При расчете и эксплуатации электрических сетей приходится считаться с потерями на корону на электрических линиях и с радиопомехами, создаваемыми этими линиями. Корона на проводах электрических линий возникает, если напряженность поля на поверхности провода Е достигает или становится выше начальной напряженности коронного разряда Ен
Е ≥ EН
Для гладких проводов воздушных линий принимают
EН = 24,5 dm(1+ 0,65/(r0 d)0,38)
где δ — относительная плотность воздуха; r0 — радиус провода; т — коэффициент гладкости провода (m = 0,6 при инее, гололеде или изморози; т = 0,57-4-0,73 при дожде или снеге, в зависимости от интенсивности осадков).
На поверхности одиночного проводника
E = 0,354U/ (r0lgDСР/ rЭК)
где U — линейное напряжение на линии; Dcp — среднее геометрическое расстояние между проводниками фаз.
Эффективным средством уменьшения потерь на корону и уменьшения радиопомех является расщепление проводников воздушных электрических линий на ряд проводников более мелкого сечения с изменением эквивалентного радиуса проводника. На поверхности расщепленного проводника
|
|
E = K 0,354U/ (nr0lgDСР/ rЭК)
где К— коэффициент, зависящий от числа проводников п в фазе; rЭК — эквивалентный радиус расщепленного проводника.
Расщепление проводников, как правило, требуется для сетей 330—1150 кВ. Обычно рекомендуют иметь напряженность электрического поля на поверхности проводника не более 28 кВ/см. Соответственно устанавливают минимально допустимые по условиям короны диаметры проводов воздушных линий.
2.В каких тормозных режимах может работать асинхронный двигатель, как эти режимы могут быть получены и каковы механические характеристики двигателя в этих режимах?
Торможение АД можно осуществить при питании его от сети переменного тока путем подключения цепи статора к источнику постоянного тока (динамическое торможение), а также при его самовозбуждении.
Торможение противовключением осуществляется двумя путями. Один из них связан с изменением чередования на статоре двух фаз питающего АД напряжения. Допустим, например, что АД работает по механической характеристике 1 в точке а (рис. 5.36, а) при чередовании на статоре фаз напряжения сети ABC. Тогда при переключении двух фаз (например, В и С) АД переходит на работу по характеристике 3 в точке d, участок db которой соответствует торможению противовключением. Отметим, что при реализации торможения для ограничения тока и момента АД производится включение добавочных резисторов в цепь ротора или статора.
Другой путь перевода АД в режим торможения противовключением может быть использован при активном характере момента нагрузки Мк. Допустим, что требуется осуществить спуск груза, обеспечивая его торможение с помощью АД (так называемый тормозной спуск груза). Для этого АД включается на подъем с большим добавочным сопротивлением R2Д в цепи ротора (кривая 2). Вследствие превышения моментом нагрузки МС пускового момента двигателя МП и его активного характера груз начнет опускаться с установившейся скоростью. АД при этом будет работать в режиме торможения противовключением.
|
|
Рекуперативное торможение осуществляется в том случае, когда скорость АД превышает синхронную ωо и он работает в генераторном режиме параллельно с сетью. Такой режим возникает, например, при переходе двухскоростного АД с высокий скорости на низкую, как это показано на рис. 5.36, б. Предположим, что в исходном положении АД работал по характеристике 1 в точке а, вращаясь со скоростью ωУСТ1.При увеличении числа пар полюсов АД переходит на работу по характеристике 2 в точке b, участок bc которой соответствует торможению с рекуперацией (отдачей) энергии в сеть.
Этот же вид торможения может быть реализован в системе «преобразователь частоты - двигатель» при останове АД или его переходе с характеристики на характеристику. Для этого осуществляется уменьшение частоты выходного напряжения ПЧ, а значит, и синхронной скорости. В силу механической инерции текущая скорость АД со будет изменяться медленнее, чем скорость вращения магнитного поля, т. е. будет постоянно ее превышать. За счет этого и возникает режим торможения с отдачей энергии в сеть. Отметим, что ПЧ должен быть способен при этом передать энергию от двигателя в сеть.
