Опрокидывание эектродвигателя

Влияние на устойчивость электропривода напряжения сети.

Рассмотрим влияние напряжения сети на устойчивость электропривода переменного тока.

При глубоких провалах напряжения сети работа асинхронного двигателя становится неустойчивой – двигатель может опрокинуться.

Под опрокидыванием понимают аварийный режим асинхронного двигателя; при котором он останавливается или реверсирует. Условие опрокидывания такое:

М'< М ,

где М' - критический момент двигателя при пониженном напряжении;

М - статический момент механизма.

Иначе говоря, опрокидывание наступит, если критический момент двигателя станет меньше статического момента механизма.

Напомним, что критический момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения:

М = с,

где U и f - соответственно напряжение и частота тока питающей сети.

Отсюда следует, что при допускаемом Правилами Регистра провале напряжения сети, равном 15% (U' = 0,85 U), новое, пониженное значение критического момента составит

М' = М= (0,85)М= 0,7225 М≈ 0,7 М.

Последствия опрокидывания зависят от характера статического момента механизма, а именно:

1. при реактивном статическом моменте двигатель останавливается и переходит в режим стоянки под током (насосы, вентиляторы);

2. при активном статическом моменте двигатель вначале останавливается, затем реверсирует и под действием веса начинает разгоняться в направлении на спуск с возрастающей скоростью (грузоподъемные механизмы и якорно-швартовные устройства).

Рис. 8.11. Переходные процессы при опрокидывании двигателя: а – при реактивном статическом моменте (насос, вентилятор); б – при активном статическом моменте (лебедка, брашпиль)

Рассмотрим процесс опрокидывания двигателя при реактивном моменте механизма (рис. 8.11, а).

До провала напряжения двигатель работает на естественной механической характеристике (ЕМХ) в точке А с постоянной скоростью ω.

При провале напряжения двигатель переходит из точки А на ЕМХ в точку В на искусственной механической характеристике (ИМХ). Скорость электродвига­теля не успевает измениться вследствие инерции движущихся частей электропри­вода, поэтому в точке В скорость такая же, как и в точке А.

Поскольку в точке В момент двигателя Мменьше момента механизма М, двигатель начинает уменьшать скорость до точки С. В этой точке критический (максимальный) момент двигателя М'< М, поэтому двигатель продолжит уменьшать скорость до точки Д.

В этой точке двигатель остановится и будет стоять под током с моментом короткого замыкания Мдо тех. пор, пока не сработает тепловая защита.

Механизмы с активным статическим моментам (грузовые лебёдки, брашпили) при опрокидывании реверсируют под действием веса груза или якоря.(рис.8.11, б).

Переходный процесс при провале напряжения сначала протекает так же, как в предыдущем случае.

Однако после перехода двигателя в точку Д, двигатель не остановится, а сразу же реверсирует и станет разгоняться в обратном направлении (точки F, F, F ). Поскольку знак электромагнитного момента двигателя не из­менился, т.е. направлен в сторону подъёма груза, двигатель перейдёт в режим тормозного спуска и будет стараться уменьшить скорость спуска груза.

Однако при этом скорость спуска груза будет непрерывно увеличиваться. Это объясняется тем, что величина тормозного момента двигателя по мере перехода из точки Fв точку Fи далее в точку Fнепрерывно уменьшается (М< М< М).

Если электродвигатель своевременно не отключить от сети и не затормозить механическим тормозом, это приведёт к аварии.