Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Частота — вращение — ротор — генератор
ВО, соединенная последовательно с обмоткой возбуждения ОБ и противодействующая обмотке ШО. При работе регулятора напряжения при повышении частоты вращения ротора генератора сила тока в обмотке возбуждения ОВ уменьшается и соответственно ослабевает противодействие, оказываемое выравнивающей обмоткой ВО основной обмотке ШО. Благодаря этому компенсируется уменьшение среднего напряжения на обмотке ШО и обеспечивается постоянство регулируемого напряжения при изменении частоты вращения ротора генератора. [47]
Применение генераторов переменного тока позволяет уменьшить габаритные размеры, массу генератора и повысить надежность, сохранив или даже увеличив его мощность по сравнению с генераторами постоянного тока. Для поддержания постоянного напряжения при Изменяющихся частоте вращения ротора генератора , нагрузки и температуры служит реле-регулятор. На изучаемых автомобилях устанавливают полупроводниковые контактно-транзисторные и бесконтактно-транзисторные реле-регуляторы. [48]
На рис. 11.64 представлен продольный разрез быстроходной турбины Калужского турбинного завода мощностью 1000 кВт при начальных параметрах р0 2 45 МПа ( 25 кгс / см2), t0 — — 350 С и давлении отработавшего пара 0 1 бар. Частота вращения вала турбины 7000 об / мин, частота вращения ротора генератора 3000 об / мин. Вал турбины соединен муфтой с валом ведущей шестерни редуктора. Проточная часть турбины состоит из двухвенечной регулирующей ступени и пяти последующих активных ступеней давления. Вал поддерживается двумя опорными подшипниками, причем передний непосредственно примыкает к упорному подшипнику Митчеля. [49]
Работа устройства основана на изменении частоты вращения винта подачи пиноли станка с ЭЙ на заготовку и соответственного воздействия генератора на блок управления. При увеличении частоты вращения винта подачи пиноли и вала электродвигателя частота вращения ротора генератора повышается; он вырабатывает повышенное напряжение, что снижает напряжение питания, поступающее от привода блока управления к электродвигателю привода. Частота вращения вала этого электродвигателя снижается до величины, необходимой для восстановления значения — межэлектродного промежутка. [50]
Таким образом, благодаря сопротивлению обратной связи RK, обеспечивается некоторое повышение напряжения при малой частоте вращения ротора генератора и некоторое понижение напряжения при большой частоте вращения. За счет этого компенсируется связанный с применением ускоряющего резистора рост регулируемого напряжения при повышении частоты вращения ротора генератора . [51]
На рис. 287 приведена схема подключения приборов для проверки регулятора напряжения, работающего с генератором переменного тока. Напряжение регулируют при силе тока нагрузки генератора, равной половине номинальной, и при частоте вращения ротора генератора , указанной в технических условиях. [53]
Если регулируемое напряжение на второй ступени или разница между регулируемым напряжением на второй и на первой ступени не соответствует указанным выше значениям, производят подрегулировку. При несоответствии установленным пределам напряжения на второй ступени следует остановить генератор, отключить батарею включателем ВК, снять с регулятора крышку, вновь включить батарею, установить частоту вращения ротора генератора и ток нагрузки, как при проверке регулируемого напряжения на второй ступени. Как у всех вибрационных регуляторов, напряжение регулируется изменением натяжения спиральной пружины якорька посредством подгибания хвостовика, на котором крепится нижнее ушко этой пружины. После того, как напряжение отрегулировано вблизи от среднего значения между установленными пределами, следует остановить генератор, выключить батарею, установить крышку на регулятор напряжения и еще раз проверить и при необходимости подрегулировать напряжение на второй ступени. Затем проверяют разницу между напряжением на второй и на первой ступени. Если разница не превышает указанного выше предельного значения, регулировка закончена. Если разница превышает допустимый предел, необходимо регулировать напряжение на первой ступени. Регулировку осуществляют, перемещая расположенную над якорьком стойку неподвижного контакта первой ступени и изменяя таким образом воздушный зазор между якорьком и сердечником. Для понижения регулируемого напряжения на первой ступени надо уменьшить зазор на 0 1 — 0 2 мм, а для повышения напряжения надо на такую же величину увеличить зазор. Эта регулировка осуществляется перемещением стойки неподвижного контакта второй ступени, расположенной под якорьком. При регулировке зазоров надо следить, чтобы контакты хорошо прилегали друг к другу. [54]
Транзистор VT3 электронного ключа насыщен в открытом состоянии, так что при коллекторном токе 3 А на нем падает всего 0 25 В. Благодаря хорошему быстродействию транзистора и импульсному режиму управления с крутыми фронтом и спадом импульсов управляющего напряжения мощность, выделяемая на транзисторе, не превосходит 0 5 Вт при средних и высоких значениях частоты вращения ротора генератора и 0 8 Вт — при низких. [55]
При изменении частоты вращения от нуля до некоторого значения генератор не отдает тока. Значение частоты вращения ротора генератора, при котором последний начинает отдавать ток, называется начальной частотой вращения в режиме холостого хода начхх — У систем с генераторами постоянного тока начальная частота вращения в режиме холостого хода выше частоты вращения ротора генератора в режиме холостого хода двигателя. [56]
Напряжение генератора измеряют вольтметром. Частота вращения ротора генератора в этот момент равна начальной частоте вращения в режиме холостого хода. Частоту вращения ротора генератора измеряют либо непосредственно ручным тахометром, либо тахометром, встроенным в переносный прибор или передвижной стенд. В последнем случае необходимо учесть, что встроенный электроимпульсный тахометр измеряет частоту вращения не ротора генератора, а коленчатого вала двигателя. [57]
