Научная статья на тему 'Анализ электромеханических свойств динамического торможения с самовозбуждением'

Анализ электромеханических свойств динамического торможения с самовозбуждением Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
188
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АСИНХРОННАЯ МАШИНА / МЕХАНИЧЕСКАЯ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Малиновский А. К., Устинова А. С.

Приведены результаты расчетов естественных механических характеристик динамического торможения с самовозбуждением 35-ти асинхронных машин с фазным ротором, применяемых в электроприводе шахтных подъемных машин. Предложен новый способ получения искусственных характеристик путем включения добавочных резисторов как последовательно обмоткам статора, так и параллельно.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Малиновский А. К., Устинова А. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Анализ электромеханических свойств динамического торможения с самовозбуждением»

УДК 621.313.13

© А.К. Малиновский, А.С. Устинова, 2011

А.К. Малиновский, А.С. Устинова

АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ

Приведены результаты расчетов естественных механических характеристик динамического торможения с самовозбуждением 35-ти асинхронных машин с фазным ротором, применяемых в электроприводе шахтных подъемных машин. Предложен новый способ получения искусственных характеристик путем включения добавочных резисторов как последовательно обмоткам статора, так и параллельно.

Ключевые слова: асинхронная машина, механическая и электромеханическая характеристики, режим динамического торможения, шахтная подъемная машина.

еализация принятой схемы динамического торможения в -МГ электроприводе шахтных подъёмных машин потребовало её дальнейшее исследование, с точки зрения электромеханических свойств.

При исследовании электромеханических свойств, т.е. механических и электромеханических характеристик, воспользуемся методиками, разработанными на кафедре ЭЭГП [1, 2]. Были рассчитаны механические и электромеханические характеристики 35 асинхронных машин, взятых из каталогов на асинхронные двигатели, используемые в качестве привода шахтных подъёмных машин. Расчёты показали, что все естественные механические характеристики динамического торможения, полученные при непосредственном подключении выхода выпрямителя к обмоткам статора асинхронной машины и приведенные на рис. 1, можно разбить на три вида в зависимости от типа и зависящих от коэффициента обратной связи, представляющего собой

k = k • k • k, /kT,

о.с сх е д I

где k - коэффициент обратной связи; £ = / / / - коэф-

о.с. ^ сх экв =

фициент, зависящий от схемы включения обмоток статора; £е -

коэффициент трансформации АМ; £ - коэффициент,

д

а

б

в

г

Рис. 1 Схемы асинхронного двигателя, реализующие режим динамического торможения: с непосредственным подключением выпрямителя к обмоткам статора (а), через добавочный резистор (б), с добавочным резистором Я^2, включен-

ным параллельно выпрямителю № (в), через добавочный резистор Яд1 и параллельно подключенный резистор Яд2 (г)

Рис. 2. Механические характеристики динамического торможения с самовозбуждением асинхронных машин с фазным ротором

показывающий какая часть тока ротора поступает в обмотки статора; Ь — I /1 - коэффициент схемы выпрямления по току.

I ~ —

Учитывая, что Ь — 0816 и ь — 0815, получается, что

сх ’ I ’

Ь — Ь . Таким образом, к механическим характеристика типа 1 о.с е

относятся асинхронные машины с коэффициентом трансформации

Ь = 15 11. К механическим характеристикам типа 2 относятся

е

асинхронные машины с коэффициентом трансформации

Ь —< 11 7 . И, наконец, к механическим характеристикам типа 3 е

относятся асинхронные машины, имеющие коэффициент трансформации Ь —< 7 4 5 (рис. 2).

е ’

Рис. 3. Зависимость К^ДРно^: 1 - естественная механическая характеристика; 2 - искусственная характеристика при Rд1=3,4 Ом; Rд2=l Ом; Кд=0,234; 3 - искусственная характеристика при Rд1=2,3 Ом; Кд=1; 4 - искусственная характеристика при Rд1=10 Ом; Rд2=2,15 Ом; Кд=0,177

В свою очередь, коэффициент трансформации высоковольтных двигателей зависит от мощности асинхронной машины. Так,

например, коэффициент трансформации £ = 15 ц имеют маши-

е

ны мощностью Р = 200 400 кВт, с коэффициентом транснож

формации £е =< 11...7

имеют

машины

мощностью

Р => 400 630 кВт и с коэффициентом трансформации ном

£ =< 7 45 имеют машины мощностью р => 630 1250 кВт

е ’ ном

(рис. 3).

В этом и заключается отличие высоковольтных асинхронных машин от низковольтных асинхронных машин, у которых коэффициент трансформации близок к единице. В то время как у асинхронных высоковольтных машин коэффициент трансформации изменяется в широких пределах от £ = 15 до £ = 45. Это означает,

е е ’

что естественную механическую характеристику динамического торможения можно получить в схеме, в которой выпрямленное напряжение ротора подаётся непосредственно на обмотки статора. При этом

коэффициент £ = 1.

д

Анализ аналогичной схемы динамического торможения для высоковольтного двигателя показывает, что ток статора в 6 и более раз больше номинального тока, а ток ротора даже не достигает номинального значения. Отсюда и незначительный тормозной момент. Но это относится только к асинхронным машинам, у которых высокий коэффициент трансформации (порядка £= 15...11). У

асинхронных машин с коэффициентом трансформации (порядка £ =< 7...4,5) ток статора приближается к току ротора.

