Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Асинхронный короткозамкнутый двигатель

Реферат

Тема: Асинхронный короткозамкнутый двигатель

Подготовил: Гайсин Ильдар. К

Проверил: Григорьев А. И.

Набережные челны

2014 год

Содержание

Видение …………………………………………………………………
Устройства короткозамкнутого асинхронного двигателя…………..
Применение……………………………………………………………...
Схемы пуска……………………………………………………..............
Схемы торможения ……………………………………………………..
Способы регулирования частоты ……………………………………...
Преимущества и недостатки…………………………………………....
Заключения……………………………………………………………....

Видение

Асинхронные двигатели находят широкое применение в хозяйстве. По разным данным, около 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронными электродвигателями.

Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными двигателями и т.д.

Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Статор состоит из станины, в которую впрессован сердечник статора - магнитопровод статора с распределенной обмоткой. Назначение сердечника - создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах - анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм. Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора, выполнены из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат. Понятие асинхронной машины связано с тем что ротор ее имеет частоту вращение, отличающуюся от частоты вращения магнитного поля статора. Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинство механизмов, используемых во всех отраслях народного хозяйства.

В данном курсовом проекте речь пойдет о трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором.

Устройства

Асинхронный электродвигатель, электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронных электродвигателей основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля (см. Вращающееся магнитное поле), возникающего при прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля при условии, что частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля. Ротор совершает асинхронное вращение по отношению к полю. Впервые явление, названное магнетизмом вращения, продемонстрировал французский физик Д. Ф. Араго (1824). Он показал, что укрепленный на вертикальной оси медный диск начинает вращаться, если вращать над ним постоянный магнит. Спустя 55 лет, 28 июня 1879, английский учёный У. Бейли получил вращение магнитного поля поочерёдным подключением обмоток 4 стержневых электромагнитов к источнику постоянного тока. В работах М. Депре (Франция, 1880—1883), И. Томсона (США, 1887) и др. описываются устройства, основанные также на свойствах вращающегося магнитного поля. Однако строгое научное изложение сущности этого явления впервые, практически одновременно и независимо друг от друга, было дано в 1888 итальянским физиком Г. Феррарисом и хорватским инженером и учёным Н. Тесла. Двухфазный А. э. был изобретён Н. Тесла в 1887 (английский патент № 6481), публичное сообщение об этом изобретении он сделал в 1888. Распространения этот тип асинхронных электродвигателей не получил главным образом из-за плохих пусковых характеристик. В 1889 М. О. Доливо-Добровольский испытал сконструированный им первый в мире трёхфазный асинхронных электродвигателей, в котором применил ротор типа «беличье колесо» (германский патент № 51083), а обмотку статора разместил в пазах по всей окружности статора. В 1890 Доливо-Добровольский изобрёл фазный ротор с кольцами и пусковыми устройствами (патенты английский № 20425 и германский № 75361). Через 2 года им же была предложена конструкция ротора, названная «двойной беличьей клеткой», которую, однако, стали широко применять только с 1898 благодаря работам французского инженера П. Бушеро, представившего асинхронных электродвигателей с таким ротором, как двигатель со специальными пусковыми характеристиками.

Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделенные воздушным зазором. Её активными частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п. Короткозамкнутая обмотка ротора, часто называемая «беличья клетка» из-за внешней схожести конструкции, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами

Асинхронный электродвигатель в разобранном виде: а — статор; б — ротор в короткозамкнутом исполнении; в — ротор в фазовом исполнении; 1 — станина; 2 — сердечник из штампованных стальных листов; 3 — обмотка; 4 — вал; 5 — контактные кольца.

