Билет 22 За положительное направление статического момента механизма принято отрицательное направление момента двигателя

Билет 22

1.

2. Режими роботи електродвигунів у квадрантах системи координат кутова швидкість - момент ω (M)

Как указывалось выше направление статического момента механизма противоположно направлению электромагнитного момента двигателя .

За положительное направление статического момента механизма принято отрицательное направление момента двигателя.

Механические характеристики изображают на плоскости в прямоугольной системе координат с осями и (рис. 4.5). Положение точки на плоскости, характеризуемое двумя координатами и , определяет режим работы электродвигателя.

При принятых положительных направлениях для и точка установившегося режим а определяется точкой пересечения характеристик двигателя и механизма за исключением осей координат.

Любая точка квадрантов I и III, где знаки скорости и момента одинаковы, соответствует положительному значению мощности, то есть полезной работе, совершаемой двигателем (произведение момента на скорость получается положительным ).

Двигатель, при полжительной мощности ω > 0 ( потребляет электрическую энергию из сети и преобразует электрическую энергию в механическую (то есть работает в двигательном режиме).

Наоборот, точки квадрантов II и IV, где знаки скорости и момента не совпадают, относятся к потреблению двигателем механической энергии ( ω < 0).

В случае отрицательной мощности ω < 0 двигатель преобразует механическую энергию в электрическую энергию, то есть работает в режиме генератора электрической энергии.

Электрическая машина в двигательном ре­жиме развивает движущий момент, а в генератор­ном тормозной момент.

Рис. 4.5 Области двигательного и генераторного режимов электро­привода на плоскости и .

В отличие от двигатель­ного режима, генераторных режимов может быть несколько, в зависимости от того, как ис­пользуется преобразованная электрическая энергия.

Преобразованная электрическая энергия — это энергия, полученная при переходе механической энергии двигателя в электрическую энергию (например при спуске груза или движении транспортного средства под уклон).

Генераторные режимы энергетически классифици­руются следующим образом.

1. Генераторный режим с отдачей энергии в сеть — это режим рекуперативного торможения (рекуперация отдача энергии в сеть)

В этом случае пре­образованная электрическая энергия за вычетом потерь отдается машиной в сеть. Баланс мощностей выражается следующим образом:

Р_М = Р_Э +

где: Р_М – механическая мощность на валу двигателя;

Р_Э – электрическая мощность, поступающая в сеть;

– мощность потерь в силовых цепях двигателя.

Переход из двигательного режима в режим рекупера­тивного торможения возможен при повышении скорости двигателя сверх скорости, идеального холостого хода, (идеальный холостой ход при = 0). Факт получения тормозного момента в дви­гателе с одновременной отдачей им энергии в сеть позво­ляет считать данный режим торможения экономичным.

2. Режим торможения противо-включением.

В этом случае электрическая машина потребляет как механиче­скую энергию с вала, так и электрическую энергию из сети. Суммарная энергия расходуется в силовых цепях двигателя в виде потерь мощности , т. е.

Р_М + Р_Э =

Этот режим характеризуется большими электрическими потерями.

3.Режим динамического торможения. В этом случае на потери в силовой цепи двигателя расходуется только преобразованная электрическая энергия. Энергию из сети машина не получает она отключена от сети, т. е.

Р_М =

Вся механическая мощность Р_М – на валу двигателя превращается в – мощность потерь в силовых цепях двигателя.

Для осуществления режима динамического торможения двигатель обычно отключают от сети и в его силовую цепь вводят дополни­тельное сопротивление.

В отдельных случаях электриче­ская машина, подключенная к питающей сети, может, тем не менее, не обмениваться с ней активной мощностью, а потреблять механическую мощность с вала и преобразо­вывать ее в потери, т. е. также работать в режиме динами­ческого торможения.

Выражения (1–40)—(1–42) учитывают мощности и потери только в процессе электромеханического преобразования энергии из электрической в механическую.

Потери, связанные с созданием магнитного потока машины, не включены в балансы мощностей. На рис. 4.6 показаны возможные энергетические режимы двигателя.

Граничные режимы, отделяющие двигательные режимы от генераторных, соответствуют определенным точкам на координатных осях (рис.4.5).

Там, где = 0 при , имеет место так называемый идеальный холостой ход двигателя. Чтобы машина могла работать в данном ре­жиме, требуется к ее валу подвести небольшую мощность, компенсирующую механические потери и дополнительные потери вне силовых цепей.

При = 0 и имеет место так называемый режим короткого замыкания. В этом случае механическая мощность равна нулю, а потребляемая из сети электрическая энергия полностью расходуется на электрические потери.

Рис. 4.6 Энергетические диаграмм режимов работ двигателя

3. Структурная схема электропривода

Электрический привод представляет собой электромеханическую систему, предназначенную для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

В общем случае электропривод состоит из 4-х устройств (рис.1.1):

1. преобразовательное;

2. электродвигательное;

3. передаточное;

4. управляющее.

Преобразовательное устройство предназначено для преобразования рода тока, напряжения и частоты тока питающей сети и передачи преобразованных параметров сети в электрическую часть электропривода. Поэтому оно включается между питающей сетью и электрической частью электропривода.

Рис. 1.1. Структурная схема электропривода

В качестве преобразовательных устройств используются:

1. для преобразования рода тока – выпрямители, преобразующие переменный ток в постоянный;

2. для преобразования напряжения – трансформаторы, преобразующие переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения той же частоты;

3. для преобразования частоты тока – преобразователи частоты, преобразующие переменный ток одной частоты в переменный ток другой, регулируемой частотыт и амплитуды.

4. для преобразования напряжения – инверторы, преобразующие постоянное напряжение в пременное регулируемой амплитуды и частоты

Рассмотрим поочередно преобразовательные устройства.