Схемы с несимметричным включением реактивных сопротивлений в цепь статора асинхронного электродвигателя

Для подъемно-транспортных устройств эффективно при­менение различных схем, обеспечивающих получение по­ниженных скоростей путем включения в цепь статора реактивных сопротивлений (рис. 1). В качестве этих сопротивлений часто используют дроссели насыщения с подмагничиванием. Последовательное включение их в одну или две фазы статора электродвигателя позволя­ет осуществлять реверс (подъем, спуск) и получать по­ниженные скорости из-за различной степени асимметрии напряжений.

Рис. 1. Схемы с нессиметричным включением реактивных сопротивлений в цепь статора асинхронного электродвигателя.

 

За счет системы дроссельного управления осущест­вляется непрерывное регулирование напряжения, пода­ваемого на обмотки статора асинхронного электродвигателя, в связи с изменением индуктивного сопротивления дросселей насыщения.

В свою очередь изменение индуктивного сопротивле­ния дросселей насыщения, рабочие обмотки которых включены последовательно статорным, производится из­менением величины выпрямленного тока в обмотках уп­равления дросселей насыщения. Из теории асинхронных машин известно, что при неизменном нагрузочном момен­те скольжение электродвигателя обратно пропорциональ­но напряжению, а при постоянном скольжении вращаю­щий момент его прямо пропорционален квадрату напря­жения, подводимого к обмотке статора. В связи с этим, применяя дроссели насыщения, можно регулировать либо скольжение, либо вращающий момент электродвигателя. Для обеспечения требуемой жесткости механических ха­рактеристик в схемах с дросселями насыщения обычно применяется обратная связь но скорости.

Для регулирования скорости электродвигателя при движении в одном направлении (подъем груза, см, рис. 1, а ) создают различную степень подмагничивания дрос­селей насыщения L1 и L2, изменяя величину тока в их обмотках управления, не показанных на схеме (при пол­ностью размагниченных дросселях насыщения L3 и L4 ). Для регулирования скорости электродвигателя при дви­жении в обратном направлении (спуск груза) изменяют величину тока подмагничивания дросселей насыщения L3 и L4 (при полностью размагниченных дросселях на­сыщения L1 и L2).

На рис. 1,б приведена, схема с фазовращающим трансформатором Т с коэффициентом трансформации равным единице. В этой схеме знак и величина момента электродвигателя зависят от знака и величины задаю­щего напряжения U₃ и э. д. с, E_BV тахогенератора BV _, что обусловливает различную степень подмагничивания дросселей насыщения L1 или L2.

Если в режиме подъема нагрузка уменьшается, то за счет увеличения скорости возрастает (полярность U₃ и на схеме рис. 1, б соответствует режиму подъ­ема). Это приводит к размагничиванию дросселя насы­щения L1. При токе управления i_у = 0 индуктивное со­противление рабочей обмотки дросселя насыщения L1, включенной последовательно в цепь обмотки статора, Xl≈∞, что, по существу, соответствует режиму одно­фазного включения электродвигателя (отключается фа­за С). Для осуществления режима силового спуска подмагничивают дроссель насыщения L2. При этом знаки и Е_BV меняются на обратные. Фазосмещающий тран­сформатор Т служит для изменения порядка чередова­ния фаз, т. е. для реверса электродвигателя.

На рис. 1,в приведена относительно простая схема с дроссель-трансформатором (разработана в МЭИ). В ре­жиме подъема происходит подмагничивание дросселя на­сыщения L1. При подмагничивании дросселя насыщения L2 и размагничивании L1 последний находится в режи­ме автотрансформатора и к участку 1-2 его обмотки приложено фазное напряжение. При этом подбирается такое соотношение чисел витков участков дросселя 1-2 и 2 - З _, чтобы па части обмотки индуктировалось напря­жение, вдвое превышающее фазное.

Схема, приведенная на рис. 1, г, применяется для управления электродвигателями механизма подъема кра­пов и послужила базой для разработкимагнитного кон­троллера ТСД-150 (завода «Динамо» им. С, М. Кирова). Преимуществами этой схемы сравнительно с другими схемами дроссельного управления являются: меньшее число дросселей и меньшая мощность их, экономия ап­паратуры, меньшая электромагнитная постоянная обмот­ки управления и др.

