Регулирование частоты вращения. Частоту вращения электродвигателей постоянного тока регулируют: введением резисторов в цепь якоря двигателя; изменением магнитного потока; изменением напряжения, приложенного к якорю электродвигателя.
В зависимости от способа регулирования частоты вращения получаются различные искусственные механические характеристики.
При введении резисторов в цепь якоря у двигателей с независимым и параллельным возбуждением магнитный поток не изменяется, следовательно, остается постоянной частота вращения идеального холостого хода nx, но значение сопротивления вводимого резистора оказывает большое влияние на наклон механической характеристики, так как возрастает угловой коэффициент:
Поэтому искусственная механическая характеристика двигателей с независимым и параллельным возбуждением представляет собой прямую линию 1 (рис. 2.3), проходящую через одну точку nx с естественной характеристикой 0 и наклоном β1, определяемым значением сопротивления вводимого резистора.
Рис. 2.3. Механические характеристики электродвигателя с параллельным возбуждением Изменение сопротивления цепи якоря для двигателя с последовательным возбуждением приведет к смещению характеристики вниз в сторону уменьшения n. Магнитный поток электродвигателей можно изменить введением дополнительного резистора в цепь обмотки возбуждения, причем уменьшаются ток возбуждения и магнитный поток двигателя. Изменение магнитного потока приводит к увеличению частоты вращения идеального холостого хода и изменению наклона механической характеристики у двигателей с независимым, параллельным и смешанным возбуждением. Действительно, если Ф = Ф0, то для естественной характеристики
Таким образом, искусственная механическая характеристика, полученная при введении резистора в цепь обмотки возбуждения двигателя, располагается выше естественной (характеристика 2), частота вращения идеального холостого хода и наклон характеристики увеличиваются. Изменение питающего цепь якоря напряжения при неизменном напряжении в цепи независимой обмотки возбуждения приводит у двигателей с независимым возбуждением к изменению частоты вращения идеального холостого хода при неизменном наклоне характеристики.
Следовательно, искусственная характеристика расположится ниже естественной и будет параллельна ей (характеристика 3). У двигателя, имеющего смешанное возбуждение, искусственная характеристика также будет ниже естественной. Анализируя полученные механические характеристики электродвигателей постоянного тока, можно установить, что при одном и том же моменте на валу электродвигателя частота вращения его на разных характеристиках будет различной. Поэтому частоту вращения электродвигателей регулируют способами, используемыми для получения искусственных характеристик. Различают параметрическое и импульсное регулирование. При параметрическом способе изменяется какой-либо параметр, который далее остается неизменным. Импульсное регулирование характеризуется периодическим ступенчатым изменением какого-либо параметра с определенной частотой. Каждому из параметрических способов присущи свои особенности, определившие область их применения. Введение резистора в цепь якоря приводит к уменьшению частоты вращения, причем эффективность регулирования тем больше, чем больше нагружен двигатель. Способ не экономичен из-за больших потерь энергии в дополнительном резисторе, но все же используется вследствие его простоты. Введение резистора в цепь обмотки возбуждения приводит к увеличению частоты вращения. Этот способ экономичен, так как ток возбуждения составляет 2—5 % тока якоря и потери в резисторе невелики. Однако этот способ не позволяет получить частоту вращения двигателя меньше номинальной.
Изменение приложенного к якорю напряжения — наиболее удачный способ регулирования. Он экономичен и допускает регулирование частоты вращения в достаточно широких пределах при любых значениях нагрузки, но требует автономных источников питания с широким диапазоном изменения напряжения.
Поэтому его целесообразно применять для электроприводов с частыми пусками и большим диапазоном регулирования частоты вращения электродвигателя (рулевые электроприводы, электроприводы оперативных лебедок земснарядов, гребные электрические установки и т.п.). Автономным источником питания может служить генератор постоянного тока с независимым возбуждением.
Напряжение можно регулировать с помощью управляемого выпрямителя или магнитного усилителя.
Из импульсных способов регулирования двигателей постоянного тока наиболее широкое распространение получил способ изменения времени включения приложенного к якорю напряжения при постоянной частоте включения. Этот способ называется широтно-импульсным. Среднее значение приложенного к якорю напряжения
Изменяя tp при постоянном Т (изменяя скважность), регулируют среднее значение приложенного к якорю двигателя напряжения и частоту вращения электродвигателя. Частоту включения обычно выбирают в пределах 500—1000 Гц. Возможен другой способ импульсного регулирования, когда время включения tр остается постоянным, а период Т изменяется. Такой способ принято называть частотно-импульсным. Импульсное регулирование электродвигателей постоянного тока является перспективным для тех электроприводов, для которых применяется регулирование изменением приложенного к якорю напряжения. Основным недостатком этого способа является большое число включений, приводящих к появлению больших переходных токов и требующих специальной аппаратуры.
