Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Пуск переключением «звезда—треугольник»




 

Пуск переключением «звезда—треугольник» может применяться в случаях, когда выведены все шесть концов об­мотки статора и двигатель нормально работает с соединением обмотки статора в треугольник, например, когда двигатель на 380/220 в и с соединением обмоток Y/ работает от сети 220 в. В этом случае при пуске обмотка статора включается в звезду (нижнее положение переключателя П), а при достижении нормальной скорости вращения переключается в треугольник (верхнее поло­жение переключателя П). При таком способе пуска по сравнению с прямым пуском при соединении обмотки в треуголь­ник напряжение фаз обмоток уменьшается в раза, пусковой момент уменьшается в раза, пусковой ток в фазах об­мотки уменьшается в раза, а в сети — в раза. Та­ким образом, рассматриваемый способ пуска равноценен автотранс­форматорному пуску при

Недостатком этого способа пуска по сравнению с реакторным и автотрансформаторным является то, что при пусковых переключениях цепь двигателя разрывается, что связано с возникновением коммутационных перенапряжений. Этот способ ранее широко применялся при пуске низковольтных двигателей, однако с увеличе­нием мощности сетей потерял свое прежнее значение и в настоящее время используется сравнительно редко.

 

Пуск двигателя с фазным ротором с помощью пускового рео­стата.

 

 

Двигатели с фазным ротором применяются значительно реже двигателей с короткозамкнутым ротором. Они используются в сле­дующих случаях:

1) когда двигатели с короткозамкнутым ротором неприемлемы по условиям регулирования их скорости вращения;

2) когда статический момент сопротивления на валу при пуске Мст велик и поэтому асинхронный двигатель с коротко­замкнутым ротором с пуском при пониженном напряжении непри­емлем, а прямой пуск такого двигателя недопустим по условиям воздействия больших пусковых токов на сеть;

3) когда приводимые в движение массы настолько велики, что выделяемая во вторичной цепи двигателя тепловая энергия вызывает недопустимый нагрев обмотки ротора в виде беличьей клетки.

Пуск двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора. Применяются прово­лочные, с литыми чугунными элементами, а также жидкостные реостаты. По условиям нагрева реостаты рассчитываются на кратко­временную работу. Сопротивления металлических- реостатов для охлаждения обычно помещают в бак с трансформаторным маслом. Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки контроллера, существенным элементом которого является вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически (в автоматизированных установках) с помощью контакторов или контрол­лера с электрическим при­водом. Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом (например, водный раствор соды или поваренной соли), в кото­рый опущены электроды.

Сопротивление реостата регулируется путем изменения глубины погружения электродов.

Рассмотрим пуск двигателя с фазным ротором с помощью сту­пенчатого металлического реостата, управляемого кон­такторами К.

Перед пуском щетки должны быть опущены на контактные коль­ца ротора, а все ступени реостата включены. Далее в процессе пуска поочередно включаются контакторы КЗ, К.2, К1. Характеристики вращающего момента двигателя М = f (s) и вторичного тока I2= f (s) при работе на разных ступенях реостата изображены на рис.

Предположим, что сопротивления ступеней пуско­вого реостата и интервалы времени переключения ступеней подо­браны так, что момент двигателя М при пуске меняется в пределах от некоторого Ммакс до некоторого Ммин и при включении в сеть (кривая 3 на рис.а). В начале пуска двигатель работает по характеристике 3, ротор приходит во вра­щение, скольжение s начинает уменьшаться, и при s=s3, когда М=Mмин, производится переключение реостата на вторую ступень. При этом двигатель будет работать по характеристике 2, и при даль­нейшем разбеге двигателя скольжение уменьшится от s=s3,, до s=s2, а момент — от значения М = Ммакс до М = Ммин. Затем производится переключение на первую ступень и т. д. После выключения последней

 

 

 

ступени реостата двигатель переходит на ра­боту по естественной характеристике 0 и достигает установив­шейся скорости вращения.

При наличии у двигателя короткозамыкающего механизма после окончания пуска щетки с помощью этого механизма поднимаются с контактных колец и кольца замыкаются накоротко, а реостат возвращается в пусковое положение. Тем самым пусковая аппа­ратура приводится в готовность к следующему пуску. Необходимо отметить, что дистанционное управление короткозамыкающим ме­ханизмом контактных колец сложно осуществить; это затрудняет автоматическое управление двигателем. Поэтому в последнее время фазные асинхронные двигатели строятся без таких механизмов. При этом щетки постоянно налегают на контактные кольца, что несколько увеличивает потери двигателя и износ щеток. Количество ступеней пускового реостата с целью упрощения схемы пуска и уде­шевления аппаратуры в автоматизированных установках выбирается небольшим (обычно 2—3 ступени).

