Elektr yuritma asoslari

Графический метод

В основу метода положена фактическая (криволинейная) форма естественной механической характеристики асинхронного двигателя. Графический метод расчета, по сравнению с аналитическим, более трудоемок, поэтому его применение оправдано при начальном пусковом моменте M₁  0,75 M _max , когда аналитический метод расчета дает заметную ошибку.

Рис. 4.27. Графический метод расчета резисторов пускового реостата электропривода с асинхронным двигателем с фазным ротором

Из точки
n₁ на оси ординат проводят прямую, параллельную оси абсцисс,

представляющую собой механическую характеристику двигателя в режиме идеального холостого хода, соответствующую неизменной синхронной частоте

вращения
n₀  n₁ . Значения начального пускового момента
M₁ и момента

переключений
M ₂ откладывают на оси абсцисс. В полученных точках

восстанавливают перпендикуляры. Через точки a и b проводят прямую до пересечения с характеристикой идеального холостого хода. Полученная точка A называется полюсом построения реостатных механических характеристик, по которым проходит процесс пуска на ступенях пускового реостата.
Из точки A проводят лучи для реостатных характеристик, как это показано на рис. 4.27, и через полученные точки проводят ломаную линию

a b c^
c d ^
d e^ e . Отрезки kb, be, cd и de используют для расчета сопротивлений

резисторов пускового реостата.
Сопротивления резисторов на ступенях: первой
r  ^de r ; (4.54)

второй
доб1

bk ²

r  ^cd r
; (4.55)

доб 2
bk ²

третьей


r  ^bc r ; (4.56)

доб 3
bk ²

Сопротивления реостатов на ступенях: первой

R  ^be r
; (4.57)

второй
ПР1

bk ²

R  ^bd r ; (4.58)

третьей
ПР 2

R
bk


_ bc _r
2

. (4.59)

ПР3
bk ²

Пример 4.2. Используя данные примера 4.1 рассчитать трехступенчатый

пусковой реостат, приняв форсированный.
M  0,85 M _max  0,85  3  200  510 H  м.
Пуск двигателя

Решение. Так как принятое значение начального пускового момента M₁

превышает
0,7 M _max , то задачу решаем графическим методом.

1. 
   Требуемое отношение начального пускового момента и момента пе- реключений при форсированном пуске
   

    2,0,

следовательно, момент переключений

М ₂  М₁ / ₁  510 / 2  255 H  м .
Естественная механическая характеристика двигателя и все необходимые графические построения представлены на рис. 4.27.

2. 
   Сопротивление резисторов на ступенях пускового реостата:
   

r  ^be r  ⁵⁵ 0,37  1,85 Ом ;

доб1
bk ² 11

r  ^cd r  ²⁴ 0,37  0,80 Ом ;

доб 2
bk ² 11

r  ^bc r  ¹⁰ 0,37  0,34 Ом .

доб 3
bk ² 11

3. 
   Сопротивление пускового реостата на его ступенях:
   

R  ^de r  ⁸⁹ 0,37  2,99 Ом ;

ПР1
bk ² 11

R  ^bd r  ³⁴ 0,37  1,14 Ом ;

ПР 2


R
bk ²
_ bc _r
11
 ¹⁰ 0,37  0,34 Ом .

ПР3
bk ² 11

Для пуска асинхронных двигателей с фазным ротором возможно применение пусковых устройств с дросселями (реакторами) L (см. рис. 4.26 а), обеспечивающими плавный пуск двигателя в две ступени. Здесь дроссели выполняют функцию автоматических регуляторов силы пускового тока: в

начале пуска скольжение s  1 и частота тока в роторе равна частоте тока в сети

f_{2 П} 
f₁s 
f₁ ,

при этом индуктивное сопротивление дросселей равно
x_L  2 f₁L ,
что в значительной степени ограничивают начальный пусковой ток. По мере роста частоты вращения ротора (снижения скольжения) частота тока в обмотке ротора уменьшается, а следовательно, снижается индуктивное