Пуск электродвигателей постоянного тока. Как известно из курса электротехники, вращающий момент электродвигателя при пуске
Пусковой ток может значительно превышать номинальный ток двигателя из-за отсутствия противо-э. д. с. в момент пуска. При пуске все дополнительные резисторы в цепях независимой и параллельной обмоток возбуждения должны быть введены и последовательная обмотка не шунтирована.
Отечественная промышленность изготовляет электродвигатели, пусковой ток которых по условиям коммутации должен удовлетворять неравенству Iя.п≤2,5Iя.ном.
При этом наибольший пусковой момент двигателей с независимым и параллельным возбуждением при Ф = const будет также Мп≤2,5Мном.
При таком же пусковом токе у двигателей со смешанным и последовательным возбуждением пусковой момент будет несколько больше вследствие увеличения магнитного потока, создаваемого последователь ной обмоткой, по сравнению с номинальным. По мере увеличения частоты вращения двигателя растет противо- э.д.с., что приводит к уменьшению тока якоря
следовательно, будет уменьшаться вращающий момент двигателя. Для обеспечения наиболее быстрого разгона двигателя необходимо поддерживать при пуске момент и ток якоря в определенных пределах. Различают следующие способы пуска электродвигателей постоянного тока: прямой, с ограничением пусковых токов вследствие изменения сопротивления цепи якоря и импульсный. Прямой пуск осуществляется непосредственно включением двигателя на полное напряжение сети при отсутствии добавочных элементов в цепях якоря и возбуждения. Преимуществами этого способа являются его простота и отсутствие дополнительной пусковой аппаратуры, недостатком — большой ток в цепи якоря в первоначальный момент пуска, что вызывает искрение на коллекторе, возникновение значительного момента на валу двигателя и колебания напряжения в судовой сети. Прямой пуск применяют для двигателей постоянного тока мощностью не более 1,5 кВт.
Рис. 2.4. Пуск двигателя постоянного тока Параметрический пуск основан на предварительном изменении какого-либо параметра двигателя, ограничивающего пусковой ток, с последующим его приведением в процессе пуска к значению соответствующему номинальному режиму. Для двигателей небольшой мощности применяют пуск с помощью реактора L, включенного последовательно в цепь якоря двигателя (рис. 2.4, а). При правильно подобранной индуктивности реактора время нарастания тока, определяемое электромагнитной постоянной времени электрической цепи,
T = (Lя+L)/Rя
соизмеримо с временем разгона электродвигателя, что значительно снижает пик пускового тока. Недостатками этого способа являются большие габаритные размеры и масса пускового реактора. Наибольшее применение получил реостатный способ пуска, при этом способе в цепь якоря для ограничения пусковых токов включают дополнительный реостат (рис. 2.4, б), состоящий из трех-четырех резисторов. По мере разгона электродвигателя секции реостата поочередно закорачивают. В некоторых случаях пользуются способом пуска, основанным на ступенчатом или плавном изменении напряжения, приложенного к якорю двигателя, от нуля до номинального значения. Этот способ возможен при питании якоря электродвигателя от отдельного источника с регулируемым напряжением. В качестве такого источника могут быть использованы генератор постоянного тока с независимым возбуждением, регулируемый трансформатор с выпрямителем, трансформатор с управляемым выпрямителем. При импульсном пуске, так же как и при импульсном регулировании частоты вращения, может быть использован как широтно-импульсный, так и частотно-импульсный способ. В том и другом случае пуск осуществляется изменением скважности от нуля до номинального значения.
Реверсирование электродвигателей постоянного тока. Реверсирование— изменение направления вращения на противоположное. Для реверсирования необходимо изменить направление вращающего момента М = СмФIя, что возможно осуществить изменением направления тока в якоре электродвигателя или изменением направления магнитного потока путем изменения направления тока в обмотках возбуждения.
Для двигателей с независимым и параллельным возбуждением предпочтительнее первый способ по сравнению со вторым по сле-дующим причинам: во-первых, при размыкании обмотки возбуждения, предшествующем ее переключению, возникает значительная э. д. с. самоиндукции
затрудняющая процесс коммутации и увеличивающая вероятность пробоя изоляции; во-вторых, при реверсировании двигатель сначала необходимо остановить, а затем он начинает вращаться в обратную сторону. Но уменьшение магнитного потока вызовет не уменьшение, а увеличение частоты вращения. Для двигателей со смешанным возбуждением реверсирование изменением направления магнитного потока еще более затруднено по сравнению с двигателем с параллельным возбуждением, так как у него необходимо переключать две обмотки возбуждения. Для двигателей с последовательным возбуждением оба способа равноценны.