При повышении частоты вращения ротора генератора регулятор поддерживает напряжение на заданном уровне за счет увеличения продолжительности разомкнутого состояния контактов К. Наступает момент, когда продолжительность замкнутого состояния становится равной нулю и контакты К. При дальнейшем повышении частоты вращения ротора генератора возрастающее напряжение еще более усиливает магнитное притяжение якорька, в результате чего якорек притягивается к сердечнику до упора, замыкая контакты К. [58]
Отклонение частоты в основном приводит к ухудшению работы потребителей. Особенно чувствительны к изменениям частоты рабочие механизмы с вентиляторным моментом, так как их производительность пропорциональна квадрату частоты. Частота тока и напряжения в электрической системе определяется частотой вращения ротора генератора , а следовательно, и турбины. При увеличении нагрузки системы частота уменьшается и вновь увеличивается до нормальной регуляторами частоты. [60]
Источник
Регулирование скорости асинхронного двигателя
Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя : изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора
Введение резисторов в цепь ротора приводит к увеличению потерь мощности и снижению частоты вращения ротора двигателя за счет увеличения скольжения, поскольку n = n о (1 — s).
Из рис. 1 следует, что при увеличении сопротивления в цепи ротора при том же моменте частота вращения вала двигателя уменьшается.
Жесткость механических характеристик значительно снижается с уменьшением частоты вращения, что ограничивает диапазон регулирования до (2 — 3) : 1. Недостатком этого способа являются значительные потери энергии, которые пропорциональны скольжению. Такое регулирование возможно только для двигателя с фазным ротором.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре
Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора асинхронного двигателя , позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U 1ном и статором электродвигателя включается регулятор напряжения .
При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к обмотке статора, критический момент М кр асинхронного двигателя изменяется пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения U рет (рис. 3 ), а скольжение от U рег не зависит.
Рис. 1. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором при различных сопротивлениях резисторов, включенных в цепь ротора
Рис. 2. Схема регулирования скорости асинхронного двигателя путем изменения напряжения на статоре
Рис. 3. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора
Если момент сопротивления рабочей машины больше пускового момента электродвигателя (Мс > Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому необходимо запустить его при номинальном напряжении Uном или на холостом ходу.
Регулировать частоту вращения короткозамкнутых асинхронных двигателей таким способом можно только при вентиляторном характере нагрузки. Кроме того, должны использоваться специальные электродвигатели с повышенным скольжением. Диапазон регулирования небольшой, до n кр.
Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения.
Рис. 4. Схема замкнутой системы регулирования скорости тиристорный регулятор напряжения — асинхронный двигатель (ТРН — АД)
Замкнутая схема управления асинхронным двигателем , выполненным по схеме тиристорный регулятор напряжения — электродвигатель позволяет регулировать скорость асинхронного двигателя с повышенным скольжением (такие двигатели применяются в вентиляционных установках).
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения
Так как частота вращения магнитного поля статора n о = 60 f /р, то регулирование частоты вращения асинхронного двигателя можно производить изменением частоты питающего напряжения.
Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту питающего напряжения, можно в соответствии с выражением при неизменном числе пар полюсов р изменять угловую скорость n о магнитного поля статора.
Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.
Для получения высоких энергетических показателей асинхронных двигателей (коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности) необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение. Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Мс. При постоянном моменте нагрузки напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте.
Схема частотного электропривода приведена на рис. 5, а механические характеристики АД при частотном регулировании — на рис. 6.
Рис. 5. Схема частотного электропривода
Рис. 6. Механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании
С уменьшением частоты f критический момент несколько уменьшается в области малых частот вращения. Это объясняется возрастанием влияния активного сопротивления обмотки статора при одновременном снижении частоты и напряжения.
Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя позволяет изменять частоту вращения в диапазоне (20 — 30) : 1. Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Потери мощности при таком регулировании невелики, поскольку минимальны потери скольжения.
Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.
Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.
Силовой трехфазный импульсный инвертор содержит шесть транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.
В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями. Регулирование выходной частоты I вых и выходного напряжения осуществляется за счет высокочастотной широтно-импульсной модуляции.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов
Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные многоскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Из выражения n о = 60 f /р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n о магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер.
Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.
Рис. 7. Схемы переключения обмоток асинхронного двигателя: а — с одинарной звезды на двойную; б — с треугольника на двойную звезду
Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2, 8/4, 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.
Использованы материалы книги Дайнеко В.А., Ковалинский А.И. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
