книги из ГПНТБ / Вершинин П.П. Применение синхронных электроприводов в металлургии

маховым массам вращающихся частей привода, и ста­ тической составляющей.

Статическая составляющая для крупных синхронных двигателей при пуске вхолостую не превышает 1% но­ минального момента, поэтому без особого ущерба для точности результата ею можно пренебречь и считать, что вращающий момент двигателя равен его динамиче­ скому моменту М = М Л.

Динамический момент равен

М„ = — — .

д 375 dt

Так как маховый'момент GD2 вращающихся частей привода в процессе разгона остается неизменным, дина­ мическая составляющая момента двигателя будет про­ порциональна производной от скорости вращения по времени, т. е. ускорению. А это значит, что кривая зави­ симости

е = — = f(t) dt 1w

в соответствующем масштабе дает нам характеристику

Ускорение в данной точке кривой n = f ( t ) вычисляют графическим методом. Для этого в точке N кривой ско­ рости вращения (рис. 87) проводят касательную, тан­ генс угла наклона которой к оси абсцисс

и есть ускорение dn/dt в этой точке. Определив значение dnjdt для 15—20 точек, строим кривую

dn

8 = dt = /(0 .

Определив масштаб момента

GD2 mM = me 375

где тм— масштаб моментов, кгс-м/мм;

ки этого способа — большая затрата времени на вычис-

Если на выход тахометрического прибора, преобра­ зующего скорость вращения двигателя в напряжение, включить через дифференцирующую #С-цепочку и со­ гласующие устройства гальванометр осциллографа (рис. 88), то можно получить следующую зависимость:

Oil R[ \

Гщ+ Rt /

ГщRj гш-ЬК{

гд— добавочное сопротивление; гш— сопротивление шунта;

Rt— внутреннее сопротивление гальванометра;

242

kx— передаточный коэффициент тахометрического устройства, В/об/мин;

, _ Цвх

-1-------->

п

р — оператор дифференцирования;

Чем меньше постоянная времени Т, тем меньше в данной схеме погрешность дифференцирования.

Минимальное значение Т ограничивается требовани­ ем чувствительности гальванометра осциллографа. Поэ­ тому при настройке схемы задаются сначала постоян­ ной времени дифференцирующей цепочки Т, определя­ ют по выражению (VI-1) величину Нвых и затем для заданного отклонения по осциллограмме рассчитывают значения гд и тш.

Основной недостаток данного метода заключается в трудности определения масштаба полученной кривой в единицах вращающего момента. На практике масштаб приходится определять, исходя из расчета по парамет­ рам схемы. Из выражения (VI-1)

вода преобразовательного агрегата блюминга 1150. В составе преоб­ разовательного агрегата — два генератора постоянного тока РТ.н=

независимое возбуждение из расчета получения на выводах генера­ тора Uвых=75 В при я = я н.

Тогда

Принимаем Г=0,05 с и по выражению (VI-1) находим

^вых.ср — Рпск К Т — 15 0,2-0,05 = 0,15В.

Так как максимальное ускорение может в 2—2,5 раза превышать среднее, принимаем среднее отклонение на осциллограмме hcр= = 2 0 мм. Тогда:

244

Если емкость конденсаторной батареи £’= 1 0 0 мкф, to

Если пренебречь механическими потерями на трение и вентиляцию, а также добавочными потерями на по­ верхности полюсных наконечников, то потребляемая из сети мощность синхронного двигателя при пуске равна

изменения во времени вращающего момента двигателя M = f ( t ) . Для осциллографирования активной мощно­ сти, а также реактивной используют специальные петле­ вые гальванометры мощности. Например, в осциллогра­ фе МПО-2 (Н-102) применяют ваттметровые вибраторы типа Д1-Х1 и Д1-ХП. Вибраторам мощности присущ ряд недостатков: на расшифровку осциллограмм затрачива­ ется много времени, результаты измерения зависят от точности нанесения нулевой линии, от формы кривой тока и напряжения.

От этих недостатков свободны статические преобра­ зователи мощности П004 и П005, принцип работы ко­ торых основан на использовании эффекта Холла. При регистрации мощности на выходе преобразователя по­ лучаем постоянный ток, величина которого пропорцио­ нальна измеряемой мощности.

245

Гальванометр подключается к выходу П004 или П005 через согласующее устройство, обеспечивающее необходимую степень успокоения, чувствительность и величину нагрузки преобразователя, которая должна быть не менее 30 Ом. Выходное напряжение преобразо­ вателей П004 и П005 при номинальных значениях тока и напряжения на входе и coscp=l составляет не менее 20 мВ при нагрузке 30 Ом.

Чувствительность к току гальванометра должна быть

при осциллографировании мгновенной мощности долж­ на быть не менее 400 Гц, а при осциллографировании средней мощности — не более 20 Гц.

Преобразователи П004 и П005 состоят из двух оди­ наковых блоков однофазной мощности. Их включение для измерения активной или реактивной мощности трех­ фазной системы аналогично включению двух ваттметров для тех же целей.

Для уточнения пусковых характеристик M = f ( n ) в области малых скольжений используют метод питания обмотки статора неподвижной машины от источника переменной частоты синусоидальной формы [61]. Ма­ шина в этом случае должна быть (подачей номинально­ го напряжения переменного тока на статорную обмотку и замером напряжения на обмотке возбуждения) сориен­ тирована по осям d и q: максимальное замеренное на­ пряжение соответствует оси d, минимальное — оси q.