Рекуперативное торможение также может быть реализовано в ЭП грузоподъемных механизмов при спуске грузов. Для этого АД включается в направлении спуска груза (характеристика 3 на рис. 5.36, а). После окончания разбега он будет работать в точке с со скоростью -ωуст2. При этом осуществляется процесс спуска груза с отдачей энергии в сеть.
Рекуперативное торможение является наиболее экономичным видом торможения АД.
Для динамического торможения обмотку статора АД отключают от сети переменного тока и подключают к источнику постоянного тока, как это показано на рис. 5.37. Обмотка ротора АД 1 при этом может быть закорочена или в ее цепь включаются добавочные резисторы 3 с сопротивлением R2Д.
Постоянный ток /п, значение которого может регулироваться резистором 2, протекает по обмоткам статора и создает неподвижное в пространстве магнитное поле (возбуждает АД). При вращении ротора в нем наводится ЭДС, под действием которой в обмотке протекает ток, создающий магнитный поток, также неподвижный в пространстве. Взаимодействие тока ротора с результирующим магнитным полем АД создает тормозной момент, за счет которого достигается эффект торможения. Двигатель в этом случае работает в режиме генератора независимо от сети переменного тока, преобразовывая кинетическую энергию движущихся частей ЭП и рабочей машины в электрическую, которая рассеивается в виде тепла в цепи ротора.
Электромеханическую I2'(s) (кривая 7) и механические M(s) кривые 4... 6 характеристики АД.
Характеристика I'R(s) расположена на рисунке в первом квадранте, где s = ω/ω0 - скольжение АД в режиме динамического торможения. Механические характеристики АД расположены во втором квадранте.
Различные искусственные механические характеристики АД в режиме динамического торможения можно получить, изменяя сопротивление R2Д добавочных резисторов 3 в цепи ротора или постоянный ток /п, подаваемый в обмотки статора. На рисунке показаны механические характеристики АД для различных сочетаний /п и R2д. Характеристика 6 соответствует току /п1 и сопротивлению резистора R2Д1 максимальный момент на ней равен Мм1, а скольжение, ему соответствующее, - sМ1. Увеличение сопротивления резисторов 3 R2Д2 > R2Д1 при /п = const не приводит к изменению максимального момента, в то время как максимальное скольжение sm при этом пропорционально возрастает, что видно из характеристики 4.
|
|
Торможение при самовозбуждении основано на том, что после отключения АД от сети его электромагнитное поле затухает (исчезает не мгновенно) в течение некоторого, пусть и небольшого интервала времени. За счет энергии этого затухающего поля и использования специальных схем включения АД можно обеспечить его самовозбуждение и реализовать тормозной режим. На практике применение нашли так называемые конденсаторное и магнитное торможение АД.
При конденсаторном торможении, схема которого приведена на рис. 5.38, а, возбуждение АД 1 осуществляется с помощью конденсаторов 2, подключаемых к статору. Определяющим фактором, от которого зависят вид и расположение характеристик АД 1...3 (см. рис. 5.38, б), а значит, интенсивность торможения, является емкость конденсаторов С (кривые 1...3 соответствуют значениям С1< С2< С3). Чем она больше, тем больше будет максимум тормозного момента, а характеристики будут смещаться в область низких скоростей АД.
Магнитное торможение реализуется после отключения статора двигателя от сети и замыкания с помощью контактов его выводов накоротко. За счет запасенной в двигателе электромагнитной энергии происходит самовозбуждение двигателя и на его валу создается тормозной момент. Особенностью такого торможения является быстротечность, определяемая небольшим временем затухания магнитного поля двигателя, однако возникающие тормозные моменты достаточно велики и обеспечивают интенсивное торможение ЭП.
Практические возможности торможения АД существенно расширило использование тиристорных регуляторов напряжения, которые позволяют осуществлять как пуск двигателя, так и его торможение. Для обеспечения интенсивного торможения двигателя часто используется комбинированный способ, например динамическое торможение в сочетании с торможением коротким замыканием. Этот способ может быть реализован тиристорным устройством.
|
|