Применение

Например, двигатели с воздушным и водяным охлаждением (общего применения); герметичные, маслонаполненные (для электробуров) и взрывобезопасные (для работы в шахтах, взрывоопасных помещениях и др.); пыле-, брызгозащищённые (для применения в морских условиях и тропическом климате) и т. д. Некоторые виды асинхронных электродвигателей. (например, шаговые, для следящих систем, схем автоматики и телемеханики, со ступенчатой регулировкой скорости и пр.) разрабатываются и выпускаются комплектно с блоками управления и пускозащитной аппаратурой, с встроенными редукторами. Трёхфазные асинхронные электродвигатели сравнительно с однофазными обладают лучшими пусковыми и рабочими характеристиками. Основные конструктивные элементы асинхронных электродвигателей: статор — неподвижная часть и ротор — вращающаяся часть. В соответствии со способом выполнения роторной обмотки асинхронных электродвигателей. делятся на двигатели с контактными кольцами и короткозамкнутые. Воздушный зазор между статором и ротором у асинхронных электродвигателей делается по возможности малым (до 0,25 мм). Частота вращения ротора асинхронных электродвигателей зависит от частоты вращения магнитного поля статора и определяется частотой питающего тока и числом пар полюсов двигателя.

Схема пуска

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проще по устройству и обслуживанию, а также дешевле и надежнее в работе, чем двигатели с фазным ротором.

Поэтому всюду, где - это возможно, применяются двигатели с короткозамкнутым ротором и подавляющее большинство находящихся в эксплуатации асинхронных двигателей являются двигателями с короткозамкнутым ротором.

Наиболее простым способом пуска двигателя с короткозамкнутым ротором является включение обмотки его статора непосредственно в сеть, на номинальное напряжение обмотки статора (рис. 28-1, а).Такой пуск называется прямым.

Рис. 28-1. Схемы способов пуска двигателей с короткозамкнутым ротором: а — прямой; б — реакторный; в — автотрансформаторный; г — с переключением со звезды на треугольник.

А) прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется: при таком включении пусковой ток от номинального значения увеличивается до семи раз, уменьшается в течении короткого времени не вызывает перегрева обмоток ротора и статора, такой пуск используют при маломощных не больших и средних двигателей.

У этих двигателей есть недостатки если в сети много таких двигателей то происходит падение напряжения, что приводит к нарушению работы других потребителей.

Наиболее простым способом пуска двигателя с короткозамкнутым ротором является включение обмотки его статора непосредственно в сеть, на номинальное напряжение обмотки статора. Такой пуск называется прямым. При этом пусковой ток двигателя .

Современные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором проектируются с таким расчетом, чтобы они допускали прямой пуск. Поэтому прямой пуск возможен, когда сеть достаточно мощна и пусковые токи не вызывают недопустимо больших падений напряжения в сети (не более 10—15%).

Нормальным способом пуска двигателей с короткозамкнутым ротором является прямой пуск.

Если по условиям падения напряжения в сети прямой пуск двигателя с короткозамкнутым ротором невозможен, применяются различные способы пуска двигателя при пониженном напряжении.

Рисунок 6.1 - Графики изменения тока и момента при пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Поэтому эти способы пуска применимы, когда возможен пуск двигателя на холостом ходу или под неполной нагрузкой. Необходимость пуска при пониженном напряжении встречается чаще всего у мощных высоковольтных двигателей. Существует несколько способов понижения подводимого к двигателю напряжения.

Б) Реакторный пуск асинхронного короткозамкнутого двигателя. Реактор это дроссельные катушки, напряжение понижается в реакторах и на обмотки статора подается пониженное напряжения, то есть ток не большой и обмотки слишком не нагреваются после полного запуска двигатель переключается через рубильник прямо без реакторов. осуществляется согласно схеме рис. 28-1, б. Сначала включается выключатель В1, и двигатель получает питание через трехфазный реактор (реактивную или индуктивную катушку) Р, сопротивление которого хр ограничивает величину пускового тока. По достижении нормальной скорости вращения включается выключатель В2, который шунтирует реактор, в результате чего на двигатель подается нормальное напряжение сети.