Изменяя частоту в пределах 0—50 Гц, замеряют для каждого значения подводимое напряжение, силу тока и угол сдвига фаз между ними, на основании чего опреде­ ляют реактивные и активные сопротивления при всех значениях частоты. Зная величину реактивных и актив­ ных сопротивлений рассчитывают механические характе­

МЭИ метод прямого измерения динамического момента акселерометром.

Определение махового момента

Маховой момент собственно синхронного двигателя приводится в каталогах или в клиентских формулярах. Маховой же момент сочлененного с двигателем меха­

246

низма обычно неизвестен, а его определение расчетом чаще всего затруднительно.

В условиях эксплуатации маховый момент всего аг­ регата определяют на основе режима самоторможения (выбега). При отключении вращающегося с синхронной скоростью двигателя от сети запас кинетической энергии агрегата тратится на преодоление некоторого тормозно­ го момента Мт, создаваемого потерями в электродви­ гателе и механизме. Очевидно, что в этом случае

ребляемой двигателем мощности Рх и силы тока статора /х в установившемся режиме холостого хода при коэф­ фициенте мощности, равном единице. Сила тока воз­ буждения в режиме выбега должна быть неизменной и равной силе тока возбуждения, при которой проведены замеры Rx и / х.

При самоторможении сила тока статора равна нулю, следовательно:

П, I t

Рекомендованный ГОСТ 11828—66 при проведении опыта самоторможения режим разгона двигателя до некоторой сверхсинхронной скорости вращения п =

247

= (1,1— 1,2) пс с последующим его отключением в усло­ виях металлургического производства реализовать труд­ но, поэтому привод отключают от сети при синхронной

где па — скорость вращения в точке Л;

Т— условное время, численно равное времени торможения привода от скорости пА до пол­ ной остановки при равнозамедленном движе­

нии с ускорением пА/Т.

Подставляя абсолютное значение ускорения из вы­ ражения (VI-9) в уравнение (VI-8), получаем

Tin

где а = - f - .

п А

Ошибка при определении махового момента по урав­ нению (VI-10)'тем меньше, чем точнее проведена каса­ тельная и чем меньше скорость пА отличается от син­ хронной.

248

Способ определения ускорения в точке кривой выбе­ га, соответствующей синхронной скорости [62], осно­ ван на измерении осциллографированием периодов бие­ ний, образуемых двумя синусоидальными сигналами. Один сигнал имеет частоту питающей сети, другой — частоту вращения ротора испытываемого двигателя.

Способ этот достаточно прост, дает высокую точность при определении ускорения, не требует специального датчика скорости вращения. Однако необходимость уве­ личения скорости до некоторой сверхсинхронной в про­ цессе постановки опыта ограничивает применение дан­ ного способа в производственных условиях.

приемо-сдаточных, так и профилактических испытаний. Однако часто в процессе эксплуатации и наладки син­ хронных приводов без этих характеристик трудно обой­ тись.

ствии с заданным режимом, определить относительные приращения потерь активной мощности на выработку реактивной при расчете оптимальных режимов возбуж­ дения.

С/-образные характеристики синхронных двигателей, работающих с резко переменной нагрузкой, снимаются в режиме холостого хода. Для приводов, нагрузка кото­ рых имеет практически равномерный характер, харак­ теристика снимается на холостом ходу и при существу­ ющей нагрузке. Д-образную характеристику целесооб­ разно снимать вместе с зависимостями вырабатываемой двигателем реактивной мощности Q и потерь мощ­ ности на его возбуждение Pf в функции силы тока воз­ буждения.

249

Характеристики в режиме холостого хода начинают снимать при минимальной силе тока возбуждения, при которой двигатель еще не выпадает из синхронизма. Контроль ведут, по силе тока статора: ее величина при не должна превышать 90— 100% номинальной.

Затем, увеличивая постепенно ступенями силу тока воз­ буждения, доводят ее значение до 120— 125% номиналь­ ной, фиксируя показания приборов на всех ступенях. В точке {/-образной характеристики, для которой коэф­ фициент мощности равен единице, показания обоих ватт­ метров одинаковы, а сила тока статора будет мини­ мальной.

Под нагрузкой опыт проводят аналогичным образом с учетом того, что запас статической устойчивости при этом уменьшается и минимальное значение тока возбуждения должно быть выше, чем для режима холо­ стого хода.

Тепловые и вентиляционные испытания синхронных двигателей

Испытания такого рода входят в программу типовых и контрольных испытаний электрической машины.

Вобъем тепловых и вентиляционных испытаний входит: а) определение температуры нагрева обмотки и ста­

ли статора; б) определение температуры нагрева обмотки ро­

тора; в) измерение температуры поступающего и выходя­

щего из машины охлаждающего воздуха; г) определение расхода охлаждающего воздуха;

д) проверка работы воздухоохладителей. Температуру согласно ГОСТ 183—66 и 11828—66 из­

меряют методом сопротивления (основной метод), мето­ дом заложенных и встроенных температурных детек­ торов1, методом термометра. Для синхронных двигате­ лей мощностью 5000 кВА и выше или при длине сер­

1 Заложенные температурные детекторы — это термопары или термометры сопротивления, заложенные во время изготовления элек­ тродвигателя в такие его точки, которые недоступны после оконча­ ния изготовления машины. Встроенные температурные детекторы — это термопары и термометры сопротивлений, встроенные в электри­ ческую машину на время проведения испытаний на нагревание и снимаемые после окончания испытаний.

250