Процесс пуска установок с асинхронным приводом

Применение асинхронных двигателей для привода подъемных установок обусловливается рядом существенных преимуществ их по сравнению с приводом постоянного тока: низкой стоимостью двигателей и пускорегулирующей аппаратуры, небольшими первоначальными затратами на монтаж, относительно малым объемом строительных работ, так как под асинхронный привод требуются небольшие объемы зданий и фундаментов.

Асинхронные двигатели для подъемных установок изготовляются повышенной электрической и механической прочности, с усиленной конструкцией станины и обмоток, с увеличенным воздушным зазором. При увеличенном воздушном зазоре снижается коэффициент мощности, упрощается сборка и эксплуатация двигателей.

Область применения асинхронного электропривода подъемных установок ограничивается допустимым током пуско-регулирую-щих аппаратов. В роторе двигателей мощностью 1000 кет ток примерно равен 800--1000 а.

Предельная максимальная величина допустимого тока контакторов переменного тока 600 а. Поэтому необходимо при токах в роторе более 600 а контакты контактора включать по схеме треугольника. Как показала практика эксплуатации подъемных установок с асинхронным приводом, напряжение, при котором удовлетворительно работают контакторы в цепи роторов двигателей, не должно превышать 800 в. Таким образом, можно считать, что при контакторах с допустимым током 600 а мощность асинхронных двигателей не должна превышать 900 кет.

Для подачи питания к статору двигателей обычно применяются высоковольтные реверсоры на 3000 в с максимально допустимым током 300 а, В этом случае максимальная мощность подъемного двигателя при со5 ф = 0,8 и т) = 0,9 составляет 1100 кет. Поэтому предельно допустимая величина мощности асинхронного однодви-гательного привода подъемной установки не должна превышать 1000--1100 кет. Для существующих пуско-регулирующих устройств в случае использования двухдвигательного асинхронного привода суммарная его мощность может быть доведена до 2000-- 2200 кет. При этом требуется установка двух реверсоров, двух мощных магнитных роторных станций, двух командоаппаратов и т. д.

Однако в этом случае технически и экономически правильно

во многих случаях применять привод по системе Г--Д с тихоходным двигателем постоянного тока и тем устранить один важный недостаток асинхронного электропривода -- наличие изнашивающегося во время эксплуатации редуктора, который при определенных условиях ограничивает величину ускорения (замедления) подъемного сосуда (см. гл. I).

Неотъемлемой частью асинхронного привода являются пуско-регулирующие сопротивления, включаемые в цепь ротора двигателя. Любые схемы автоматического управления асинхронным электроприводом подъемной установки могут быть осуществлены в основном путем включения или выключения роторных сопротивлений. В связи с этим основным недостатком асинхронного привода подъемных установок является зависимость скорости его вращения от момента на пусковых характеристиках двигателя. В приводе с конечным числом ступеней сопротивлений (металлических сопротивлений) при меняющейся в каждом цикле подъема статической нагрузке получение заданных величин скорости и ускорения подъемного сосуда в данной точке пути представляет определенные трудности.

Во время работы асинхронного двигателя на естественной характеристике значительные изменения момента очень мало отражаются на скорости его вращения, а при работе на промежуточных характеристиках, т. е. на характеристиках мягких, сильно наклоненных к оси абсцисс, малейшее изменение момента резко сказывается на величине скорости вращения двигателя.

Необходимо помнить, что при быстром отключении от сети высоковольтного двигателя в обмотках статора возникают перенапряжения, характер которых зависит от электромагнитных параметров двигателя и характеристики выключателя. Поэтому пределы регулирования механических характеристик асинхронного привода ограничиваются пиком коммутационного перенапряжения, возникающего при отключении двигателя от сети, и намагничивающим током /0.

Начальный (пусковой) момент асинхронного двигателя Мнач, соответствующий искусственной механической характеристике предельного регулирования, может быть найден из выражения

где Хм -- кратность пика коммутационного перенапряжения, допускаемого из условий прочности изоляции двигателя;

Мн', Iн -- номинальные значения момента и тока асинхронного двигателя.

С. 3. Барский предлагает для асинхронных двигателей с номинальным напряжением 6 кв принять кратность пика перенапряжения км = 2,17; с напряжением 3 кв Х -- 2.33.

Предельные значения кратности начальных моментов, обусловленные рекомендуемыми значениями пиков коммутационных перенапряжений Хм, при намагничивающих токах двигателя

На фиг. 20 представлена зависимость кратности пика коммутационного перенапряжения Хм от значения кратности начального вращающего момента двигателя. Если учесть влияние вихревых токов в магнитной системе двигателя, то пределы регулирования асинхронного привода увеличиваются. Можно, однако, с некоторым запасом принять предельную минимальную величину момента, разиваемого двигателем, равным 0,22--0,3 Мст. н.

Таким образом, величина сопротивления, включаемого в цепь ротора, ограничена величиной перенапряжения, возникающего в обмотке статора при отключении двигателя от сети.

Отсюда ясно, что малых по величине усилий, которые необходимы в период замедления подъемной установки, асинхронный привод развивать не может.

В связи с этим следует отметить, что для периода замедления подъемного сосуда встречаются, как наиболее характерные, следующие диаграммы усилий.

Первая диаграмма. Статическое усилие Рст положительно, но по величине меньше 0,3 Рст.нст.н~~ номинальное статическое усилие).