Пусковые характеристики асинхронного двигателя при реостат­ном пуске наиболее благоприятны, так как высокие значения мо­ментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов.

Самозапуск асинхронных двигателей.

 

В электрических сетях в результате коротких замыканий случаются кратковременные, длительностью до нескольких секунд, большие понижения напряже­ния или перерывы питания. Включенные в сеть асинхронные дви­гатели при этом начинают затормаживаться и чаще всего полностью останавливаются. При восстановлении напряжения начинается одновременный самозапуск не отключившихся от сети двигателей.

Такой самозапуск двигателей способствует быстрейшему восстанов­лению нормальной работы производственных механизмов и поэтому целесообразен, а в ряде случаев даже чрезвычайно желателен. Од­нако одновременный самозапуск большого количества асинхронных двигателей загружает сеть весьма большими токами, что вызывает в ней большие падения напряжения и задерживает процесс восста­новления нормального напряжения.

Время самозапуска двигателей при этом увеличивается, а в ряде случаев величина пускового мо­мента недостаточна для пуска двигателя. Кроме того, самозапуск некоторых двигателей в подобных условиях недопустим, или невоз­можен (например, двигатели с фазным ротором с пуском с помощью реостата и двигатели с короткозамкнутым ротором с пуском с по­мощью реакторов и автотрансформаторов, не снабженные специаль­ной автоматической аппаратурой для автоматического самозапуска).

Поэтому целесообразно возможность самозапуска использовать только для двигателей наиболее ответственных производственных механизмов, а все остальные двигатели снабдить релейной защитой для их отключения от сети при глубоких падениях напряжения.

Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

 

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя

Способы регулирования скорости вращения асинхронных двигателей можно подразделить на два класса:

1) регулирование скорости вращения первичного магнит­ного поля

что достигается либо регулированием первичной частоты f1, либо изменением числа пар полюсов р двигателя;

2) регулирование скольжения двигателя s при n/

В первом случае к. п. д. двигателя остается высоким, а во втором случае к. п. д. снижа­ется тем больше, чем больше s, так как при этом мощность сколь­жения

теряется во вторичной цепи двигателя (мощность скольжения ис­пользуется полезно только в каскадных установках).

 

Регулирование скорости изменением первичной частоты

 

Регулирование скорости изменением первичной частоты (частот­ное регулирование) требует применения источников питания с ре­гулируемой частотой (синхронные генераторы с переменной ско­ростью вращения, ионные или полупроводниковые преобразователи частоты и др.). Поэтому данный способ регулирования используется главным образом в случаях, когда для целых групп двигателей необходимо повышать (п > 3000 об/мин) скорости вращения (на­пример, ручной металлообрабатывающий инструмент, некоторые механизмы деревообрабатывающей промышленности и др.) или одновременно и плавно их регулировать (например, двигатели роль­гангов мощных прокатных станов и др.).

С развитием полупроводни­ковых преобразователей все более перспективным становится также индивидуальное частотное регулирование скорости вращения дви­гателей. Схему короткозамкнутого асинхронного двигателя с ча­стотным управлением при помощи полупроводниковых преобразо­вателей можно получить, если заменить явнополюсный ротор на ротор с обмоткой в виде беличьей клетки и питать эту схему от сети переменного тока через полупроводни­ковый выпрямитель. Управление инвертором при этом произво­дится особым преобразователем частоты вне зависимости от поло­жения ротора двигателя. Величина напряжения регулируется с помощью выпрямителя.

Если пренебречь относительно небольшим падением напряжения в первичной цепи асинхронного двигателя, то

Существенное изменение величины потока Ф при регулировании п нежелательно, так как увеличение Ф против нормального вызы­вает увеличение насыщения магнитной цепи и сильное увеличение намагничивающего тока, а уменьшение Ф вызывает недоиспользо­вание машины, уменьшение перегрузочной способности и увеличе­ние тока /.а при том же значении М и т. д. Поэтому в большинстве случаев целесообразно поддерживать Ф = const. При этом одновременно с регулированием частоты пропорционально ей необходимо изменять также напряжение, т. е. поддерживать

Отступление от этого правила целесообразно только в случаях, когда Мст быстро уменьшается с уменьшением п (например, приводы вентиляторов, когда ). В этом случае более быстрое умень­шение U1 по сравнению с f1 вызывает уменьшение Ф и улучшает энергетические показатели двигателя и в то же время уменьшение М,п с точки зрения перегрузочной способности не опасно.