Торможение электродвигателей постоянного тока. При режиме торможения электромагнитный момент на валу электродвигателя направлен в сторону, противоположную направлению вращения.
Режимы торможения используются, когда необходимо: остановить электропривод, вращающийся по инерции; остановить электропривод, вращающийся под действием момента, создаваемого рабочей машиной, например: под действием опускаемого подъемным краном груза; замедлить вращение электропривода при воздействии момента, создаваемого рабочей машиной. Чтобы осуществить режим торможения электродвигателя, нужно изменить направление вращающего момента на его валу, при этом двигатель переходит в генераторный режим работы. В зависимости от использования энергии различают три вида торможения: рекуперативное, динамическое и противовключением. Рекуперативное торможение сопровождается возвратом энергии в питающую сеть. При динамическом торможении и торможении противовключением энергия превращается в тепловую в элементах цепи якоря двигателя.
Торможение с отдачей энергии в сеть, или рекуперативное торможение, наступает, тогда, когда электродвигатель под действием момента рабочей машины (идущий под уклон железнодорожный состав, опускающийся на подъемном кране груз) разгоняется до частоты вращения, превышающей частоту вращения идеального холостого хода. В этом случае э.д.с.
якоря будет больше напряжения в сети, ток изменит свое направление и машина будет работать в режиме генератора, отдавая энергию в сеть. При этом направление вращения двигателя не изменится. Механическая характеристика двигателя с параллельным возбуждением О (рис. 2.
5) при торможении с отдачей энергии в сеть будет являться продолжением характеристики
Рис. 2.5. Механические характеристики двигателя постоянного тока при рекуперативном торможении
в область отрицательных моментов. Область режима торможения обозначена цифрой II, область двигательного режима — цифрой I. У двигателей со смешанным возбуждением при переходе в режим торможения ток в последовательной обмотке меняет свое направление, и поэтому она противодействует параллельной обмотке, размагничивая машину и уменьшая момент торможения (штриховая линия). Во избежание этого последовательную обмотку закорачивают или отключают (характеристика I).
Двигатели с последовательным возбуждением не могут работать в режиме торможения с отдачей энергии в сеть, так как с увеличением частоты вращения ток двигателя уменьшается и он размагничивается. Его э.д.с. никогда не может быть больше напряжения в сети.
Динамическое торможение осуществляют отключением якоря от сети и замыканием его на резистор. Различают два вида динамического торможения: с независимым возбуждением и с самовозбуждением.
Рис. 2.6. Схемы включения и механические характеристики двигателей при динамическом торможении При торможении двигателей с независимым и параллельным возбуждением применяют торможение с независимым возбуждением (рис. 2.6, а).
Рис. 2.7. Механическая характеристика двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением при торможении противовключением В этом случае якорь Двигателя отключается от питающей сети и включается на тормозной резистор R1, обмотка возбуждения остается включенной в сеть. У двигателя со смешанным возбуждением последовательная обмотка отключается или закорачивается. Торможение двигателя с последовательным возбуждением при питании обмотки возбуждения от сети (рис. 2.6, б) более эффективно, чем торможение с самовозбуждением (рис. 2.6, в), однако для ограничения тока в обмотке необходимо ее подключать через дополнительный резистор R2, мощность рассеяния которого должна равняться мощности электродвигателя Уравнение механической характеристики при динамическом торможении (при U = 0)
При Ф = const (независимое возбуждение) оно представляет собой уравнение прямой линии. При самовозбуждении в связи с изменением магнитного потока характеристика искривляется, а при некотором значении частоты вращения самовозбуждение и торможение двигателя прекращаются. На рис. 2.6, г показаны механические характеристики для динамического торможения: 0 — для торможения с независимым возбуждением; 1 — для торможения с самовозбуждением. Штриховой линией показан участок, на котором торможение прекращается. Торможение противовключением производится быстрым реверсированием двигателя по ходу, когда якорь по инерции продолжает вращаться в одном направлении, а обмотки включаются на противоположное. При этих режимах знаки пх и п противоположны, э. д. с. якоря двигателя совпадает по направлению с напряжением и ток якоря
так как в начале торможения Е ≈ U, сопротивление резистора R1 необходимое для ограничения тока до допустимых пределов, должно быть примерно в 2 раза больше пускового сопротивления двигателя. Механическая характеристика при этом способе торможения двигателя с параллельным возбуждением приведена на рис. 2.7 (характеристика 2).
Если двигатель предварительно работал с М1>0 и n1>0 на характеристике 1, то при торможении противовключением уравнение механической характеристики будет
При быстром реверсировании частота вращения двигателя не успеет измениться и режим торможения будет соответствовать точке с моментом М2 и частотой вращения n1 на характеристике 2.