Пусковые реакторы строятся обычно с ферромагнитным сердечником и рассчитываются по нагреву только на кратковременную работу, что позволяет снизить их вес и стоимость. Для весьма мощных двигателей применяются также реакторы без ферромагнитного сердечника, с обмотками, укрепленными на бетонном каркасе. Выключатель В1 выбирается на такую отключающую мощность, которая позволяет отключить двигатель при глухом коротком замыкании за выключателем, а выключатель В2 может иметь низкую отключающую мощность.

Если составляющие сопротивления короткого замыкания двигателя равны гк и хк, то начальный пусковой ток при прямом пуске

а при реакторном пуске, при пренебрежении активным сопротивлением реактора,

В) пуск асинхронного короткозамкнутого двигателя в автотрансформаторном режиме. Включаем рубильник , автоматический выключатель питание приходит через автотрансформатор происходит падение напряжения. Это напряжение поступает в обмотки статора, и пусковой ток будет небольшим и незначительным, после полного разгона двигатель включаем на полную мощность. Недостатки этого пуска: уменьшение пускового момента , работает малую и среднюю мощность. осуществляется по схеме рис. 28-1, б в следующем порядке. Сначала включатся выключатели В1 и В2, и на двигатель через автотрансформатор AT подается пониженное напряжение. После достижения двигателем определенной скорости выключатель В2 отключается, и двигатель получает питание через часть обмотки автотрансформатора AT, который в этом случае работает как реактор. Наконец включается выключатель ВЗ, в результате чего двигатель получает полное напряжение.

Выключатель В1 должен быть выбран на отключающую мощность при коротком замыкании, а выключатели В2 и ВЗ могут иметь, меньшие отключающие мощности. Пусковые автотрансформаторы рассчитываются на кратковременную работу. Согласно ГССТ 3211—46, пусковые автотрансформаторы должны иметь ответвления, соответствующие величинам вторичного напряжения, равным 73, 64 и 55% от первичного при прямой схеме включения и 45, 36 и 27% при обратной схеме включения (рис. 28-2). В каждом конкретном случае выбирается подходящая ступень напряжения.

Если пусковой автотрансформатор понижает пусковое напряжение двигателя в раз, то пусковой ток в двигателе или на стороне НН автотрансформатора /„ „ уменьшается также в kaT раз, а пусковой ток на стороне ВН автотрансформатора или в сети 1ПС уменьшается в k'aT раз. Пусковой момент Мп, пропорциональный квадрату напряжения на зажимах двигателя, уменьшается также в klT Раз-

Таким образом, при автотрансформаторном пуске Мп и / уменьшаются в одинаковое число раз. В то же время при реакторном пуске пусковой ток двигателей /п д является также пусковым током в сети /п с и пусковой момент М„ уменьшается быстрее пускового тока (в квадратичном отношении). Поэтому при одинаковых величинах /п с при автотрансформаторном пуске пусковой момент будет больше. Однако это преимущество автотрансформаторного пуска достигается ценой значительного усложнения и удорожания пусковой аппаратуры. Поэтому автотрансформаторный пуск применяется реже реакторного, при более тяжелых условиях, когда реакторный пуск не обеспечивает необходимого пускового момента.

Г) пуск асинхронного короткозамкнутого двигателя переключением «звезда — треугольник». Для асинхронных работающих при соединении обмоток статора с треугольником приводят пуск переключением обмотки статора со звезды на треугольник, положение включателя на звезде. Фазное напряжение уменьшается при этом линейный ток уменьшается в 3 раза когда двигатель приобретает максимальные обороты то переключатель быстро переводим из звезды на треугольник. может применяться в случаях, когда выведены все шесть концов обмотки статора и двигатель нормально работает с соединением обмотки статора в треугольник, например, когда двигатель на 380/220 в и с соединением обмоток Y/A работает от сети 220 в. В этом случае при пуске обмотка статора включ'ается в звезду (нижнее положение переключателя П на рис. 28-1, г), а при достижении нормальной скорости вращения переключается в треугольник (верхнее положение переключателя П на рис. 28-1, г). При таком способе пуска по сравнению с прямым пуском при соединении обмотки в треугольник напряжение фаз обмоток уменьшается в У"3 раза, пусковой момент уменьшается в (]/3)а = 3 раза, пусковой ток в фазах обмотки уменьшается в Y% раза, а в сети — в j/З -1/3 =3 раза. Таким образом, рассматриваемый способ пуска равноценен автотрансформаторному пуску при &ат = ]/31.

