Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

Двигателю с более жесткой механической характеристикой соответствует больший упругий момент. При этом роторы двигате­ лей Д1 и Д 2 будут повернуты друг относительно друга на угол

где С — жесткость соединительного вала между двигателями. Если рабочий орган с двигателем Д1 связан жестко, а с Д2 —

через упругий вал, как показано в схеме на рис. 3-6, б, то в валу ротора двигателя Д2 возникает упругий момент, равный моменту этого двигателя. При этом роторы Д1 и Д2 повернуты друг отно­ сительно друга па угол

Дф = М ДС.

Наибольшие величины М у и Дф имеют место втом случае, когда механическая характеристика двигателя Д1 более мягкая, чем дви­ гателя Д2.

3-2. МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ВАЛОМ

Системы многодвпсателыюго электропривода с электрическим валом применяются для обеспечения одинаковых или пропорциональ­ ных законов движения нескольких механизмов, не имеющих механи­ ческой связи. Такие системы используются для электропривода затворов шлюзов, разводных мостов, конвейеров и других меха­ низмов.

Применение механической связи между отдельными механиз­ мами агрегата, расположенными иа сравшггельно большом расстоя­ нии, приводит к сложным передачам и громоздким конструкциям. С увеличением расстояния растут длина и диаметр соединительных валов, возрастает количество опорных подшипников. В некоторых случаях оказывается вообще невозможным осуществление механиче­ ской связи. При этом механическая связь может быть заменена электрической синхронной связью — электрическим валом. Системы синхронного вращении отдельных механизмов часто позволяют вы­ полнить весь машинный комплекс проще, чем при механической связи этих частей.

Системы электрического вала делятся на две группы: со вспомогательнылш уравнительными машинами и с основными рабочими машинами. Для первой группы характерным является наличие в системе электрического вала уравнительных машин, служащих для выравнивания нагрузки иа валах основных двигателей. Во вто­ рой группе уравиительные машины отсутствуют и синхронная связь осуществляется основными рабочими машинами. Иногдадля первой и второй групп применяются соответственно термины: урав­ нительный и рабочий электрический вал. Уравнительный электри­ ческий вал может быть выполнен с синхронными и асинхронными вспомогательными мйшппамн, рабочий электрический вал — с асин­ хронными двигателями с фазным ротором.

138

а) Система с уравнительными сипхропнымн машинами

Схема электрического вала с уравнительными синхронными машинами приведена на рис. 3-7, а. На валах главных приводных асинхронных двигателей Д1 п Д2 установлены одинаковые уравни­ тельные синхронные машины СM l п СМ2. К каждому механиче­ скому валу в системе приложена нагрузка, определяемая статиче­ скими моментами М С1 п М С2.

При равных угловых скоростях п равных нагрузках первого

п второго вала векторы э. д. с. статорных цепей Ё^'и Е? 'синхронных маиши СМ1 и СМ2 будут равны по величине н в соответствии со

схемой соедпнсипя паправлены навстречу друг другу, как это пока­ зано на векторной диаграмме рпс. 3-7, б. При этом обе машины не будут развивать момента, так как токи в пх статорных цепях равны пулю.

Еслп в процессе работы системы с установившейся скоростью нагрузка на одном пз валов изменится, то угол рассогласования

между векторами э. д. с. Е\11н Е'Д станет отличным .от нуляп в си­ стеме начнет действовать спнхронпзпрующпй момент М аш. Допу­ стим, что возросла нагрузка па валу II, тогда вектор э. д. с. этой

машпиы Е,21 отстанет от первоначального положения на угол в, показанпый па рпс. 3-7, в. Из векторной диаграммы следует, что

проекция вектора тока/хнавекторэ. д.с. E f ' отрицательна. Это озна­ чает, что ток в цепи статора машины СМ2 протекает под действием

внешпего источника (в данном случае э. д. с. Ё ^1) п она работает в двигательном режиме. Проекция же вектора тока 1\ на- э. д. с.

EJ1’ положительна, что свидетельствует о работе СM l в генератор­ ном режиме. В соответствия со сказанным .синхронизирующий мо­

139

мент будет направлен таким образом, что увеличится' скорость вала II и уменьшится скорость вала I.

