорость которых не требуется регулировать. Они используются в качестве двигателей

для его возбуждения в нормальном рабочем режиме. Процессу пуска двигателя и рабочему режиму соответствуют различные ме­ ханические характеристики.

При пуске синхронного двигателя его обмотка статора подклю­ чается к сети, при этом ротор приводится в движение благодаря наличию пусковой обмотки. Обмотка возбуждения двигателя при пуске замыкается на ограничивающий резистор /?р, показанный на рнс. 2-58. Сопротивление последнего выбирается равным 8—10- кратному значению сопротивления обмотки возбуждения двигателя. При большем значении сопротивления в начальный момент пуска излишне повышается напряжение на кольцах, к которым подклю­ чена ОВ. Меньшая величина сопротивления недостаточно ограничи­ вает ток в ОВ п вызванную этим током дополнительную составляю­

121

щую момента, что приводит к заметному уменьшению момента при скорости, близкой к половине синхронной.

Синхронные двигатели выполняются с пусковыми клетками двух типов, что позволяет получить различные механические харак­ теристики, аналогичные характеристикам 1 и 2 на рис. 2-59, а. Второй из них соответствует относительно большой пусковой мо­ мент вследствие повышенного активного сопротивления, тогда как для первой пусковой момент значительно меньше. Однако характе­ ристике 2 соответствует большее, чем характеристике 1 , значение скольжения при номинальном статическом моменте на валу двига­ теля sB2 > «он что затрудняет процесс вхождения двигателя в син­ хронизм (см. гл. 9). Двигатели, у которых пусковая клетка выполня­ ется с повышенным активным сопротивлением, применяются обычно

Рпс. 2-59. Механические характеристики син­ хронного двигателя.

а — при пуске; б — п установившемся режиме ра­ боты.

для механизмов с большим значением статического момента прп пуске. К таким механизмам могут быть отнесены нерегулируемые прокатпые станы, где значительны силы трения при низких скоро­ стях ц требуется повышенное значение пускового момента. Обычно

= 0,02-г-0,05, вследствие чего двигатель легко входит в синхронизм. Для механизмов с увеличивающимся по мере разбега привода ста­ тическим моментом, например, при вентиляторпом характере ста­ тического момента, более приемлемы двигатели с механической ха­ рактеристикой 1.

Обратим внимание на то обстоятельство, что пусковые клетки синхронных двигателей рассчитываются на кратковременный ре­ жим их работы продолжительностью 20—30 с. Увеличение времени пуска выше допустимого может привести к перегреву клетки и ее повреждению. Связь между скольжением и моментом сипхронного двигателя прп работе на пусковой клетке приблизительно вы­ ражается формулой (2-55), как у обычного асинхронного дви­ гателя.

122

После процесса синхронизации угловая скорость синхронного двигателя определяется выражением

ша = 2n f j p ,

где fx — частота сети, Гц;

р — число пар полюсов.

Механическая характеристика синхронного двигателя пред­ ставляет собой прямую, параллельную осп абсцисс, как показано на рис. 2-59, б, т. е. при изменении нагрузки на валу двигателя его скорость остается постоянной. В сплу этого модуль жееткостп мехаппческой характеристики синхронного двигателя во всех точках равен бесконечности. Однако мгновеипые значения скорости ротора синхронного двигателя в процессе работы могут несколько отли­ чаться от синхронной скорости со0, например, вследствие отставания

Рис. 2-60. Упрощенная векторпая диаграмма (я) и угловая характеристика (б) синхронного дви­ гателя.

ротора от поля статора при увеличении нагрузки на валу, так как при этом происходит увеличение угла между векторами напряжения сети и э. д. с. статора, определяемой потоком возбуждения.

В связи с указанным весьма важной для анализа работы син­

характеристикой синхронного двигателя.

Для установления указанной зависимости обратимся к упро­ щенной векторной диаграмме синхронного двигателя, цриведенной на рис. 2-60, а. На этой диаграмме приняты следующие обозначе­ ния:

7 — вектор фазного тока статора;

Е, Uc — векторы фазных э. д. с. обмотки статора п напряжения ■ сети;

хс — индуктивное сопротивление фазы статора; ср — фазовый угол сдвига между током статора и напряжепием

сети; 0 — внутренний угол сдвига между э. д. с. статора и напря­

жением сети.

При построении диаграммы принято, что активное сопротивле­ ние обмотки статора пренебрежимо мало {Rc « 0). В этом случае

123