Из рис. 2.7 видно, что при торможении противовключением в момент остановки двигателя (n = 0) момент на его валу не обращается в нуль. Поэтому после остановки двигатель может начать вращаться в обратную сторону. Во избежание этого двигатель после остановки должен быть отключен от сети.
Способы управления электродвигателями
Управление электродвигателем сводится к пуску, реверсу, остановке, торможению и изменению скорости его вращения. В зависимости от способа воздействия на пускорегулирующую аппаратуру различают ручное, полуавтоматическое и автоматическое управление электродвигателям.
По роду применяемой аппаратуры управление может быть реостатным, контроллерным, контакторным и по системе генератор-двигатель.
При ручном управлении все операции по изменению состояния электродвигателя осуществляются непосредственным воздействием на пускорегулирующую аппаратуру электродвигателя: рубильники, пакетные выключатели и магнитные пускатели (при прямом пуске), пусковые, регулирующие или пускорегулирующие реостаты и контроллеры. При электродвигателях значительных мощностей аппаратура ручного управления (реостаты и контроллеры) становится тяжелой и громоздкой, а манипуляции с ней требуют значительных физических усилий, что затрудняет управление.
Ручное управление электродвигателями требует от оператора определенных навыков.
При неправильных манипуляциях возможны обесточивание установки из-за срабатывания автомата генератора (вследствие недопустимого толчка пускового тока при слишком быстром пуске), перегрев пусковых сопротивлений (при слишком замедленном пуске), повышенный динамический удар (при резком торможении) и т. п.
Поэтому при ручном управлении снижается надежность работы электродвигателей, и в настоящее время оно применяется в основном для электродвигателей небольшой мощности со сравнительно редкими пусками и остановками.
Полуавтоматическое управление электродвигателем осуществляется при помощи релейно-контакторной аппаратуры. Воздействие на эту аппаратуру (для соответствующего замыкания и размыкания цепей питания катушек контакторов и реле) производит оператор при помощи ручных аппаратов: кнопок управления или командоконтроллеров.
Весь же процесс изменения состояния электродвигателя происходит автоматически в нужной последовательности и с нужными выдержками времени независимо от оператора. Для полуавтоматического управления от персонала не требуется высокая квалификация.
Для манипуляции с командоконтроллерами и кнопками управления не нужно больших физических усилий; кроме того, эти усилия совершенно не зависят от мощности электродвигателя.
При таком способе управления повышается надежность работы электродвигателей, облегчается их блокировка, становится возможным дистанционное управление, а также одновременное управление несколькими электродвигателями из одного места (например, управление двумя грузовыми лебедками одним лебедчиком).
Преимущества полуавтоматического управления обусловили его значительное распространение на судах.
При автоматическом управлении обслуживающий персонал не участвует в управлении электродвигателем. Роль оператора сводится к первоначальной наладке системы и дальнейшему периодическому наблюдению за ее состоянием. Начальные импульсы для пуска или остановки электродвигателя подаются специальными аппаратами, так называемыми датчиками.
Такими датчиками могут служить реле, реагирующие на изменение давления, температуры какой-либо среды, уровня жидкости в сосуде или отсеке судна и т. д. За последние годы автоматическое управление электродвигателями на судах получает все большее распространение.
Автоматизируется управление насосами водоснабжения, климатическими установками, компрессорами, холодильными установками, механизмами, обслуживающими работу паровых котлов и т. д.
Автоматическое управление значительно облегчает работу судового персонала, освобождая его от необходимости непрерывно наблюдать за работой механизмов.
3.4. Обслуживание электрических машин постоянного тока При подготовке к пуску электрические машины внимательно осматривают, обращая особое внимание на чистоту коллектора и щеток, а также на состояние внутренних и наружных контактов. Проверяют положение щеток в щеткодержателях и силу нажатия пружин.
Обязательно проверяют, есть ли смазка в подшипниках, и в случае необходимости добавляют ее. Затем, проверив положение рукояток регулировочных и пусковых реостатов, проворачивают агрегат вручную на 1—2 оборота, проверяя при этом, нет ли заеданий и посторонних шумов. Убедившись в отсутствии дефектов, пускают агрегат.
После пуска агрегата наблюдают за его работой по показаниям контрольно-измерительных приборов и периодически проверяют нагрев отдельных частей, работу коллектора и щеток. При нормальной работе нагрев машины вызывается прохождением тока через обмотки и выделением тепла, трением в подшипниках, трением щеток о коллектор и вращающихся частей о воздух.
В инструкциях завода-изготовителя обычно указываются допустимые температуры нагрева отдельных частей машины. Если по обмоткам будет проходить ток большей величины (при перегрузках и коротких замыканиях), то нагрев обмоток возрастает, что может привести к порче изоляции машины. В случае отсутствия или недостаточности смазки в подшипниках они быстро нагреваются и изнашиваются.