Наименьшее усилие, развиваемое двигателем, как было пока зано на фиг. 20, не может быть меньше 0,3 Ретш н 42

Ш Рст, то система будет не уменьшать, а увеличивать скорость, т. е. подъемный сосуд подойдет к заданной точке останова со значительной скоростью. Поэтому необходимо подтормаживать машину, т. е. добавлять к Рст такое тормозное усилие Ртоп, при котором суммарная составляющая усилия в период замедления подъемного сосуда будет отрицательной:

где Fct + Fт0Р>Fд

т -- масса подъемной установки, приведенная к валу двигателя;

Рд -- усилие, развиваемое двигателем.

Вторая диаграмма. Статическое усилие направлено согласно с усилием двигателя (отрицательное усилие). В этом случае необходимо приложить к ободу барабана значительное тормозное усилие, чтобы уменьшить скорость движения подъемного сосуда.

Третья диаграмма. Небольшое отрицательное усилие. В этом случае трудно регулировать машину. Малейшее изменение усилия приводит к резкому изменению скорости движения подъемного сосуда. При металлическом реостате регулировка4 усилия может производиться повторным включением и выключением двигателя, что приводит к увеличению износа контакторов и усложняет эксплуатацию асинхронного привода.

Отметим, что нагрузочные диаграммы подъемных установок по усилию в период замедления подъемного сосуда классифицируются в соответствии с направлением и величиной усилия, приложенного к ободу барабана, независимо от радиуса навивки и типа подъемной установки (скиповая или клетевая). Двигательный режим будет при к(1 -- рН > ат; режим инерционного выбега (маковичное замедление) -- при кС1 -- рН = ат и режим тормозного замедления при rQ -- рН < ат.

Эти особенности нагрузочных диаграмм подъемных установок в период замедления подъемного сосуда необходимо сочетать с особенностями работы асинхронного двигателя на промежуточных характеристиках, т. е. для случаев, когда статическое усилие может быть достаточно мало, обороты холостого хода асинхронного двигателя всегда строго постоянны и синхронны, а скорость движения подъемного сосуда необходимо поддерживать малой.

Для определенных конкретных условий работы подъемных установок (сравнительно небольших мощностей подъемных двигателей) разработано большое число схем автоматического управления процессом пуска (замедления), которые в какой-то степени устраняют только что указанные принципиальные недостатки асинхронного электропривода, поддерживают требуемый режим замедления и подход подъемных сосудов к точке останова почти с нулевой скоростью.

Некоторые подъемные установки с незначительной высотой подъема (50--150 м) работают при инерционном замедлении, т.е. с отключенным двигателем в соответствующей точке подъема. Такие установки должны иметь регулятор нагрузки, достаточно точно реагирующий на фактическое и обеспечивающий при этом замедление свободного выбега, величина которого была бы достаточной для доведения подъемного сосуда до заданной точки останова.

Во многих схемах управления подъемными установками сосуд дотягивается до точки останова путем многократного включения двигателя на одну из первых реостатных характеристик.

В ряде схем управления предусматривается механическое или динамическое торможение, чтобы снизить скорость движения подъемного сосуда до малой величины и далее повторным (иногда многократным) включением и выключением двигателя (так называемые релейно-импульсные системы) автоматически завершить заданный цикл подъема.

В некоторых установках сочетаются режимы свободного выбега, двигательного, динамического торможения, включения -- выключения двигателя в период дотяжки и т. п.

Имеются подъемные установки, режим замедления которых осуществляется следующим образом; в соответствующей точке пути (точке замедления) отключается подъемный двигатель от сети при напряжении частотой 50 гц. После ввода в ротор двигателя полного роторного сопротивления, статор двигателя подключается к сети с напряжением частотой 2,5--3 гц. Затем из роторной цепи постепенно выводятся все роторные сопротивления, чтобы перевести двигатель на естественную характеристику, но с оборотами холостого хода при напряжении частотой 2,5--3 гц.

Для применения напряжения низкой частоты необходимы соответствующие преобразователи или генераторы низкой частоты. Динамическое торможение обусловливает применение электромашинных или магнитных усилителей со станцией динамического торможения. Для релейно-импульсного режима замедления требуется установка контакторов и реле скорости.

Необходимо подчеркнуть, что для периодов пуска и замедления любой подъемной установки с асинхронным приводом требуются специальные магнитно-контакторные станции, работающие по времени, току, комбинированной схеме по пусковому току и по времени, ускорению и т. д., или другие устройства (в случае привода с жидкостным реостатом).

Для асинхронного привода подъемных установок нет единой схемы автоматического управления процессом пуска и замедления подъемного сосуда.

Отсутствие единой схемы управления, т. е. одного регулируемого параметра (например, напряжения возбуждения генератора в приводе по системе Г--Д), является крупным недостатком подъемных установок с асинхронным приводом. Именно этот недостаток обусловливает сложность схем управления, а следовательно, во многих случаях и ненадежную работу их.

До сих пор нет простой, приемлемой для различных условий работы, надежной в эксплуатации системы управления процессом пуска и замедления асинхронного привода, которая бы обеспечивала оптимальную скоростную диаграмму подъема при любой загрузке подъемного сосуда. Поэтому подъемные установки с большими или часто меняющимися высотами подъема (многогоризонтные установки) имеют привод по системам Г--Д, РВ--Д и т. п.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >