Файл: Ретман А.А. Автоматика и автоматизация портовых перегрузочных работ учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 122
Скачиваний: 0
Если момент сопротивления приводимого в движение меха низма увеличился, то вращающий момент двигателя окажется меньше и частота вращения начнет уменьшаться. При этом умень шается э. д. с. тахогенератора ТГ, а следовательно, уменьшается
иток в обмотке управления дросселя насыщения, что, в свою очередь, вызовет увеличение напряжения, подводимого к статору,
иувеличение вращающего момента двигателя. Частота вращения
ротора начнет расти, а вращающий момент двигателя уменьшать ся до величины момента сопротивления. При установившемся режиме частота вращения двигателя будет несколько меньшей, чем до увеличения момента сопротивления.
Вместо обратной связи по частоте вращения может быть ис пользована отрицательная обратная связь по напряжению и по ложительная обратная связь по току, но схемы с этими связями более сложны.
На рис. 59 приведена схема автоматического регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с фазным ротором с обратными связями по току и напряжению и с промежуточным магнитным усилителем ПМУ.
Обратная связь по току в этой схеме осуществляется тран сформатором тока ТТ, выпрямителем 1В и обмоткой ОТ, а обрат ная связь по напряжению — трансформатором напряжения ТН, выпрямителем 2В и обмоткой управления ОН. Определенное зна чение частоты вращения задается ползунком реостата R03. При перемещении ползунка изменяется сила тока в задающей обмот
70
ке управления 03. Магнитодвижущие силы (м. д. с.) задающей
обмотки и обмотки |
ОТ действуют |
согласно, а |
м. д. с. обмотки |
||
ОН — встречно. В результате |
суммарная м. д. с. задающей обмот |
||||
ки и обмотки обратной связи |
по |
току должна |
быть |
больше |
|
м. д. с. обмотки обратной связи по напряжению. |
|
значения |
|||
При изменении |
нагрузки |
поддержание постоянного |
частоты вращения осуществляется следующим образом. При уве личении нагрузки на валу двигателя увеличивается сила тока и увеличивается падение напряжения на дросселях. При этом уменьшаются напряжение на статоре и частота вращения двига теля. М. д. с. обмотки ОТ растет, а м. д. с. обмотки ОН уменьша ется. Результирующая м. д. с. промежуточного магнитного усили теля ПМУ увеличивается, и увеличивается ток подмагничивания трехфазного дросселя насыщения ДН. В результате увеличива ются напряжение на статоре, момент и частота вращения дви гателя.
При уменьшении нагрузки на валу двигателя автоматически уменьшается подмагничивание дросселя. Обмотка смещения ОС дросселя насыщения создает небольшую м.д. с. для компенсации влияния на дроссель тока холостого хода промежуточного маг нитного усилителя ПМУ.
Система асинхронного электропривода с дросселем насыще ния дает возможность плавно, практически бесступенчато авто матически регулировать частоту вращения двигателя. Посредст вом применения сильных обратных связей может быть получена повышенная жесткость механических характеристик. Дроссели, включенные в цепь статора, улучшают качество переходных про цессов, сглаживая толчки тока при изменении режима работы двигателя. Асинхронный электропривод с дросселем насыщения целесообразно применять в тех случаях, когда необходимо обес печить надежность и простоту привода. В настоящее время эта система применяется при продолжительном режиме работы для привода конвейеров, центробежных насосов, вентиляторов. При мером применения дроссельного привода, работающего в крат ковременном и повторно-кратковременном режимах работы, яв ляются краны, лифты.
Автоматическое регулирование частоты вращения электродви гателей можно осуществлять симметричным включением тиристо ров в цепь статора. Тиристор — это кремниевый управляемый выпрямитель или управляемый полупроводниковый вентиль. При тиристорном управлении энергетические показатели двигателя такие же, как и при дроссельном регулировании, но система ти ристорного регулирования имеет более высокий к. п. д., меньшие размеры, массу, незначительную инерционность цепи управления, более широкий диапазон регулирования вращающего момента двигателя.
Частоту вращения асинхронного электродвигателя можно ре гулировать тиристорами, изменяя напряжение в статоре или ис пользуя тиристорные преобразователи частоты, но первый способ
71
проще и дешевле. Простейшая схема включения тиристоров в статорную цепь двигателя приведена на рис. 60.
Принципиально для реверсивной работы достаточно 8 тири сторов. Как следует из схемы, в каждую фазу статора двигателя включена встречно-параллельная пара тиристоров, управление которыми осуществляется изменением угла отпирания а. При увеличении а искажается форма кривой напряжения, подведен ного к статору, и момент двигателя уменьшается. Механические характеристики при этом получаются мягкими.
