Как осуществляют пуск двигателей параллельного возбуждения

Как осуществляют пуск двигателей параллельного возбуждения

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Электродвигатели Электродвигатели с параллельным возбуждением Пуск в ход электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Выражение (22) показывает, что в процессе пуска в ход электродвигателя величина тока в обмотке якоря изменяется. В начале пуска, когда п = 0, противо э. д. с. обмотки якоря E = сnФ = 0. Следовательно, пусковой ток электродвигателя

т. е. он ограничивается лишь весьма небольшим сопротивлением якоря и может превышать номинальный ток электродвига­теля в десятки раз. В дальнейшем, по мере разгона электро­двигателя, его противо э. д. с. возрастает, а ток в обмотке якоря снижается.

Значительный толчок тока в начале пуска, с точки зрения нагрева, не опасен для электродвигателя, так как пуск проте­кает довольно быстро и перегреться обмотка якоря не успе­вает. Однако наличие вращающегося токосъемного устройст­ва— коллектора заставляет принимать особые меры для огра­ничения величины пускового тока. Большие толчки пускового тока могут вызывать серьезные нарушения нормальной комму­тации (например, недопустимое искрение на коллекторе). Кро­ме того, большие толчки тока в сети неблагоприятно отража­ются на работе других электродвигателей, в особенности, осве­тительных приборов, включенных в ту же сеть. Имеются также и механические причины, заставляющие ограничивать пусковые

токи электродвигателей. Это связано с тем, что повышенные пусковые токи приводят к пропорциональному повышению пусковых моментов, которые могут вызвать в механизме боль­шие инерционные усилия, опасные для деталей передач. Для ограничения пусковых токов обычно в цепь якоря включают по­следовательно пусковой реостат. Путем подбора соответствую­щего сопротивления пускового реостата можно снизить пусковой ток, а следовательно, и пусковой момент до любой требуемой величины, так как при наличии дополнительного сопротивления R в цепи якоря пусковой ток электродвигателя

Пусковой реостат имеет несколько ступеней, что обеспечивает более плавный пуск электродвигателя. В начале пуска в цепь якоря включается весь пусковой реостат, а в дальнейшем, по мере разгона электродвигателя, отдельные ступени реостата отключаются (шунтируются) вручную или автомати­чески. Пуск электродвигателя заканчивается, когда весь пус­ковой реостат отключен (замкнуты контакты 1У, 2У, 3У на рис. 10).

Расчет пускового реостата может быть произведен графо­аналитическим способом. Для этого необходимо иметь номи­нальные данные электродвигателя и выбирать пределы измене­ния тока или момента при пуске. Обычно принимают:

где М _с — момент сопротивления ,при пуске.

Имея номинальные данные электродвигателя, нетрудно построить его естественную механическую или скоростную ха­рактеристики по двум точкам с координатами (0, п ₀ ) и (M _н , n _н ). Величина п ₀ может быть вычислена по формуле (34). Да­лее расчет пускового реостата производится в следующем по­рядке:

1. На пусковой диаграмме (рис. 11) вычерчивают в опреде­ленном масштабе естественную характеристику электродвига­теля а и на оси абсцисс откладывают М _min и М _{m ах} .

2. Если число ступеней пускового реостата не задано, то приступают к построению пусковых характеристик. При этом имеют в виду, что в первоначальный момент пуска, когда в цепь якоря включен весь пусковой реостат, пусковой момент электродвигателя равен М _{m ах} , т. е. пуск электродвигателя на­чинается с точки 1. Следовательно, первая пусковая характери­стика проходит через точки 1 и п ₀ (характеристика d). Таким образом, электродвигатель начинает разгоняться по характери­стике d. В точке 2, когда развиваемый электродвигателем вра­щающий момент станет равным M _min должна отключаться первая ступень пускового реостата. При этом ток якоря, а зна­чит, и вращающий момент электродвигателя увеличивается до величины М _{m ах} и электродвигатель переходит на работу по второй пусковой характеристике с, проходящей через точки 3 и п ₀ . Дальнейший разгон электродвигателя происходит по этой характеристике до точки 4. Здесь должна быть выключена вто­рая ступень реостата, и электродвигатель перейдет на работу по характеристике b.