При широком диапазоне регулирования правильнее поддер­живать

К недостаткам частотного регулирования относится громозд­кость и высокая стоимость питающей установки.

 

Регулирование скорости изменением

числа пар полюсов

 

Регулирование скорости изменением числа пар полюсов р ис­пользуется обычно, для .двигателей с короткозамкнутым ротором, так как при этом требуется изменять р только для обмотки статора. Изменять р можно двумя способами:

1) применением на статоре нес­кольких обмоток, которые уложены в общих пазах и имеют разные числа пар полюсов р;

2) применением обмотки специального типа, которая позволяет получить различные значения р путем изменения (переключения) схемы соединений обмотки.

Предложено значитель­ное количество различных схем обмоток с переключением числа пар полюсов, однако широкое распространение из них получили только некоторые. Применение нескольких обмоток

невыгодно, так как при этом из-за ограниченного места с пазах сечение проводников каждой из обмоток нужно уменьшать, что приводит к снижению мощности двигателя. Использование обмоток с переключением числа пар полюсов вызывает усложнение коммутационной аппаратуры, в особенности, если с помощью одной обмотки желают получить более двух скоростей вращения. Несколько ухудшаются также энергетические показатели двигателей.

Двигатели с изменением числа пар полюсов называются многоскоростными. Обычно они выпускаются на 2, 3 или 4 ско­рости вращения, причем двухскоростные двигатели изготовляются с одной обмоткой на статоре и с переключением числа пар полюсов в отношении р2 : р1= 2 : 1, трехскоростные двигатели — с двумя об­мотками на статоре, из которых одна выполняется с переключением р2 : р1= 2 : 1, четырехскоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, каждая из которых выполняется с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1. Например, двигатель на f1 = 50 гц с синхронными скоростями вращения 1500/1000/750/500 об/мин имеет одну обмотку с переключением на 2р = 4 и 8 и другую об­мотку с переключением на 2р = 6 и 12.

Многоскоростные двигатели применяются в металлорежущих и деревообрабатывающих станках, в грузовых и пассажирских лифтах, для приводов вентиляторов и насосов п в ряде других случаев.

Каждая фаза обмотки с переключением числа пар полюсов в отношении 2 : 1 состоит из двух частей, или половинок, с одинаковым количеством катушечных групп в каждой части.

Когда обе части обмотки обтекаются токами одинакового направле­ния, обмотка создает магнитное поле с большим числом полюсов (рис.а, 2р = 4), а при изменении направления тока в одной части обмотки на обратное число полюсов уменьшается вдвое (рис. б и в, 2р = 2). Подобные переключения производятся во всех фазах одновременно, и переключаемые части обмотки могут соединяться последовательно (рис. а и б) или парал­лельно (рис. в).

Ширина фазной зоны, зани­маемой сторонами катушек ка­тушечной группы, и величина шага обмотки в зубцовых деле­ниях одинаковы при обоих числах полюсов. Поскольку, однако, при переключении числа пар полюсов в отношении 2 : 1 полюсное деление изменяется в два раза, то величина фазной зоны в электрических градусах и относительный шаг обмотки при этом также изменяются в два раза.

Переключаемую обмотку вы­полняют так, что при меньшем числе пар полюсов (p1) фазная зона = 60° эл. Тогда при удвоенном числе пар полюсов ( ) ширина этой зоны = 120° эл

Нормальные одной фазы обмотки с переключением чередования фазных зон при одинаковом направлении вращения магнитного поля для обеих ско­ростей вращения должны быть такими, как показано на рис.2

 

Рис 1.

 

Рис 2.

 

Из рисунка видно, что, кроме изменения направлений токов в зонах X, Y, Z (рис. 2, а) на обратные (т. е. обращение их в зоны А, В, С), для сохранения направления вращения поля, а следовательно, и ротора при пере­ключении числа пар полюсов (рис.2, б) необходимо также пе­реключить концы двух фаз обмотки (например, фазы В и С).

Обмотка выполняется так, что ее шаг равен полному (180° эл.) при большем числе полюсов (2p2), так как кривая н. с. обмотки с зоной и =120° наиболее близка к синусоидальной при полном шаге. Тогда при меньшем числе полюсов относительный шаг

Из сказанного следует, что обмотка с переключением числа по­люсов создает н. с. с большей величиной высших гармоник поля, чем нормальная трехфазная обмотка с = 60° и . Это при­водит к некоторому ухудшению энергетических показателей двига­телей с переключением числа полюсов по сравнению с нормальными.

На рис. 3 пред­ставлена наиболее часто употребляемая схема обмо­ток с переключением числа пар полюсов в отношении р2 : p1 = 2 : 1.

Определим мощности и моменты, разви­ваемые двигателями с такими схемами обмоток при неиз­менном линейном напряже­нии сети Uл1 и наибольшем допустимом (номинальном) токе в по­луфазе обмотки Пренебрегая разницей в условиях охлажде­ния при изменении скорости вращения, можно принять, что ве­личина одинакова при обеих скоростях вращения. Приближенно можно считать, что коэффициенты мощности и к. п. д. при одинако­вых значениях для обеих скоростей вращения также одинаковы. При указанных условиях мощности на валу для схем рис. 3, а и б соответственно равны:

Рис. 3.

 

Вид механических характеристик двигателей со схе­мой обмоток рис. 3 изображен на рис.4

Рис 4.

 

При переключении много­ скоростной обмотки магнитные индукции на отдельных участках магнитной цепи в общем случае изменяются, что необходимо иметь в виду при проектирова­нии двигателя, чтобы, с одной стороны, добиться по возможности более полного использования материалов двигателя, а с другой, не допустить чрезмерного насыщения магнитной цепи.

Вес и стоимость многоскоростных двигателей несколько больше, чем у нормальных асинхронных двигателей такой же мощности. Тем не менее это лучший и» наиболее широко применяемый способ регулирования скорости короткозамкнутых двигателей.

Регулирование скорости уменьшением величины первичного напряжения.

 

При уменьшении U1 момент двигателя изменяется пропорционально и соответственно изменяются механические характеристики (рис. 1),

 

Рис 1.

 

в результате чего изменяются также значения рабочих скольжении s1,s2,s3... при данном виде зависимости - Очевидно, что регулирование s в этом случае воз­можно в пределах 0 < s < sm. Для получения достаточно большого диапазона регулирования скорости необходимо, чтобы активное сопротивление цепи ротора и соответственно sм, были достаточно велики (рис. 1, б).

Следует учитывать, что во вторичной цепи возникают потери, равные мощности скольжения P2 и вызывающие повышенный на­грев ротора.

Этот метод регулирования скорости применяется также для двигателей с фазным ротором, причем в этом случае в цепь ро­тора включаются добавочные сопротивления.

Рис. 2.

В связи с пониженным к. п. д. и трудностями регулирования напряжения рассматриваемый метод применяется только для двигателей малой мощности. При этом для регулирования U1 можно использовать регу­лируемые автотрансформато­ры или сопротивления, вклю­ченные последовательно в пер­вичную цепь. В последние годы для этой цели все чаще применяют (рис. 2) реак­торы насыщения, регулируе­мые путем подмагничивания постоянным током.

При изменении величины по­стоянного тока подмагничива­ния индуктивное сопротивле­ние реактора изменяется, что приводит к изменению напряжения на зажимах двигателя. Путем автоматического регулирования тока подмагничивания можно рас­ширить зону регулирования скорости в область s > sm и получить при этом жесткие механические характеристики.

 





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. I. Ток срабатывания пусковых токовых реле МНЗ.
  2. I. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ
  3. VII. Регламент переговоров дежурного по железнодорожной станции (ДСП) с машинистами поездов (ТЧМ) при приеме, отправлении и пропуске поездов по железнодорожной станции
  4. Алгоритм расчёта отпускной, оптовой и розничной цены товара
  5. Анализ влияния цен на объемы затрат и выпуска. Основное уравнение фирмы
  6. Апелляция РЕЗУЛЬТАТОВ выпускной квалификационной работы
  7. Асфальтобетонов различных составов (при расчете конструкции по допускаемому упругому прогибу и по условию сдвигоустойчивости)
  8. В каких случаях не допускается осаживание поезда после вынужденной остановки на перегоне?
  9. В радиусе 20 м от колодца не допускается полоскание и стирка белья, водопой животных и мытье разного рода предметов.
  10. Включаются ли в стаж работы, дающий право на ежегодный основной оплачиваемый отпуск, непосредственно время ежегодного оплачиваемого отпуска?
  11. Воздухоподающая и выпускная система.
  12. Вопрос 1. Поля допусков гладких калибров.


Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 603; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2019 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.024 с.) Главная | Обратная связь