Ни в коем случае нельзя допускать искрения между щетками и коллектором электрической машины. Искрение может возникнуть, если коллектор загрязнен или неравномерно выработаны его пластины, неплотно прилегают или дрожат щетки, ток, проходящий по обмоткам, превосходит расчетный и т. д. Работе коллектора уделяют самое серьезное внимание.
Поэтому, когда машина не работает, загрязненный коллектор очищают тряпочкой, смоченной в бензине или керосине. При этом, если обнаружат царапины на коллекторе, его шлифуют стеклянной шкуркой. Для плотного прилегания щеток к пластинам коллектора щетки притирают стеклянной шкуркой, которую заводят между щетками и коллектором.
Если щетки слабо прижимаются к коллекторным пластинам, необходимо отрегулировать нажимные пружины. Изменение режима работы машины производится с помощью соответствующей аппаратуры управления.
После остановки электромашин постоянного тока необходимо: осмотреть машину снаружи и внутри; удалить и протереть пыль, грязь и масло со всех доступных частей; измерить изоляцию и ощупать места контактных соединений для определения мест чрезмерного нагревания; устранить неисправности, замеченные во время работы и осмотра машины. 3.5.
Принцип действия и устройство электрических машин переменного тока. Синхронные машины переменного тока по устройству немного отличаются от машин постоянного тока. Каждая машина состоит из двух основных частей: неподвижной части, называемой статором, и вращающейся части, называемой ротором.
В отличие от машин постоянного тока, у машин переменного тока на статоре укладывают обмотку якоря, а на роторе — обмотку возбуждения. Вместо коллектора на роторе имеются изолированные кольца, по которым ток проводится в обмотку возбуждения. Машины переменного тока бывают синхронные и асинхронные.
Синхронными называются такие машины переменного тока, частота вращения которых определяется частотой тока. С изменением частоты тока у таких машин одновременно (синхронно) меняется частота вращения. Как правило, у синхронных машин по обмотке возбуждения проходит постоянный ток от постороннего источника. Синхронные машины обратимы, т. е.
могут работать в качестве генераторов и электродвигателей. Конструкция синхронного двигателя почти не отличается от конструкции синхронного генератора. Так как на судах морского флота цепи переменного тока питаются от трехфазных синхронных генераторов, то остановимся на их устройстве и принципе работы.
Обмотка якоря трехфазного синхронного генератора располагается в статоре и состоит из трех отдельных обмоток-фаз, сдвинутых относительно друг друга на 120° (1/3 периода) с таким расчетом, чтобы индуктируемая э. д. с. в каждой фазе достигала своего максимума спустя 1/3 периода после максимума э. д. с. соседней фазы.
Обмотку возбуждения укладывают на роторе, и источником питания для нее может быть небольшой генератор постоянного тока (возбудитель), смонтированный на одном валу с синхронным генератором, или даже аккумуляторная батарея. Обмотки статора соединяются между собой звездой или треугольником, при этом во внешнюю цепь от обмотки статора отходят три провода (три контакта). На рис.
11 даны схема и продольный разрез синхронного генератора трехфазного переменного тока с возбудителем. Ротор состоит из сердечников полюсов 1, катушки обмотки возбуждения 2, питаемой постоянным током через контактные кольца 5. Статор состоит из активной стали якоря 3, служащей магнитопроводом, и станины 6, служащей для крепления стали якоря и установки машины на фундамент.
Активная сталь якоря набирается из листов специальной стали толщиной 0,5 или 0,35 мм. Листы изолируются с обеих сторон специальным лаком. Обмотка 4 укладывается в пазах, выштампованных в стали статора. На рис. 12, а показано размещение трехфазной обмотки статора (на одной четвертой его части), а на схемах б и в — соединение обмотки статора в треугольник и в звезду.
При соединении в треугольник начало первой фазы I соединяется с концомII, начало II — с концомIII и, наконец, начало III — с концом I. При соединении обмоток статора звездой концы всех фаз соединяются в одну точку, называемую нулевой, а начала всех фаз остаются свободными, и к ним присоединяется внешняя цепь, в которую подается вырабатываемая генератором электрическая энергия. Рис.
12 Соединение обмоток трехфазного генератора Синхронные трехфазные генераторы являются в настоящее время основными источниками электрической энергии как на береговых, так и на судовых электрических станциях любой мощности.
В настоящее время на морских судах получили широкое распространение синхронные генераторы, у которых обмотка возбуждения питается током статора, предварительно выпрямленным с помощью выпрямителей. Схема возбуждения этих машин обеспечивает такое 'изменение тока возбуждения, при котором напряжение на выводах генератора 'поддерживается практически постоянным.
Такие генераторы называются синхронными генераторами с самовозбуждением и саморегулированием -напряжения. Конструкция синхронного двигателя принципиально не отличается от конструкции синхронного генератора. Для того чтобы синхронный генератор заставить работать в режиме двигателя, нужно отключить первичный двигатель и к обмоткам фаз статора подвести трехфазный ток из цепи.
В этом случае генератор станет синхронным электродвигателем, потребляющим ток. Проходя по обмоткам фаз, переменный трехфазный ток создает вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с электромагнитом ротора, увлекает его в сторону своего вращения. В результате ротор будет вращаться с такой же частотой, как и вращающееся магнитное поле, при этом он не остановится, даже если дать ему нагрузку, соединив с каким-нибудь механизмом. В этом и заключается сущность работы синхронного электродвигателя. Регулирование частоты вращения ротора синхронного двигателя производится изменением частоты тока цепи, а изменение направления вращения ротора — переключением двух любых фаз, т. е. взаимным пересоединением двух питающих проводов. К недостаткам синхронных двигателей относится то, что при пуске их приходится разворачивать посторонним механизмом до частоты вращения, обеспечивающей вращающееся магнитное поле статора. Для устранения этого недостатка применяют асинхронный пуск синхронных электродвигателей, который заключается в том, что при пуске через специальные обмотки ротора перепускают переменный ток от цепи.
Электрооборудование судов
Общие сведения.
Применение на судах электрической энергии в корне изменило условия их эксплуатации, намного облегчив трудоемкие судовые работы, улучшило условия судовождения и управляемость судна, сделало возможным постоянную радиосвязь судна, находящегося в море, с отдаленными на большие расстояния объектами, а также определение местонахождения судна при отсутствии видимости. Появились новые эффективные средства сигнализации и намного улучшились условия обитаемости судна в целом.
Рис. 75. Принципиальная схема электроэнергетической системы. 1 – источники электроэнергии; 2 – главный распределительный щит; 3 – электрические сети; 4-групповые распределительные щиты; 5 – потребители электрической энергии.
- Использование ядерной энергии для движения судов, развитие автоматизации судовождения и управления судовыми машинами и механизмами стало осуществимо только при электрификации судов.
- Для получения электрической энергии, передачи ее и распределения по потребителям на судах предусмотрена электроэнергетическая система.
- Основными элементами всякой судовой электроэнергетической системы являются:
- 1) источники электроэнергии, состоящие из генераторов постоянного или переменного тока и аккумуляторных батарей; кроме того, судовые электроэнергетические системы имеют различные преобразователи рода тока, его напряжения и частоты;
- 2) распределительные устройства, состоящие из щитов с аппаратами, распределяющими электроэнергию, и с приборами для управления работой электроустановок и контроля за ней;
- 3) электрические сети, состоящие из кабелей и проводов, передающих электрическую энергию от источников к потребителям;
- 4) потребители электрической энергии, представляющие собой различные электродвигатели, преобразующие электроэнергию в механическую работу, а также приборы и аппараты, преобразующие ее в другой вид энергии – тепловую, световую, электромагнитную и пр.
Во время эксплуатации должна быть обеспечена быстрая и надежная защита всех элементов судовых электроэнергетических систем от ненормальных режимов работы (от короткого замыкания или перегрузки). Защита сетей от таких режимов осуществляется автоматическими выключателями (автоматами) или предохранителями.
Основными параметрами судовой электроэнергетической системы считаются: род тока, его напряжение и частота.
Род судового тока выбирается в зависимости от требований потребителей. В судовых электроэнергетических системах применяются как постоянный, так и трехфазный переменный ток. Двигатели постоянного тока обладают следующими преимуществами, делающими их в ряде случаев незаменимыми в эксплуатации:
- Двигатели постоянного тока обладают следующими преимуществами, делающими их в ряде случаев незаменимыми в эксплуатации:
- а) возможность значительных перегрузок машин при больших пусковых моментах;
- б) возможность плавного регулирования числа оборотов двигателей, осуществляемого при помощи реостатов, а также быстрое изменение направления вращения и возможность торможения;
- в) относительная простота управления электроприводами.
Но электрические установки постоянного тока имеют и значительные недостатки: большие габариты и вес; сложность конструкций, влияющую на надежность работы машин; относительно низкий к. п. д.
- Двигатели переменного тока с пусковой аппаратурой значительно проще по конструкции и надежнее в эксплуатации
- Напряжение судового тока в электроэнергетических системах находится в прямой зависимости от мощности и расстояния, на которое передается электроэнергия от источника до потребителя.
- На судах напряжение тока, в зависимости от его применения, регламентируется в пределах:
- для постоянного тока 12-230 в;
- для переменного тока 12, 24, 127, 230 и 400 в.
- По требованию техники безопасности считается безопасным напряжение 12 в переменного тока и 24 в постоянного тока.
Наименьшая частота переменного тока в судовых электроэнергетических системах принимается равной 50 гц. В связи со стремлением уменьшать габариты и веса электрических двигателей переменного тока появилась тенденция к повышению номинальной частоты тока с 50 до 400 гц.
Установленное на судах электрооборудование работает в особых условиях, которые должны быть учтены при монтаже оборудования на судне. Эти условия вынуждают предъявлять к изготовлению судового электрооборудования особые требования, отличающиеся от требований к однотипным промышленным образцам.
Судовое электрооборудование должно быть выполнено из коррозионностойких и прочных материалов для повышения надежности его работы, иметь пониженные центры тяжести, а также отвечать другим специальным требованиям.
1 Баллов 1 в чем преимущество способа управления двигателем со стороны якоря
Подборка по базе: Правоведение Ответы 97 баллов.pdf, Кейс 1 — сервисная деятельность 80 баллов.doc, Таблица баллов по СОР и СОЧ.docx, Иностранный язык в сфере юриспруденции (2) 80 баллов.pdf, 1 Верно Баллов_ 1,00 из 1,00 Отметить вопрос Текст вопроса _01. , 19ПР1-3_ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ для доброра баллов (1).pdf, ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ 80 баллов .pdf, доклад на 15 баллов дз.docx, ДАМ 20 БАЛЛОВ ЗА ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ!От данных глаголов образуйте в, 1 Верно Баллов_ 1,00 из 1,00 Отметить вопрос Текст вопроса _01. 1Баллов: 1В чем преимущество способа управления двигателем со стороны якоря?Выберите один ответ. ВерноБаллов за ответ: 1/1.Question2Баллов: 1Сколько имеется принципов управления?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question3 Баллов: 1 Какие виды электродвигательных механизмов малой мощности получили большое распространение? Выберите один ответ.
ВерноБаллов за ответ: 1/1. Question4 Баллов: 1Переходные характеристики какого из элементарных звеньев имеют разрыв первого рода?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question5 Баллов: 1Сколько корней устойчивой системы с характеристическим уравнением четвертого порядка имеют отрицательные вещественные части?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question6 Баллов: 1 При помощи каких методов решается задача уменьшения функционального многообразия технических средств управления? Выберите один ответ.
ВерноБаллов за ответ: 1/1. Question7 Баллов: 1 Если передаточная функция объекта имеет три полюса, то, сколько полюсов будет иметь передаточная функция односвязной системы с данным объектом и ПИ-регулятором? Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question8 Баллов: 1Что является главным достоинством П-регулятора?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question9 Баллов: 1Как реализуется системный подход в исследовании надежности при проектировании?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question10 Баллов: 1Чем определяется устойчивость системы первого приближения?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question11 Баллов: 1Что называется медианой случайной величины?Выберите один ответ.
ВерноБаллов за ответ: 1/1. Question12 Баллов: 1Какой критерий позволяет судить о наличии автоколебаний у нелинейной системы?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question13 Баллов: 1Какие процессы в нелинейных системах называются автоколебаниями?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question14 Баллов: 1Как определяется абсолютная устойчивость нелинейных систем?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question15 Баллов: 1В каких целях используется модель функционирования изделия?Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question16 Баллов: 1 Какой вид сигналов представляет собой сложную последовательность импульсов? Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question17 Баллов: 1 Сколько квадрантов комплексной плоскости пройдет последовательно, поворачиваясь против часовой стрелки, годограф характеристического вектора устойчивой системы с характеристическим уравнением 6-го порядка при изменении от 0 до бесконечности? Выберите один ответ.
НеверноБаллов за ответ: 0/1. Question18 Баллов: 1Куда поступает сигнал управления в замкнутой системе?Выберите один ответ.
ВерноБаллов за ответ: 1/1. Question19 Баллов: 1Сколько параметров имеет экспоненциальное распределение вероятности безотказной работы?Выберите один ответ.
ВерноБаллов за ответ: 1/1. Question20 Баллов: 1Для чего используется кривая разгона?Выберите один ответ. Верно Баллов за ответ: 1/1. |
Регулирование частоты вращения электродвигателей
Порядка 70% потребляемой промышленностью мощности, приходится на электропривод. Огромное разнообразие технологических процессов диктует свои правила, вследствие чего, появилась необходимость в изменении скорости вращения электродвигателя непосредственно во время технологического процесса. В данной статье мы раскроем различные способы регулирования скорости вращения электродвигателей.
Параметры, изменив которые, мы изменим скорость двигателя переменного тока (ДПТ):
- частота напряжения;
- число пар полюсов;
- величина напряжения;
- добавочное сопротивление в цепи ротора;
- вентильный каскад.
Изменяемые параметры для ДПТ:
- напряжение питания;
- сопротивление цепи обмотки якоря;
- магнитный поток.