Недостатком этого способа пуска по сравнению с реакторным и автотрансформаторным является то, что при пусковых переключениях цепь двигателя разрывается, что связано с возникновением коммутационных перенапряжений. Этот способ ранее широко применялся при пуске низковольтных двигателей, однако с увеличением мощности сетей потерял свое прежнее значение и в настоящее время используется сравнительно редко.

Схема торможения

1)генераторное торможения (рекуперативное) работу асинхронного электродвигателя переводят в режим генератора, то есть частоту вращения ротора увеличивают, а частоту вращение магнитного потока остается не изменой или уменьшают.

Рекуперативное – это перевод с режима работы двигателя в режим работы генератора после отключение системы. В обмотке ротора образуется индуктивные токи эти токи, и магнитное поле взаимодействуют, создают торможение противодействуя вращающим моментом. Если ротор разогнать с помощью внешнего момента (например, каким-либо двигателем) до частоты, большей частоты вращения магнитного поля, то изменится направление ЭДС в обмотке ротора и активной составляющей тока ротора, то есть асинхронная машина перейдёт в генераторный режим. При этом изменит направление и электромагнитный момент, который станет тормозным. В генераторном режиме работы скольжение .

Для работы асинхронной машины в генераторном режиме требуется источник реактивной мощности, создающий магнитное поле. При отсутствии первоначального магнитного поля в обмотке статора поток создают с помощью постоянных магнитов, либо при активной нагрузке за счёт остаточной индукции машины и конденсаторов, параллельно подключенных к фазам обмотки статора.

Асинхронный генератор потребляет реактивный ток и требует наличия в сети генераторов реактивной мощности в виде синхронных машин, синхронных компенсаторов, батарей статических конденсаторов (БСК). Из-за этого, несмотря на простоту обслуживания, асинхронный генератор применяют сравнительно редко, в основном в качестве ветрогенераторов малой мощности, вспомогательных источников небольшой мощности и тормозных устройств. Зато генераторный режим асинхронного двигателя используется довольно часто. В таком режиме работают двигатели эскалаторов метро, которые едут вниз. В генераторном режиме работают двигатели лифтов, в зависимости от соотношения веса в кабине и в противовесе.

2)конденсаторное торможение

Особенности конденсаторного торможения

Наиболее эффективные и управляемые тормозные режимы асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором основаны на применении конденсаторного торможения, принцип действия которого связан с эффектом емкостного самовозбуждения. Режим конденсаторного торможения является весьма сложным электромеханическим переходным процессом, в ходе которого, как это будет показано ниже, изменяется ряд параметров машины. Установившийся режим, когда под действием активной нагрузки асинхронная машина вращается с постоянной скоростью, развивая на валу тормозной момент, оказывается только частным и относительно редким случаем. Однако его анализ имеет теоретическое значение и полезен тем, что позволяет более просто, чем при переходных процессах, получить представление о физике этого сложного режима и уточнить его некоторые особенности. Ценность такого подхода и убедительность полученных результатов возрастают, если анализ статики и динамики проводится с единых позиций путем решения на АВМ уравнений нелинейной модели асинхронной машины. Поэтому ниже излагаются основные особенности установившегося режима конденсаторного торможения, рассматриваемого как частный случай переходного процесса.

В установившемся режиме конденсаторного торможения асинхронная машина работает в генераторном режиме с самовозбуждением, возможность которого была установлена М. Лебланом (М. Leblane) еще в 1895 г. Однако только в 1922 г. появилась первая статья, в которой емкостное самовозбуждение асинхронной машины рассматривалось с практической точки зрения.

