- •Глава 1
- •1.2. Развитие электропривода в горной промышленности
- •Глава 2
- •2.1. Уравнение движения электропривода
- •2.2. Приведение статических моментов
- •2.3. Приведение моментов инерции и поступательно движущихся масс
- •2.4. Продолжительность пуска и остановки электропривода
- •2.5. Статические моменты рабочих машин
- •Глава 3
- •3.1. Основные понятия и определения
- •3.2. Механические характеристики двигателей постоянного тока
- •3.3. Механические характеристики трехфазных асинхронных двигателей
- •3.4. Механическая и угловая характеристики синхронных двигателей
- •Глава 4
- •4.1. Общие понятия и определения
- •4.2. Механические переходные процессы при линейной механической характеристике двигателя и постоянном статическом моменте
- •4.3. Электромагнитные переходные процессы в обмотках машин постоянного тока
- •4.4. Методы расчета переходных процессов
- •4.5. Энергетика переходных процессов в электроприводах
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Пуск двигателей постоянного тока
- •5.4. Тормозные режимы двигателей
- •5.5. Расчет пусковых и тормозных сопротивлений
- •Глава 6
- •6.3. Регулирование скорости асинхронных двигателей
- •Глава 7
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Электропривод по системе генератор — двигатель (г—д)
- •7.5. Многодвигательные системы электропривода
- •7.6. Каскадные схемы электропривода
- •7.7. Электропривод с электромагнитной муфтой скольжения
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Нагрев и охлаждение электрических двигателей
- •8.3. Режимы работы и нагрузочные диаграммы электроприводов
- •8.4. Выбор мощности электродвигателей при длительном режиме работы
- •8.5. Выбор мощности двигателя при кратковременном и повторно-кратковременном режимах работы
- •Глава 9
- •9.1. Классификация аппаратуры и требования, предъявляемые к ней
- •9.2. Аппаратура ручного управления
- •9.3. Командоаппараты
- •9.4. Автоматические выключатели
- •9.5. Реле управления и защиты
- •9.6. Электромагнитные контакторы
- •9.7. Пускатели
- •Глава 10
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Основные виды электрических схем
- •10.3. Принципы автоматического управления пуском электроприводов
- •11.1. Условия эксплуатации и требования, предъявляемые к электрооборудованию
- •11.2. Основные требования, предъявляемые к электроустановкам карьеров и приисков
- •Глава 12
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Рабочие режимы электроприводов экскаваторов
- •12.4. Системы электропривода
- •12.5. Электрооборудование экскаваторов переменного тока
- •12.6. Электрооборудование одноковшовых экскаваторов постоянного тока
- •12.7. Подвод энергии к одноковшовым экскаваторам
- •13.1. Общие сведения
- •13.2. Рабочие режимы электроприводов и способы питания многоковшовых экскаваторов
- •13.3. Требования, предъявляемые к электроприводам и электрооборудованию многоковшовых экскаваторов
- •13.4. Электрооборудование многоковшовых экскаваторов
- •13.5. Перспективы развития электроприводов и электрооборудования
- •Глава 14
- •15.1. Общие сведения
- •15.2. Режимы работы и требования, предъявляемые к электроприводу и схемам управления
- •15.3. Способы питания и схемы управления электроприводами
- •15.4. Перспективы развития электропривода, электрооборудования и схем управления конвейерными установками
- •Глава 16
- •16.1. Общие сведения
- •16.3. Электропривод и схемы управления электроприводами
- •16.5. Перспективы развития электропривода и
- •17.1. Общие сведения
- •17.2. Требования, предъявляемые к электроприводу и электрооборудованию электровозов
- •17.3. Пуск, регулирование скорости и торможение тяговых двигателей
- •17.4. Способы питания и электрооборудование карьерных электровозов
- •17.5. Перспективы развития электрооборудования электровозного транспорта
- •Глава 18
- •Глава 19
- •Глава 20
- •20.1. Общие сведения
- •20.2. Электропривод и электрооборудование водоотливных установок
- •20.3. Электропривод и электрооборудование компрессорных и вентиляторных установок
- •20.4. Электропривод и электрооборудование подъемных установок
- •20.5. Электропривод и электрооборудование вспомогательных установок
- •Глава 21
- •21.1. Основные световые величины и единицы их измерения
- •21.2. Электрические источники света
- •21.3. Осветительные приборы
- •21.4. Системы электрического освещения
- •21.5. Расчет электрического освещения
- •21.6. Схемы осветительных установок. Управление освещением
- •22.1. Общие сведения
- •22.2. Схемы распределения электрической энергии на карьерах и их выбор
- •22.3. Распределение электрической энергии на дражных полигонах и при гидромеханических способах разработки
- •Глава 23
- •23.1. Общие сведения
- •23.2. Графики электрических нагрузок
- •23.3. Методы определения расчетных электрических нагрузок
- •23.4. Определение мощности и числа трансформаторов карьерных подстанций
- •Глава 24
- •24.1. Общие сведения, виды коротких замыканий
- •24.2. Процесс протекания короткого замыкания
- •24.3. Расчет токов короткого замыкания
