Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

изменения падения напряжения на Хг. Поэтому, с точки зрения регулировочных свойств, здесь много общего с регулированием скорости за счет изменения сопротивления реостата в цепи якоря двигателя, где, в конечном счете, все происходит за счет изменения падения напряжения на Rp.

Механические характеристики для различных значений /у приводятся на рис. 149.

Процесс регулирования выглядит так:

М = УИС; п = const.

Вновь равенство вращающего момента и момента сопротивления наступает при меньшей скорости двигателя.

Положительные качества такого способа регулирования за­ ключаются в следующем:

регулирование экономичное, поскольку в индуктивных сопро­ тивлениях электрическая энергия в тепловую не превращается;

индуктивные сопротивления Ху изменяются бесконтактным способом, т. е. без разрыва в цепи главного тока;

. управление скоростью двигателя осуществляется изменением относительно слабого тока /у, что позволяет получить высокую плавность регулирования.

Следует заметить, что, применяя обратные связи по скорости двигателя или по току якоря, можно повысить жесткость механи­ ческих характеристик, расширив тем самым диапазон регулирова­ ния скорости.

Однако при всем этом схема имеет и серьезные недостатки: наличие магнитного усили­ теля в цепи главного тока при­ водит к снижению costp всей электроустановки, особенно если удельный вес таких элек­

троприводов большой;

выпрямитель

235

через якорь двигателя течет выпрямленный ток, имеющий оп­ ределенную пульсацию, что может привести к ухудшению усло­ вий коммутации на коллекторе;

двигатель нельзя перевести в режим рекуперативного тормо­ жения.

Два из этих недостатков устраняются при питании двигателя от сети переменного тока через управляемый полупроводниковый выпрямитель, выполненный на тиристорах (рис. 150).

В этом случае, как известно, можно регулировать величину средневыпрямленного напряжения за счет задержки управляю­ щих импульсов, идущих на открытие тиристоров. Такая задерж­ ка управляющих импульсов по времени называется углом регули­ рования а. Сами управляющие импульсы формируются специаль­ ной схемой управления, которая и позволяет плавно менять угол регулирования а.

Втрехфазной мостовой схеме выпрямления (см. рис. 150) угол

аизменяется от 0 до 90°. При а —0° средневыпрямленное напря­ жение наибольшее, а при а = 90° оно равно нулю.

Механические характеристики двигателя при различных зна­ чениях а (рис. 151), как и в системе Г—Д, имеют почти одинако­ вый наклон.

Схема управления обычно позволяет изменять угол а абсолют­ но плавно, что и определяет бесступенчатое регулирование часто­ ты вращения двигателя.

При увеличении угла регулирования больше 90° управляемый

выпрямитель переходит в режим инвертора, а двигатель — в ре­ жим рекуперативного торможения.

Как видно, этот способ регулирования по своим регулировоч­ ным свойствам не уступает системе Г—Д, но является более эко­ номичным, меньше вес и габариты оборудования, и есть все осно­ вания предполагать его высокую надежность.

Относительная сложность схемы управления в какой-то степе­ ни компенсируется тем, что она целиком выполняется на статиче­ ских полупроводниковых и магнитных элементах и является сла­ боточной.

Недостаток преобразователя частоты состоит в том, что на­ пряжение и ток на выходе его имеют не синусоидальную форму. Это приводит к некоторому увеличению потерь в двигателе, т. е.

куменьшению его к. п. д.

Внастоящее время разработано много различных схем статиче­ ских преобразователей частоты, в том числе и без промежуточного звена постоянного тока.

Используются статические преобразователи и для регулирова­ ния частоты вращения асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Ранее указывалось, что в роторной цепи возникают по­ тери энергии, пропорциональные скольжению. Оказывается, что эту энергию можно вывести из ротора и после преобразования

237

вернуть в сеть либо на другой двигатель. В этом случае регулирова­ ние частоты вращения за счет скольжения становится экономич­ ным. Подобные установки получили название асинхронных машин­ но-вентильных каскадов.