сопротивление дросселей
x_L . В итоге нарастает сила пускового тока. По

окончании процесса пуска частота тока в роторе составляет обычно 2 - 5 Гц,

при этом индуктивное сопротивление дросселей
x_Lp  0,02  0,1x_LП . Пуск

двигателя происходит в две ступени: сначала срабатывает контактор КМ1, а затем КМ2. При этом момент переключений по сравнению с трехступенчатым
резисторным реостатом (см. рис.4.26, б) уменьшается с M ₂ / M _ном  2,2 до
M ₂ / M _ном  1,75 . Таким образом, ограничение тока происходит за счет индуктивного сопротивления, что способствует снижению электрических потерь в двигателе во время пуска. Однако следует помнить, что дроссели дороже резисторов. Если же предъявляются повышенные требования к

плавности пусковой операции электропривода, то применение дросселей в пусковом устройстве оправдано.

РАСЧЕТ ТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ ТОРМОЖЕНИИ И

ТОРМОЖЕНИИ ПРОТИВОВКЛЮЧЕНИЕМ
Торможение противовключением позволяет получать большие тормозные моменты, поэтому его применяют при необходимости быстрой остановки электропривода. Для создания этого режима достаточно у работающего асинхронного двигателя изменить направление вращения поля статора путем переключения двух проводов, присоединяющих к сети обмотку статора. Например, прямой (рабочий) порядок следования фаз ABC заменить обратным порядком следования АСВ (рис. 4.30, а).
На рис. 4.30, б показаны механические характеристики двигателя для прямого (первый квадрант) и обратного (второй и третий квадранты) порядков следования фаз. Допустим, двигатель работал в основном (двигательном) режиме номинальной нагрузки (точка А). При торможении противовключением изменяют порядок следования фаз питающего напряжения на обмотке статора, при этом рабочая точка сместится на характеристику обратного следования фаз

и займет положение в точке
B₁ . В результате на ротор двигателя будет

действовать начальный тормозной момент

• 
  M_T , под действием которого
  

частота вращения ротора я будет снижаться до нуля. При
n  0
(точка К)

двигатель необходимо отключить от сети, иначе произойдет его реверсирование, т. е. двигатель после остановки ротора перейдет из тормозного в основной (двигательный) режим с противоположным направлением вращения ротора.

Рис. 4.30. Торможение противовключением асинхронного двигателя с фазным ротором:
а - схема переключения фаз; б - механические характеристики в режиме торможения

В асинхронных двигателях с фазным ротором момент и ток торможения

противовключением можно регулировать введением в цепь ротора реостата r_T .
При изменении сопротивления этого реостата меняется жесткость механических характеристик в режиме торможения.
Искусственные механические характеристики двигателя в режиме торможения противовключением располагаются во втором и третьем

квадрантах осей координат в диапазоне частот вращения от
n₁ до

• 
  n₁ , что
  

соответствует изменению скольжения от 2 до 0 (см. рис. 4.30). В конце

торможения, когда частота вращения
n  0
(точка К), скольжение
s  1. Изменяя

сопротивление резистора
r_T , включаемого в цепь фазного ротора, можно

получить несколько искусственных механических характеристик с одинаковым
максимальным моментом, но отличающиеся критическим скольжением s_KP .
Наиболее эффективным получается торможение противовключением на искусственной механической характеристике торможения с критическим

скольжением
^sKP
= 1,47, так как в этом случае среднее значение момента

торможения M_T
в диапазоне частоты вращения при торможении от
n_НОМ до

n  0
получается наибольшим. Начальный тормозной момент в этом случае

называют эффективным
M_{T .ЭФ} . Для определения значения сопротивления рези-

стора
r_{T .ЭФ} , соответствующего эффективному торможению противовключением

методом переключения фаз подводимого напряжения, воспользуемся формулой критического скольжения:

^sКР
r₂


• 
  ^rДОБ
  

k ^2
E , (4.70)

преобразовав его относительно сопротивления внешнего резистора и

приняв
^sKP
= 1,47:


^rT .ЭФ


1,47

k


2
Е

 r₂ . (4.71)

Величина начального тормозного момента на этой искусственной
механической характеристике при торможении двигателя равна M_{T .ЭФ}  0,8 M _max .