С тех пор этот интересный режим привлекает постоянное внимание исследователей. Первое упоминание о собственно конденсаторном торможении асинхронных двигателей появилось в 1938 г. в статье, автор которой пришел к выводу о нецелесообразности его практического применения.

Это заключение было принято в некоторых отечественных трудах по электроприводу, что помогло созданию необоснованного представления о практической непригодности этого способа торможения и надолго задержало его распространение. В 1944 г. А.Т. Голован и И.Н. Барбараш впервые показали, что при конденсаторном торможении путем увеличения возбуждающей емкости могут быть получены значительные тормозные моменты. Однако эта серьезная для своего времени работа осталась незамеченной, а мнение о бесперспективности конденсаторного торможения, обусловленное малой изученностью этого сложного режима, продолжало господствовать как в отечественных, так и в зарубежных источниках. В самой обстоятельной из публикаций делался вывод о нецелесообразности не только применения, но и дальнейшего изучения конденсаторного торможения.

Только в конце пятидесятых годов на основе главным образом экспериментальных исследований были выяснены основные свойства и особенности конденсаторного торможения и накоплен большой опыт его практического применения. Был установлен и сформулирован принцип совмещения различных тормозных режимов и разработаны новые способы комбинированного эффективного торможения. Полученные результаты и их публикация явились переломным этапом в развитии конденсаторного торможения, положив начало его широкому практическому применению как у нас в стране, так и за рубежом. Одновременно вместе с развитием общей теории электромагнитных переходных процессов началось и более глубокое исследование физики тормозных режимов и методов управления ими. Основные представления о физике и особенностях конденсаторного торможения, полученные в процессе этих исследований, главным образом, в Одесском политехническом институте, явились базой для последующей разработки многообразных схемных и конструктивных решений.

Управление режимом конденсаторного торможения (динамика

процесса самовозбуждения).

Форма и характер изменения тормозного момента, развиваемого асинхронным двигателем в процессе конденсаторного торможения, определяются совместным действием нескольких физических явлений, из которых основным часто оказывается емкостное самовозбуждение. Многое в этом интересном явлении исследовано еще недостаточно, и несмотря на большое число работ, посвященных различным аспектам самовозбуждения, его физическая сущность не вполне ясна и существуют различные взгляды «а природу и условия возникновения самовозбуждения. Многочисленные эксперименты и расчеты позволяют считать наиболее обоснованным представление о емкостном самовозбуждении асинхронной машины как об особом виде неустойчивости, проявляющейся при определенном сочетании параметров и при наличии некоторого начального запаса магнитной или электрической энергии в колебательном контуре «индуктивность машины -- емкость» или при периодическом изменении одной из этих величин.

При постоянстве скорости ротора частота возникающих при самовозбуждении свободных токов остается также постоянной, амплитуды токов и напряжений нарастают по экспоненте. С увеличением емкости конденсаторов частота свободных колебаний уменьшается, а скольжение растет. Эквивалентное индуктивное сопротивление двигателя изменяется в пределах от синхронного до переходного. Поэтому изменение сопротивлений намагничивания и рассеяния в результате насыщения по-разному влияет на характер нарастания колебаний. При малых емкостях, когда скольжение мало, в большей степени проявляется влияние сопротивления намагничивания, а при больших емкостях преобладающее влияние на характер переходного процесса оказывают сопротивления рассеяния.

Изменение сопротивлений рассеяния влияет на частоту колебаний и скорость их нарастания. В начале процесса, когда пути рассеяния не насыщены, скорость нарастания колебаний и их частота меньше, чем в конечной стадии. Скорость нарастания колебаний при максимальной емкости (при которой вообще возможен режим самовозбуждения), близка к нулю. С уменьшением емкости она возрастает, достигая максимума при (4--6) Сн, а затем при приближении к нижнему граничному значению емкости опять уменьшается. При этом из-за уменьшения степени насыщения магнитной системы индуктивные сопротивления почти не меняются, частота нарастающих колебаний также остается постоянной, причем ее отличие от угловой скорости ротора пренебрежимо мало.