Рис. 2. Схема магнитного контролера типа ТСД-150.

 

На рис. 2 приведена схема магнитного контролле­ра типа ТСД-150 для дроссельного управления электро­двигателем подъема с применением фазоопрокидываю­щего конденсатора. Схема обеспечивает бесконтактный реверс путем изменения чередования фаз при соответ­ствующем подмагничивании дросселя насыщения, шун­тирующего конденсатор С. Наличие в схеме обратной связи по скорости (тахогенератор ВV ) позволяет стаби­лизировать скорость даже на неустойчивых участках ха­рактеристики. В первом положении подъема (рис. 3, характеристика In) на обмотку управления дросселя L подается напряжение U_y, являющееся разностью между напряжением на выходе полупроводникового выпрями­теля и э, д. с, тахогенератора BV (на положениях подъема эти напряжения действуют встречно)

При неподвижном роторе электродвигателя в момент пуска , а поэтому . В связи с этим ток подмагничивания имеет наибольшее значение, а индуктивное сопротивление рабочей обмотки дросселя — наименьшее. В процессе разгона электродвигателя нарас­тает э. д. с, и уменьшается U_y, что приводит к умень­шению величины тока подмагничивания дросселя насы­щения L и к увеличению индуктивного сопротивления его рабочей обмотки. При этом уменьшается вращающий момент электродвигателя. Поэтому в первом положении подъема обеспечивается пониженная скорость и умень­шенный вращающий момент.

Во втором и третьем положениях подъема (см. рис, 46 характеристики 2п и Зп) катушка контактора К7 обесточена и его контакты отключают от сети выпрями­тель , что приводит к обесточиванию обмотки управ­ления дросселя насыщения L. В этих положениях подъ­ема электродвигатель работает по обычной схеме без включения дросселя L (его рабочая обмотка зашунтирована замыкающими контактами К4)

Рис.3. Механические характеристики асинхронного электродвигателя при управлении магнитным контроллером типа ТСД-150

 

В первом положении спуска (см. рис. 3, характерис­тика 1с) в момент включения электродвигателя, когда его ротор еще неподвижен на обмотку управления дрос­селя подается минимальное напряжение и вращающий момент электродвигателя относительно мал. В процессе разгона электродвигателя напряжение U_y увеличивается, так как из-за изменения направления дви­жения (спуск) изменяется полярность э. д. с. тахогенератора.

Поэтому э. д. c. тахогенератора E_BV складывается с напряжением

 

В связи с этим при разгоне электродвигателя уменьша­ется индуктивное сопротивление рабочей обмотки дрос­селя L и увеличивается вращающий момент электродви­гателя. При таком процессе пуска обеспечивается минимальная скорость опускания груза при первом поло­жении команде контроллера S.

При втором положении спуска (см. рис. 3, характе­ристика 2с) контактор K7 отключает выпрямитель от сети и обмотка управления дросселя насыщения L обесточивается. При этом конденсатор С не зашунтирован, так как катушка контактора К4 не обтекается то­ком. Это обеспечивает двигательный момент, при кото­ром порожнее грузозахватное устройство опускается на пониженной скорости.

В третьем положении спуска (см. рис. 3, характерис­тика Зс) после срабатывания контактора К2 замыкается накоротко вход выпрямителя UZ2, питающего обмотку возбуждения ОВГ тахогенератора BV но цепи 1- Л11 -10 замыкающие контакты К2-Т1 - R1-2. В этом случае электродвигатель работает по обычной схеме.

Достоинством дроссельного управления крановым электроприводом является глубокое и плавное регулиро­вание скорости (диапазон регулирования 10: 14-15: 1). Масса, габаритные показатели и стоимость дроссельного электропривода крановых механизмов меньше, чем си­стемы Г—Д: масса — в два раза, стоимость к габаритные показатели — в полтора раза. Поэтому дроссельные си­стемы управления применяются для тех кранов, которые при длительных периодах работы со значительной уста­новившейся скоростью требуют в то же время низких по­садочных и остановочных скоростей (например, краны для раздевания слитков и др.).