Дальнейшее построение пусковой диаграммы производится до тех пор, пока с последним переключением реостата электро­двигатель не перейдет на работу по естественной характеристи­ке а. Разгон электродвигателя прекратится в точке 8, когда развиваемый двигателем момент станет равным моменту со­противления М _с .

Если число ступеней пускового реостата заранее задано или выбрано, исходя из требуемой плавности пуска, то пост­роение пусковой диаграммы производится таким же способом. При этом может оказаться, что при выключении последней ступени реостата электродвигатель переходит на работу по есте­ственной характеристике в точке, не лежащей на вертикали М _max . В таком случае следует несколько изменить значе­ния M _max и M _min и построить новую пусковую диаграмму, в которой бы полностью соблюдались выбранные пределы изме­нения вращающего момента при пуске.

3. Когда пусковая диаграмма построена, нетрудно рассчи­тать общее сопротивление пускового реостата и отдельных его ступеней, так как отрезок 1—7 пропорционален общему сопро­тивлению реостата, а отрезки 1—3, 3—5 и 5—7 пропорциональ­ны соответственно сопротивлениям первой, второй и третьей ступеней. Это можно доказать следующим образом. Очевидно, что естественной характеристике а соответствует сопротивле­ние R _я , а характеристике b —сопротивление R _я + R ₃ , где R ₃ —сопротивление третьей ступени реостата. При некоторой заданной силе тока, например I _{m ах} , числа оборотов электро­двигателя на этих характеристиках будут п ₇ =(1—7) и n ₅ = (1—5). Используя выражения (25), (27) и (33), можно составить следующие отношения:

Таким образом, отрезок (7—9) в масштабе равен величине сопротивления якоря, а отрезок (5—7) — величине сопротив­ления третьей ступени реостата. Аналогично отрезок (3—5) равен величине сопротивления второй ступени, а отрезок (1—3) —величине сопротивления первой ступени. Очевидно, что масштаб сопротивлений

В ряде случаев дополнительно к рассмотренным выше пус­ковым сопротивлениям в первый момент пуска включают еще так называемую предварительную ступень, которая снижает пусковой момент электродвигателя до величины, меньшей мо­мента сопротивления (характеристика е на рис. 11). Предварительная ступень служит для устранения люфтов, слабины канатов и цепей, наличие которых может приводить к большим динамическим ударам при пуске.

Следует иметь в виду, что пусковые реостаты рассчитаны на кратковременный режим работы, поэтому находиться под током длительное время они не могут. Если же имеется необ­ходимость в регулировании скорости изменением сопротивле­ния в цепи якоря, необходимо использовать либо специальный реостат, либо пусковой реостат, рассчитанный соответствую­щим образом на нагрев.

Пуск электродвигателя с помощью реостата является весь­ма неэкономичным, поскольку при этом в реостате и в якоре имеют место большие потери энергии, пропорциональные квад­рату пускового тока. Однако данный способ пуска является наиболее простым и удобным и применяется очень часто.

Пуск двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

Если двигатель включить в сеть напряжением U, то в начальный момент пуска якорь двигателя в силу инерции остается неподвижным (n==0) и противо-э.д.с. E отсутствует. Поэтому ток I_я в начальный момент пуска, определяемый формулой:

Схема включения двигателя параллельного возбуждения.

во много раз превышает ток I_я.н двига­теля. Чтобы предохранить двигатель от чрезмерно большого пускового тока I_к, опасного для целости обмотки яко­ря и коллектора, последовательно с якорем включают пусковой реостат r_п (рисунок по теме ). Благодаря этому ток якоря в начальный момент пуска

Так как продолжительность пуска невелика, то величину пускового тока можно допустить равной 1,2—2 I_я.н. Начальный пусковой момент двигателя, пропорциональный току якоря I_я.пуск,

при этом будет также превышать номи­нальный момент двигателя в 1,2—2 раза, т. е. М_{пуск. нач.}= (1,2—2) М_н (чем больше пусковой момент электродвигателя, тем при прочих равных условиях меньше продолжительность пуска).

По мере разгона двигателя индуктируемая в обмотке якоря про­тиво-э.д.с. возрастает, что влечет за собой уменьшение тока якоря и снижение развиваемого двигателем вращающего момента. Для поддержания вращающего момента на определенном уровне много­ступенчатый пусковой реостат постепенно выводится из цепи якоря. При достижении двигателем полной скорости пусковой реостат целиком выключается.

Дата добавления: 2016-06-09 ; просмотров: 5730 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Способы пуска двигателей постоянного тока параллельного и последовательного возбуждения.

Для двигателей постоянного тока могут быть применены.

Прямой пуск. Обмотка якоря подключается к сети. Пуск применяют для двигателей малой мощности. I_п = (4 ÷ 6)I_ном .

Переходный процесс изменения частоты вращения n и тока якоря i_a определяется нагрузкой двигателя и Т_м .

При T_м > 4T_a апериодический процесс изменения i_a и n. Сначала ток i_a возрастает (рис) i_a = I_нач (1- е — t / Ta ).

по истечении времени t_з якорь двигателя вращается и n возрастает и возникающая в обмотке якоря ЭДС стремится уменьшить ток i_a. Время запаздывания t_з = Т_а ln[I_нач /(I_нач — I_н )].

В действительности время t_з несколько больше из-за тормозящего действия вихревых токов, возникающих в массивных частях магнитопровода машины.

Максимальное значение тока якоря

I_max = [- U/(p₂L_a )](p₂ /p₁ )p₁/(p₁ — p₂). Пунктиром как возрастает ток i_a, если якорь не сможет прийти во вращение.

На рис. Кривые построены по n = n_н(1 — е-t/Tм); i_a = (I_нач— I_н )е —t/Tм + I_н зависимости n и i_a. Время переходного процесса при пуске (3 ÷ 4) T_м. За это время частота вращения n= (0,95 —0,98) от установившегося значения, а ток якоря I_а

приближается к установившемуся значению.

Пуск путем плавного повышения питающего напряжения. При реостатном пуске возникают значительные потери энергии в пусковом реостате. Это можно устранить, если пуск двигателя осуществить путем плавного повышения напряжения, подаваемого на его обмотку, но необходимо иметь отдельный источник постоянного тока с регулируемым напряжением.

Реостатный пуск. В начальный момент пуска при n = 0 ток I_п = U/(ΣR_а + R_п ). Максимальное R_п подбирается так, чтобы для машин большой и средней мощности
I_п = (1,4 ÷ 1,8) I_ном , а малой мощности I_п = (2 ÷ 2,5) I_ном .

(первый рисунок) двигатель с параллельным возбуждением. Пуск осуществляется по реостатной характеристике 6двигатель развивает максимальный пусковой момент М_пmах . Регулировочный реостат R_р.в выводится так, чтобы ток I_в и Ф были максимальными. С увеличением частоты вращения возрастает ЭДС и уменьшается ток якоря I_а = (U — E)/(ΣR_a + R_п ). При М_пmin часть сопротивления пускового реостата выводится и момент снова возрастает до М_пmах переходит на кривую 5 и разгоняется до М_пmin.Уменьшая сопротивление пускового реостата, осуществляют разгон двигателя по кривым 6, 5, 4, 3 и 2 до естественной 1. М_п.ср = 0,5 (М_пmах + М_пmin ) = const двигатель разгоняется с некоторым постоянным ускорением.

Таким же способом пускается двигатель с последовательным возбуждением. Количество ступеней зависит от жесткости естественной характеристики.

При выводе отдельных ступеней пускового реостата ток якоря I_а достигает некоторого максимального значения, затем уменьшается до минимального. С изменением тока якоря изменяется и электромагнитный момент М. М_дин = М — М_н, обеспечивает разгон двигателя до установившейся частоты вращения.

3.упрощенный метод определения эффективного числа электроприемников

Под эффективным числом электроприемников понимается такое число приемников, равновеликих по мощности и однородных по режиму работы, которое обуславливает ту же величину расчетного максимума, что и группа приемников различных по мощности и режиму работы.

Эффективное число электроприемников

По величине n_э и коэффициенту использования, определяется коэффициент максимума КМ и получасовой максимум активной нагрузки

При одинаковой мощности электроприемников,

при одинаковых или мало отличающихся мощностях электроприемников группы определение КМ рекомендуется производить по фактическому числу электроприемников.

среднее значение коэффициента использования:

Метод эффективного числа электроприемников применим для любых групп электроприемников, в том числе и для электроприемников повторно-кратковременного режима работы. В последнем случае установленная мощность Ру приводится к ПВ= 100%, т. е. к длительному режиму работы.

Метод эффективного числа электроприемников лучше других методов тем, что в определении нагрузки участвует коэффициент максимума, являющийся функцией числа электроприемников. Чтобы подсчитать реактивную составляющую нагрузки Q30 по найденному значению Р30, необходимо определить tanφ.

применяют упрощенный метод определения пэ в зависимости от относительного значения аффективного числа электроприемников п’э = nэ/n.

Это число находят по справочным таблицам в зависимости от:

где n1 — число электроприемников, каждый из которых обладает мощностью, не меньшей половины мощности наиболее мощного электроприемника, ΣРупг1 — сумма установленных мощностей этих электроприемников, n — число всех электроприемников, ΣPу—сумма установленных мощностей всех электроприемников.

1.Понятие о главной схеме электрических соединений. Основные факторы и требования при выборе схем

Главная схема электрических соединений электростанции — это совокупность основного электрооборудования, сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними в натуре соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанции, он определяет полный состав элементов и связей между ними. Главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений.

На главной схеме изображаются в однолинейном исполнении при отключенном положении все элементы установки.

В условиях эксплуатации применяются упрощенные оперативные схемы, в которых указывается основное оборудование.

При проектировании до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи мощности. Они служат для разработки более подробных и полных принципиальных схем.

При выборе схем электроустановок должны учитываться:

значение и роль электростанции или подстанции для энергосистемы.

Пуск двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

При прямом включении в сеть двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением ток якоря I_Я сначала возрастает, а затем уменьшается до установившегося значения I₂, а частота вращения якоря увеличивается и достигает установившегося значения ω₂.

Рисунок 3.2 Кривые изменения тока якоря и частоты вращения двигателя

Изменение тока и частоты вращения двигателя описываются уравнениями:

где R_Я и L_Я — сопротивление и индуктивность обмотки якоря;

Ф, J и М_С — магнитный поток, момент инерции и момент сопротивления;

С_М — конструктивная постоянная машины.

При этом принято, что обмотка возбуждения подключена к питающей сети и магнитный поток является постоянным (Ф=const), сеть считается достаточно мощной (U=const), пуск производится при постоянном статическом моменте (М_с=const).

В двигателях малой мощности максимальное значение тока допускает прямой пуск. В двигателях большой мощности электромеханическая постоянная времени Т_ЭМ во много раз больше электромагнитной постоянной Т_Я, находимые по формулам:

где ω₀ — частота вращения идеального холостого хода, рад/с;

I_ЯП — пусковой ток, равный I_ЯП = U/R_Я, А.

Следовательно, в начале пуска при t=0 пусковой ток, протекающий в обмотке якоря I_ЯП, может в десятки раз превышать номинальный ток якоря I_ЯН. Для ограничения всплесков пусковых токов используются пускорегулирующие сопротивления, величины которых при условии ω=0 выбираются так, чтобы пусковой ток якоря был равен:

В режиме разгона двигателя возрастание противоэлектродвижущей силы Е стремится уменьшить ток I_Я по мере увеличения частоты вращения ω (Е= =С_М·Ф·ω), поэтому для поддержания значительного по величине тока следует уменьшать сопротивление в цепи якоря SR_ЯП.