Таким образом, изменение в процессе нарастания колебаний сопротивления контура намагничивания почти не сказывается ни на скорости нарастания, ни на частоте колебаний. При возбуждающих емкостях, больших 2СН, скольжение таково, что эквивалентное индуктивное сопротивление машины определяется, в основном, сопротивлениями рассеяния. При меньших емкостях из-за малой степени насыщения магнитной системы индуктивные сопротивления намагничивания и рассеяния почти не меняются.

Уменьшение активного сопротивления статорной цепи увеличивается скорость нарастания колебаний, так как большая часть энергии, передаваемой с ротора, идет на увеличение магнитного потока в воздушном зазоре. Увеличение сопротивления роторной цепи приводит к уменьшению частоты и увеличению скорости нарастания колебаний, поскольку постоянная времени роторной обмотки при этом уменьшается. При несимметричных схемах подключения конденсаторов активные и индуктивные сопротивления обратной последовательности приводят к замедлению скорости нарастания колебаний по сравнению с симметричной схемой подключения конденсаторов с той же суммарной емкостью.

Существенное влияние на время нарастания колебаний оказывают начальные условия: незатухший поток двигателя и напряжение на конденсаторе. Существенное уменьшение индуктивностей в начальной стадии переходного процесса приводят при ненулевых начальных условиях к значительному сокращению времени достижения установившегося режима. Наибольшее влияние оказывает начальное значение магнитного потока в воздушном зазоре. Поэтому наименьшее время достижения установившегося режима получается при таком подключении конденсаторов, когда магнитный поток и напряжение на конденсаторах близки к номинальным значениям. В этом случае процесс самовозбуждения заканчивается менее чем за период.

Влияние начального значения напряжения на конденсаторах при подключении к ним невозбужденного двигателя аналогично влиянию незатухшего потока двигателя. В начальной стадии развития колебаний преобладает процесс, возбуждаемый разрядом конденсаторов на обмотки двигателя и сопровождающийся увеличением магнитного потока, который достигает тем большего значения, чем больше напряжение на конденсаторах. Длительность переходного процесса получается примерно такой же, как и при подключении незаряженных конденсаторов к возбужденному двигателю.

Рассмотренная выше закономерность изменения частоты колебаний, обусловленная изменением индуктивностей, сохраняется также при ненулевых начальных условиях. В начальной стадии процесса частота меньше, а затем возрастает, оставаясь меньше угловой скорости ротора. Возникающие в начальной стадии переходного процесса при ненулевых начальных условиях броски токов приводят к значительному уменьшению индуктивностей рассеяния. В последующих стадиях переходного процесса эти индуктивности почти не меняются и поэтому в меньшей степени, чем при нулевых начальных условиях, влияют на скорость нарастания колебаний.

Рассмотренные выше закономерности изменений частоты колебаний позволяют сделать вывод о том, что во всем диапазоне изменения емкостей при симметрии в цепи ротора самовозбуждения развивается за счет асинхронного момента. Как вблизи границ, так и внутри рабочей зоны на всех стадиях переходного процесса и в установившемся режиме частота колебаний меньше угловой скорости ротора. При этом характер нарастания колебаний в пределах всей зоны самовозбуждения не меняется и, следовательно, имеет одну и ту же физическую природу.

При ненулевых начальных условиях на первом этапе развития процесса самовозбуждения сказываются также явления, обусловленные разрядом заряженных конденсаторов через обмотки статора или разрядом электромагнитной энергии через конденсаторы. Эти явления ускоряют процесс самовозбуждения, но не влияют на его характер. При полностью заряженных конденсаторах или при номинальном значении незатухшего магнитного потока процесс самовозбуждения развивается за 0,01--0,02с.

Динамика симметричного конденсаторного торможения

Изменение частоты вращения ротора во время торможения существенно влияет на переходный электромеханический процесс. В еще большей степени характер физика переходного процесса зависят от схемы подключения конденсаторов и схемы тормозного устройства.