Рис. 60. Схема включения тиристоров в статорную цепь реверсивного электро
двигателя |
и функциональная |
схема блока |
управления: |
1 — задающее устройство |
(командоконтроллер); |
2 — регулятор |
частоты вращения; 3 — блок |
формирования импульсов; 4 — переключающее |
устройство |
Для получения жестких механических характеристик необхо димо при изменении нагрузки на валу двигателя автоматически сдвигать управляющий импульс, что дает соответственно увеличе ние или уменьшение напряжения, подводимого к статору двига теля. Это достигается применением обратной связи по частоте вращения при помощи тахогенератора ТГ и промежуточного маг нитного усилителя. Управление тиристорами осуществляется бло ком управления БУ, функциональная схема которого приведена на рис. 60. Тиристоры могут использоваться не только для регулиро вания частоты вращения, но и в качестве бесконтактных комму таторов, которые более надежны, чем контакторы.
На рис. 61 приведена схема системы синхронный генератор — асинхронный двигатель. Применение отрицательной обратной связи по частоте вращения или напряжению ротора позволяет получить жесткие регулировочные характеристики. В этой схеме
72
при увеличении нагрузки благодаря обратной связи по напряже нию автоматически увеличивается ток возбуждения синхронного генератора, и частота вращения асинхронного двигателя поддер живается постоянной. До включения двигателя обмотка возбуж
дения получает |
питание |
от возбудителя В через размыкающие |
контакты реле |
РМ. |
|
При включении двигателя на кольцах его ротора появляется |
||
ток, который, протекая |
по цепи 1ТВ—ОВГ—2ТВ—В —2С— |
|
РМ—1ТВ, заставляет реле |
РМ сработать; контакты РМ размы- |
Рис. 61. Принципиальная схема системы синхронный генератор — асинхронный двигатель
каются. В этом случае ток в обмотке возбуждения ОВГ опреде ляется разностью выпрямленного напряжения и э. д. с. возбудите ля. При уменьшении нагрузки уменьшается скольжение двигате ля АД, что приводит к уменьшению э. д. с. ротора, тока возбуждения генератора СГ и напряжения на статоре двигателя. Это, в свою очередь, вызывает еще большее уменьшение э. д. с. ротора и уменьшение вращающего момента до величины, равной моменту сопротивления. Такая схема работает надежно и устой чиво на естественной и регулировочных характеристиках.
Для автоматического регулирования частоты вращения асинх ронного электродвигателя может применяться тормоз, регулиру емый вихревыми токами (рис. 62).
Многополюсный статор тормозного генератора ТВТ имеет лишь одну кольцеобразную обмотку, а ротор представляет собой полый цилиндр из мягкой стали, торцевые диски которого наса жены на вал. При вращении ротора внутри многополюсного ста тора в нем индуктируются сильные вихревые токи, которые вы зывают тормозной вращающий момент. При торможении энергия преобразуется в теплоту, но охлаждение ротора благодаря его конструкции происходит очень эффективно. Совместная работа
73
двух машин позволяет регулировать скорость двигателя. Управ ление тормозом вихревого тока осуществляется переключателем, при этом каждое положение переключателя управления соответ ствует определенному сопротивлению ротора и степени намагни чивания тормоза.
При работе двигателя на номинальной скорости тормоз, вра щающийся вместе с двигателем, размагничен. Наилучшие эксп луатационные характеристики по лучаются при автоматическом ре гулировании степени намагничива ния тормоза с помощью, например, магнитного усилителя, частота вра щения ротора при этом контроли руется его напряжением. Регулиро вание частоты вращения вихревы ми токами производится бесступенчато, но при переходе от малых регулируемых частот вращения к полной частоте вращения прихо дится роторное сопротивление из менять контакторами. Контакты контакторов в этом случае работа ют в облегченном режиме. По срав нению с дроссельным и тиристор ным регулированием применение регулирования частоты вращения
Рис. 62. Схема регулирования вихревыми токами уменьшает поте
частоты вращения двигателя вих ри мощности и способно восприни
ревыми токами мать большие тормозящие мо менты.
Регулирование частоты вращения может также осуществлять ся изменением частоты тока, которое является плавным и эконо мичным, но требует специального генератора с регулируемой ча стотой тока и напряжением для каждого из исполнительного двигателей. Частотное регулирование приемлемо для асинхрон ных электродвигателей как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором.
Частотное регулирование основано на пропорциональности частоты вращения частоте поля. При этом, чтобы магнитный поток в двигателе был постоянным, необходима также пропор циональность изменения напряжения частоте поля.
Этот способ регулирования успешно применяется в электро приводах некоторых передвижных дизель-электрических кранов, многодвигательных конвейеров и в других перегрузочных ма шинах.