Синхронизирующий момент синхронных машин аналогично (2-100) определится выражением

—синхронное реактивное сопротивление цепп статоров машин.

Следует отметить, что электрический угол рассогласования 0 э. д. с. машин отличается от пространственного угла рассогласо­ вания валов б пр в ру раз, где ру — число пар полюсов уравнитель­ ных синхронных машин, т. е.

0цр — 0 / Р у

Система уравнительного электрического вала может быть вы­ полнена для нескольких рабочих механизмов. При этом в случае неодинаковой их загрузки часть синхронных машин может работать в генераторном, а часть — в двигательном режиме. Распределение нагрузки между машинами будет определяться углами б. По своим физическим свойствам система электрического вала с синхронными машинами аналогична энергетический системе с параллельно рабо­ тающими генераторами.

Наиболее существенным недостатком электрического вала с син­ хронными машинами, резко ограничивающим его применение, явля­ ется отсутствие синхронизирующего момента при скорости, равной нулю, так как в этом случае величины Е ,11п равны нулю. Следо­ вательно, пуск механизмов может осуществляться только в несин­ хронном режиме.

б) Система с уравнительными асипхронными машинами, вращающимися по полю

Более распространенной является система электрического пала с уравнительными асинхронными двигателями с контактными коль­ цами, схема которой приведена на рнс. 3-8. Здесь на валах I и II, кроме главных асинхронных двигателей Д1 п Д2, установлены урав­ нительные асинхронные двигатели АД1 я АД2. Роторные кольца уравнительных двигателей соединены между собой. Нагрузка на валах характеризуется статическими моментами М п н М С2. В зави­ симости от включения статорных обмоток уравнительных машин пх роторы могут вращаться по направлению магнитного поля плп против него.

При анализе работы уравнительных асинхронных маш!ш, вклю­ ченных по схеме электрического вала, часто пренебрегают влиянием падения напряжения в статорных обмотках п считают, что магнит­ ные потоки машин одинаковы п вращаются сннфазно, а э. д. с., наводимые в обмотках роторов этих машин, равны между собой по величине.

В случае равенства статических моментов на валах I н I I на­ грузка воспринимается полностью двигателями Д1 п Д2, а так как пх механические характеристики идентичны, то роторы уравнитель-

140

пых машин АД1 и АД2 вращаются сннфазно, т. е. проводники их обмоток занимают одинаковое положение относительно поля ста­ тора. На рис. 3-9, я приведена схема замещения роторных; цепей

Рис. 3-8. Схема электрического вала с уравнитель­ ными асинхронными машинами.

уравнительных машин, а на рис. 3-9, б показано положенно кату­ шек одноименных фаз роторпых обмоток относительно поля ста­ тора при движении их по полю. Векторная диаграмма для ротор­ ной цепи при равных нагрузках

в впду, что поля статоров обеих машин вращаются спнфазно, т. е. векторы потоков уравнительных машпн совпадают друг с другом.

э. д. с. ротора АД1 будет сдвинут в сторону опережения на угол 0 относительно первоначального положения (рис. 3-10, б).

Вследствие наличия разности э. д. с. Д £ в цепи роторов уравни­ тельных машин появятся ток. Для определения моментов уравпи-

141

тельпых машин целесообразно обратиться к (2-52) и (2-50), нз кото­ рых при принятых допущениях следует:

Л на вектор э. д. с. Е.У положительна, а на вектор э. д. с. Е.{р —

Рпс. 3-10. Диаграмма положения катушек рото­ ров уравнительных асинхронных машин (а) н векторная диаграмма (б) при М С1 > М с„.

отрпцательна. Сопоставление этой диаграммы с диаграммой на рис. 2-42 позволяет сделать вывод о том, что первая машина рабо­ тает в двигательном, а вторая — в генераторном режиме.

В соответствии со схемой замещения на рнс. 3-9, а

димо найти его проекцию на вектор э. д. с. соответствующей ма­ шины. Так, для определения / 21а' необходимо за основной вектор при­

нять вектор э. д. с. Е ‘У, т. е, Е.У = Е.У = /? 2us-

Тогда Ё<г>'— Е \ У & = E„Ksei

Отсюда

пE 2nS [1 -j-eJ tJt-Bi]

142