Конденсаторы могут подключаться к статорной обмотке двигателя непосредственно или через отдельный коммутирующий аппарат. В первом случае имеет место, так называемое глухое подключение конденсаторов, и процесс торможения начинается сразу после отключения двигателя от сети. В этом случае начальные напряжения на конденсаторах и магнитный поток машины определяются напряжением сети в момент отключения, а характер переходного процесса зависит от возбуждающей емкости, момента инерции вращающихся масс привода и параметров двигателя. Во втором случае торможение начинается только после подключения конденсаторов к двигателю, который предварительно отключается от сети. Начальные условия и, следовательно, характер тормозного процесса в значительной степени зависят от длительности интервала между переключениями, а также от наличия и значения остаточного заряда конденсаторов.

В реальных условиях скорость двигателя при торможении не остается постоянной, и переходный процесс превращается в электромеханический. При снижений скорости уменьшается скольжение и, следовательно, передаваемая с ротора энергия. Режим самовозбуждения начинается при меньшей скорости, поэтому максимальный тормозной момент зависит как от возбуждающей емкости, так и от скорости, которая, в свою очередь, определяется тормозным моментом инерционностью привода. При большом моменте инерции и высокой скорости в начале процесса самовозбуждения генераторный тормозной момент может увеличиваться. В этом случае наблюдаются два пика момента, а затем он плавно уменьшается до нуля по мере снижения скорости. При малых моментах инерции и резком снижении скорости двигателя второй пик генераторного момента может быть выражен слабо или вообще отсутствовать.

В процессе торможения как при увеличении потока, так и, особенно, при резком снижении скорости в обмотках статора и ротора возникают апериодические составляющие токов, создающие дополнительные знакопеременные моменты, накладывающиеся на основной тормозной момент. Действием этих составляющих объясняются, в частности, колебания момента при его резком уменьшении. Пики переходного тормозного момента с увеличением возбуждающей емкости возрастают и могут достигать весьма больших значений.

При большой возбуждающей емкости и малом моменте инерции привода скорость двигателя в начальный период торможения при разряде конденсаторов, который в этом случае имеет апериодический характер, быстро снижается и может стать меньше нижнего критического значения. С ростом возбуждающей емкости пик переходного момента непрерывно увеличивается и значительно влияет на характер протекания тормозного процесса. По этой причине тормозной процесс существенно отличается от его приближенного описаний с помощью статических тормозных характеристик, когда весь эффект торможения объясняется действием генераторного тормозного момента, связанного с явлением самовозбуждения асинхронной машины. Так как роль этого генераторного момента в создании тормозного эффекта снижается, соответственно уменьшается влияние добавочного момента, создаваемого потерями в стали статора. Учет этих потерь отражается только на втором пике момента. Чем больше возбуждающая емкость, тем меньше влияние этого генераторного тормозного момента и добавочного момента от потерь в стали. Характер тормозного момента существенно изменяется, когда к отключенному от сети двигателю подключаются незаряженные конденсаторы по схеме рис. 3,г. В этом случае решающее влияние на динамику торможения оказывает ЭДС, наводимая в обмотках статора затухающим потоком машины. Если эта ЭДС невелика, то процесс емкостного самовозбуждения развивается постепенно и генераторный тормозной момент плавно увеличивается. Вместе с ростом момента увеличивается замедление привода и соответственно снижается его скорость. Поэтому максимальный тормозной момент оказывается значительно меньшим, чем определяемый по статическим характеристикам. Значение этого максимума оказывается также существенно меньшим по сравнению с пиком переходного момента при торможении с глухоподключенными конденсаторами. Соответственно падает и эффективность торможения. Вместе с тем плавное нарастание момента определяет высокую плавность замедления привода. Подключение незаряженных конденсаторов к обмоткам статора с незатухшей ЭДС сопровождается импульсом зарядного тока, вызывающего пик переходного тормозного момента, который обусловлен передачей энергии с ротора в статор, и увеличением магнитного потока. Чем больше незатухшая ЭДС и подключаемая емкость, тем больше этот пик момента и тем быстрее развивается процесс самовозбуждения.