Существуют и другие способы автоматического регулирова ния частоты вращения, например система генератор — двигатель (Г—Д) для двигателей постоянного тока, которая обеспечивает плавную экономичную регулировку в широких пределах частоты
74
вращения с небольшими потерями при разгоне. Но применение си стемы связано с удорожанием, увеличением размера и массы установок.
§ 8. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ И РЕВЕРСИРОВАНИЕ
Торможение двигателей постоянного тока может осуществ ляться тремя способами: генераторным, динамическим и противовключением.
Генераторное торможение осуществляется автоматически без каких-либо переключений, когда частота вращения якоря двига
теля |
становится больше |
погра |
|
||||
ничной. |
того |
чтобы |
осуществить |
|
|||
Для |
|
||||||
динамическое торможение, необ |
|
||||||
ходимо отключить питание яко |
|
||||||
ря двигателя и его обмотку замк |
|
||||||
нуть |
на |
тормозное |
сопротивле |
|
|||
ние. На рис. 63 дана схема ав |
|
||||||
томатического |
динамического |
|
|||||
торможения двигателя с парал |
|
||||||
лельным |
возбуждением. |
|
|
|
|||
При вращении якоря двига |
|
||||||
теля |
катушка |
реле |
торможения |
|
|||
РТ получает питание и замыка |
|
||||||
ет свои контакты РТ в цепи ка |
|
||||||
тушки тормозного |
контактора Т. |
|
|||||
При нажатии на кнопку «Стоп» |
|
||||||
катушка |
линейного |
контактора |
|
||||
Л теряет питание, контактор от |
Рис. 63. Схема динамического тор |
||||||
ключается, при этом |
размыка |
||||||
ются |
силовые |
контакты |
Л |
в це |
можения двигателя постоянного тока |
||
|
пи якоря двигателя (питание яко ря отключается) и замыкаются контакты Л в цепи катушки Т.
Катушка Т получает питание, срабатывает контактор, и замыка ются силовые контакты Т, якорь двигателя оказывается подклю ченным на тормозное сопротивление ТС. Якорь тормозится. По мере торможения напряжение на катушке РТ уменьшается, и при определенном его значении контакты реле РТ размыкаются,
катушка контактора Т теряет питание, силовые контакты |
Т в |
цепи тормозного сопротивления размыкаются. Двигатель |
снова |
готов к пуску. |
|
При торможении двигателей постоянного тока противовключением необходимо своевременно ввести в цепь якоря ступень соп
ротивления (ступень противовключения П) |
и своевременно |
после |
|
завершения процесса торможения отключить двигатель |
от |
сети |
|
во избежание разгона в противоположную |
сторону. |
Введение |
|
ступени П может осуществляться автоматически (рис. |
64). |
|
|
Включение двигателя производится кнопкой «Пуск». Получа |
|||
ет питание катушка линейного контактора |
Л, контактор сраба |
75
тывает и замыкает свои силовые контакты Л. Если цепь катушек контакторов 1В и 2В замкнута, их контакты замыкаются, якорь двигателя начинает вращаться, и двигатель выходит на режим естественной характеристики (ступени ускорения на схеме не по казаны). В процессе разгона двигателя, когда напряжение на якоре оказывается достаточным, чтобы реле направления враще
ния «Вперед» |
РПВ сработало, замыкаются контакторы РПВ, полу |
чает питание |
катушка контактора П, контактор срабатывает, и |
его контакты шунтируют ступень Я. |
|
При противовключении цепь катушек контакторов 1В и 2В |
|
размыкается, |
а цепь катушек 1Н и 2Н замыкается. Изменяется |
Рис. 64. Схема торможения двигателя постоянного тока противовключением
полярность питания якоря двигателя. При этом катушка РПВ обесточивается и размыкает свои контакты РПВ, а напряжение, поступающее на катушку РПН, недостаточно, чтобы реле срабо тало. Вследствие этого катушка контактора Я обесточивается, и контактор размыкает свои силовые контакты Я. В цепь якоря двигателя автоматически вводится ступень противовключения. Сложность торможении противовключением является необходи мость своевременной остановки двигателя, в противном случае якорь двигателя начнет вращаться в противоположном направ лении.
Торможение асинхронных двигателей также осуществляется тремя способами: генераторным, динамическим и противовключе нием. Режим генераторного торможения наступает автоматиче ски, когда частота вращения ротора становится больше синхрон ной. Динамическое торможение асинхронных двигателей осуществ ляется отключением обмотки статора от питания переменным то ком и подачей на две фазы постоянного тока.
На рис. 65 дана схема автоматического динамического тормо жения, которая приемлема для двигателей как с короткозамкну тым, так и с фазным ротором.
Пуск двигателя осуществляется кнопкой «Пуск». Срабатыва ет контактор Л, который замыкает силовые контакты Л, подклю
76