Кроме естественной механической характеристики для регулирования частоты вращения необходимо иметь ряд искусственных характеристик. Их можно получить разными способами, но для каждого типа асинхронных машин. Для первого вида естественных механических характеристик регулирование частоты вращения возможно лишь за счёт включения добавочного сопротивления параллельно обмоткам статора асинхронной машины. Такой способ регулирования частоты вращения способствует снижению тока статора и увеличению тока ротора, а с ним и увеличение тормозного момента.

Снижение тормозного момента возможно за счёт включения добавочного резистора последовательно с обмотками статора. Это необходимо только для того, чтобы снизить динамику при переходе из двигательного режима в режим динамического торможения.

Для второго типа электрических машин с коэффициентом трансформации £ =< 11...7 регулирование частоты вращения может производиться либо включением добавочного резистора

Рис. 4. Механические характеристики динамического торможения с самовозбуждением асинхронной машины напряжением 6 кВ

последовательно обмоткам статора асинхронной машины, если необходимо увеличивать частоту вращения, либо включением добавочного резистора параллельно обмоткам статора асинхронной машины, если необходимо снижением частоты вращения.

И, наконец, для третьего типа электрическим машин регулирование частоты вращения осуществляется лишь за счёт включения добавочного резистора последовательно обмоткам статора асинхронной машины. Это традиционные методы регулирования частоты вращения асинхронной машины, работающей в режиме динамического торможения с самовозбуждением.

Остановимся более подробно на получении искусственных механических характеристиках динамического торможения с самовозбуждением. На рис. 4 приведена естественная механическая характеристика динамического торможения с самовозбуждением асинхронной машины типа АКН-14-41-12 мощностью

Р = 400 кВт, номинальной частоты вращения п = 485 ном ном

мин ~1 (кривая 1).

Рис. 5 Электромеханические характеристики динамического торможения с самовозбуждением асинхронной машины напряжением 6 кВ: 1 - естественная электромеханическая характеристика при Кс=1,69 Ом; Кд=0,1; 2 - искусственная характеристика при Rд1=3,4 Ом; Rд2=1 Ом; Кд=0,234; 3 - искусственная характеристика при Rд1=1,69 Ом; Кд=1; 4 - искусственная характеристика при Rд1=10 Ом; Rд2=2,15 Ом; Кд=0,177

Ей соответствует электромеханическая характеристика, представленная на рис. 5 кривые 1, из которых следует, что ток статора

Л ^ * т * Л /-

изменяется от і* = з до I* = 8, а ток ротора ^ = 0,5 до I^ = 1,5 .

Однако аналогичную характеристику можно получить за счёт одновременного включения добавочного резистора сопротивлением

Л = 3 4 Ом как последовательно с обмотками статора асинхрон-д1

ной машины, так и параллельно им за счёт включения добавочного

резистора сопротивлением л = 1 Ом. Искусственная механиче-

д2 ’

ская характеристика принимает вид кривой 2 (рис. 4), а электромеханическая характеристика - вид 2 на рис. 5. Из рассмотрения рис. 4 следует, что механическая характеристика изменяется незначительно, а

0,5 1 1,5 2

Рис. 6. Электромеханические характеристики динамического торможения с самовозбуждением асинхронных машин напряжением 6 кВ

электромеханическая - значительно, т.е. ток статора снижается приблизительно в три раза, а ток ротора наоборот повышается и

достигает величины I* = 2,0 .

На рис. 4 приведены также две искусственные механические характеристики 3 и 4). Первая механическая характеристика 3 получена за счёт включения добавочного резистора сопротивлением

R = 2 3 Ом, а вторая 4 - за счёт одновременного включения досі

бавочного резистора величиной R = 10 0 Ом последовательно

С1

обмоткам статора и добавочного резистора величиной

R = 215Ом - параллельно обмоткам статора асинхронной маши-С2 ’

ны. Из рассмотрения этих характеристик следует, что они практически не отличаются друг от друга.

На рис. 6 приведены искусственные электромеханические характеристики З и 4, из рассмотрения которых следует, что включение только добавочного резистора R = 2 З Ом приводит к сниже-

д1

нию тока статора в 1,6 раза, а ток ротора тоже снижается также в

1,6 раза. Искусственные механические характеристики 4 получены

за счёт одновременного включения добавочных резисторов

R = 1QQ Ом и R = 215Ом приводит к тому, что ток статора д1 д2

снижается в З,6 раза, а ток ротора повышается в З,25 раза.

Выводы

Проведенный анализ электромеханических свойств асинхронных машин, работающих в режиме динамического торможения с самовозбуждением показа, что:

- вид механической характеристики зависит от коэффициента трансформации и мощности асинхронных машин;

- регулирование частоты вращения асинхронной машины целесообразно производить одновременным включением добавочных резисторов как последовательно с обмотками статора, так и параллельно им не зависимо от вида естественной механической характеристики.

--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1Малиновстй А.К. Совершенствование системы торможения шахтных подъёмных машин. //Горный журнал. - 2QQ9. - №1Q.- С.88-89.

2. Золтоев А.А. Исследование электромеханических свойств асинхронной машины напряжением свыше 1QQQ В, работающей в режиме динамического торможения с самовозбуждением. /Сб. науч. трудов студентов. - М.: МГГУ, 2Q1Q, с. 43-49. ЕШ ' ...

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------

Малиновский А.К. - доктор технических наук, профессор кафедры ЭЭГП, e-mail: mggu.eegp@mail.ru Устинова А.С. - студентка,

Московский государственный горный университет.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.