§ 57. Аппаратура управления электроприводами

Электрическими аппаратами называются различные устройст­ ва, предназначенные для управления, регулирования и защиты электрических устройств. К ним относятся контакторы, реле, конт­ роллеры, командоконтроллеры, конечные и путевые выключатели, реостаты.

Основными аппаратами современных схем управления электро­ приводами являются контакторы и реле.

К о н т а к т о р — это аппарат дистанционного действия, пред­ назначенный для частых включений и выключений силовых элек­ трических цепей при нормальных режимах работы.

В настоящее время существует очень много контакторов раз­ личных конструктивных исполнений, однако принцип действия лю­ бого из них можно пояснить на схеме (рис. 153).

При протекании тока по электромагнитной катушке 1 возникает магнитный поток Ф, который, замыкаясь через магнитопровод (сердечник) 2, якорь 4 и воздушный зазор, создает усилие, притя­ гивающее яко,рь. Главнее контакты 6 замыкаются, а отключающая пружина 3 сжимается. Подвижный контакт соединяется с якорем нежестко, и пружина 5 обеспечивает определенную амортизацию замкнутых контактов, предотвращая их кратковременное размы­ кание при ударах, вибрации и тряске.

Любой контактор состоит из электромагнитной системы, кон­ тактной системы и дугогасительного устройства.

Электромагнитная система включает катушку с магнитопроводом, якорь и отключающую пружину. Магнитопровод контакторов постоянного тока выполняется из.литой стали, а контакторов пе­ ременного тока —из листовой. Существуют контакторы с поворот­ ной магнитной системой и с прямоходовой.

Индуктивное сопротивление катушки контактора переменного тока очень сильно зависит от величины воздушного зазора между магнитопроводом и якорем. Вследствие этого ток в катушке в пер­ вый момент включения в 10—15 раз больше тока, который будет протекать по катушке после притягивания якоря. Такие броски то­ ка при частых включениях разогревают катушку, и если якорь по какой-либо причине не притянется или притянется недостаточно плотно, то обмотка катушки быстро перегорит.

Магнитный поток, а' следовательно, и притягивающее усилие контактора переменного тока остаются примерно постоянными до и после притягивания якоря.

Ток в катушке контактора постоянного тока не зависит от того, притянут якорь или нет. Поэтому контакторы постоянного тока до­

238

вспомогательные контакты делятся на две группы: замыкающие и размыкающие. При отключенной катушке электромагнита и отпущенном якоре замыкающие контакты находятся в разомкну­ том состоянии, а размыкающие — в замкнутом.

Важнейшей характеристикой контактов является переходное сопротивление, т. е. сопротивление в месте соединения контактных поверхностей. Дело в том, что как бы тщательно ни обрабатывались контактные поверхности, какую бы форму они ни имели, сопри­ косновение их все равно происходит в отдельных точках.

Этим и объясняется наличие относительно большого переход­ ного сопротивления контактов, которое может быть выражено фор­ мулой

где е — величина, зависящая от материала контактов, способа обработки и состояния контактных поверхностей;

Р— усилие, сжимающее контакты;

п— показатель степени, зависящий от количества контакт­ ных точек.

Для медных контактов, например, только что обработанных на станке и шлифным напильником, величина е = М О ч Ом-кг, а для латунных е= 6,7-10-4 Ом-кг. Величина е, а следовательно, и Rn зависят от окисления контактных поверхностей, особенно у контак­ тов из материала, окислы которого обладают плохой электропро­ водностью. Например, у медных контактов, находившихся в откры­ том положении, переходное сопротивление через несколько дней возрастает в несколько тысяч раз.

Увеличение сжимающего усилия в определенных пределах спо­ собствует снижению R„, но чрезмерное сжатие не дает должного

239