Методы регулирования частоты вращения электродвигателя
Далее мы подробно рассмотрим эти способы и их применимость к различным типам электродвигателей.
Частотное регулирование
Наиболее эффективный, постоянно совершенствующийся способ.
Применение: двигатели переменного тока (синхронные и асинхронные с кз ротором).
Корректируя частоту питающего напряжения, мы изменим угловую скорость магнитного поля статора, следовательно, скорость двигателя в значительном диапазоне, имея достаточно жесткие механические характеристики.
Для сохранения в норме коэффициента мощности и допустимости кратковременных перегрузок, меняя частоту, следует изменять и саму величину питающего напряжения.
Преимущества способа:
- обширный диапазон регулировки;
- «жесткость» механических характеристик;
- минимум потерь «скольжения», мощности.
Недостаток — высокая стоимость (в последние годы становится менее актуально).
Регулирование изменением числа пар полюсов
Применение: т.к. промышленность не выпускает серийно синхронные двигатели с изменяемым количеством пар полюсов, будем считать, что способ актуален только для асинхронных двигателей (далее АД) с кз ротором.
Способ реализуется изменением числа пар полюсов у обмоток. Этого можно добиться, изготовив двигатель с двумя независимыми обмотками. Но этот метод приводит к удорожанию конструкции и увеличению размеров машины.
Поэтому наиболее выгодным является увеличение числа пар полюсов без использования второй независимой обмотки.
- Промышленностью выпускаются двухскоротсные, трёхскоростные и четырёхскоростные электродвигатели.
- Достоинства:
- экономичность;
- «жёсткие» механические характеристики.
Недостатки:
- ограниченное количество возможных скоростей;
- ступенчатость переключения скоростей.
Изменение питающего напряжения
Применение: асинхронные двигатели.
Изменять напряжение на статоре можно, включая в его цепь резисторы (старый и неэкономичный способ), автотрансформаторы или тиристорные регуляторы.
При регулировании скорости изменением напряжения, критический момент пропорционален квадрату подводимого напряжения.
Снижается устойчивость к кратковременным перегрузкам и КПД, поэтому метод предпочтителен при «вентиляторной» нагрузке. Еще один недостаток — малый диапазон регулирования.
Добавочное сопротивление в цепи ротора
Применение: АД с фазным ротором.
При изменении сопротивления ротора прямо пропорционально изменяется скольжение. Но величина критического момента остается постоянной. Это позволяет подобрать сопротивления так, чтобы уравнять критический момент с пусковым, что благоприятно сказывается на пуске двигателя под нагрузкой.
Достоинства способа:
- простота реализации;
- критический момент = const;
Недостатки:
- большие потери (при изменении скорости половина мощности тратится на выделение тепла);
- малый диапазон;
- «мягкие» механические характеристики.
Асинхронный вентильный каскад
Применение: АД с фазным ротором.
Смысл регулирования каскадными схемами заключается в подаче в цепь ротора добавочной ЭДС. Изменяя добавочную ЭДС ротора, мы изменяем ток ротора, а значит его момент и скорость. Создать добавочную ЭДС, помимо устройства вентильного каскада, может и ДПТ — машинно-вентильный каскад.
Достоинства:
- Минимум сопутствующей силовой и контактной аппаратуры;
- плавность регулировок;
- малая мощность управления.
Недостатки:
- стоимость;
- низкий коэффициент мощности;
- плохая устойчивость к перегрузкам.
Изменение напряжения питания якоря
Применение: любые ДПТ.
Способ можно использовать если источником электрической энергии является генератор. Реализовать от общей сети невозможно.
Достоинства:
- плавность регулировок;
- простота пусков и торможений;
- экономичность.
Недостатки:
- необходимость трехкратного преобразования энергии→низкий КПД;
- три электрические машины в системе;
- дорогая эксплуатация.
Введение добавочного резистора в цепь якоря
Применение: любые ДПТ.
Заключается в последовательном включении в цепь якоря регулировочного реостата. Но способ не получил распространения ввиду своей неэкономичности и плохого влияния на КПД двигателя, т.к. в цепи реостата теряется очень большое количество энергии.
Регулирование изменением магнитного потока
В цепь возбуждения двигателей параллельного и смешанного возбуждения подключается реостат.
В машинах последовательного возбуждения изменение магнитного потока в обмотке возбуждения производится шунтированием этой обмотки регулируемым сопротивлением.
Максимальная скорость вращения двигателя ограничивается лишь механической прочностью якоря. Скорость двигателя регулируется в диапазонах 2:1-5:1, в частных случаях 8-10:1.
Преимущества:
- минимальные потери→экономичность;
- широкий диапазон регулирования
Недостатки:
- невозможно бесконечно уменьшать ток в обмотке возбуждения, двигатель уйдет «в разнос».
Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.
Загрузка...