- •24.4. Электродинамическое и термическое действие тока короткого замыкания
- •24.5. Расчет тока короткого замыкания в сети
- •25.1. Силовые трансформаторы
- •25.2. Выключатели на напряжение свыше 1000 в
- •25.3. Воздушные разъединители
- •25.4. Приводы выключателей и разъединителей
- •25.5. Отделители и короткозамыкатели
- •25.6. Шины и изоляторы
- •25.8. Реакторы
- •25.9. Плавкие предохранители на напряжение свыше 1000 в
- •25.10. Выбор электрооборудования подстанций
- •Глава 26
- •26.1. Общие сведения
- •26.2. Схемы и устройство главных понизительных подстанций
- •26.3. Карьерные распределительные пункты
- •26.4. Передвижные комплектные трансформаторные подстанции
- •26.5. Приключательные пункты
- •Глава 27
- •27.1. Общие сведения
- •27.2. Провода и кабели, применяемые для электрических сетей карьеров и приисков
- •27.3. Конструктивное выполнение воздушных и кабельных электрических сетей
- •27.4. Выбор сечения проводов и кабелей
- •Глава 28
- •28.2. Тяговые подстанции карьеров
- •28.3. Устройство контактной сети
- •28.4. Определение мощности тяговых подстанций
- •28.5. Расчет контактной сети
- •Глава 29
- •29.1. Основные сведения
- •29.2. Максимальная токовая защита электрических сетей
- •29.3. Защита силовых трансформаторов
- •29.4. Защита электрических двигателей
- •29.5. Защита от однофазных замыканий на землю
- •29.6. Регулирование напряжения в распределительных сетях
- •29.7. Основные сведения об автоматизации систем электроснабжения
- •29.8. Перенапряжения и защита от них
- •30.3. Способы защиты от поражения электрическим током
- •30.5. Устройство защитных заземлений
- •30.7. Эксплуатация и контроль заземляющих устройств
- •31.1. Общие сведения
- •31.2. Коэффициент мощности и степень компенсации реактивной мощности
- •31.3. Основные способы повышения коэффициента мощности
- •31.4. Тарификация электроэнергии
- •31.5. Удельный расход электроэнергии
- •31.6. Электровооруженность труда.
- •31.7. Основные сведения по безопасному обслуживанию электроустановок
- •31.8. Защитные средства и правила пользования ими
7.2. Электропривод по системе генератор — двигатель (г—д)
В системе Г—Д, схема которой представлена на рис. 7.1, используется электромашинный преобразователь переменного тока в постоянный, состоящий из асинхронного или синхронного двигателя ДП и генератора Г, напряжение которого можно изменять в широких пределах. Обмотки возбуждения генератора ОВГ и двигателя ОВД получают питание от независимого источника постоянного тока возбудителя В (или от управляемого тиристорного преобразователя).
В системе Г—Д любой режим работы двигателя Д (пуск, торможение, регулирование скорости, реверсирование) можно получить изменением величины и полярности подводимого к его якорю напряжения.
Следовательно, изменяя э. д. с, можно регулировать скорость вращения двигателя Д. При этом механические характеристики системы Г—Д представляют собой семейство параллельных прямых, жесткость которых остается неизменной. На рис. 7.2 представлены механические характеристики системы Г—Д при различных значениях э. д. с. генератора.
Реверсирование двигателя Д осуществляется изменением .направления тока в обмотке возбуждения генератора. При этом меняется знак э. д. с. ЕТ и, следовательно, направление вращения двигателя.
Диапазон регулирования скорости вращения двигателя для системы Г—Д, при регулировании током возбуждения генератора, равен 7—15. Расширение диапазона регулирования до 14—30 можно осуществить ослаблением магнитного потока двигателя. Применение замкнутых систем управления позволяет расширить диапазон регулирования до 200 : 1.
На рис. 7.3 приведена схема системы Г—Д с регулируемым усилителем в качестве возбудителя. Усилитель имеет несколько обмоток управления, что позволяет осуществлять обратные связи по напряжению, току, угловой скорости и т. д., тем самым создать замкнутую систему управления.
Следует отметить, что в качестве возбудителя может при меняться силовой магнитный усилитель (СМУ) или тиристорный преобразователь (принцип действия системы не изменится).
Обмотка ОЗ является задающей и служит для регулирования величины и полярности э. д. с. генератора, а следовательно, величины и направления угловой скорости двигателя.
Обмотка ОН включена параллельно обмотке якоря генератора и осуществляет отрицательную обратную связь по напряжению генератора, т. е. намагничивающая сила (н. с.) обмотки ОН направлена встречно н. с. обмотки ОЗ.
Обмотка ОТ включена на падение напряжения в обмотках дополнительных полюсов генератора ДПГ и двигателя ДПД, которое пропорционально току главной цепи. Ток в обмотке ОТ будет протекать только в случае, если I(Rдпг + Rдпд) будет больше опорного напряжения Uon.
Рассмотрим действие обратных связей системы.
Обратная отрицательная связь по напряжению служит для компенсации снижения напряжения на зажимах двигателя при увеличении нагрузки, т. е. тока в цепи якоря и, следовательно, увеличения жесткости механической характеристики привода. При работе двигателя вхолостую угловая скорость двигателя определяется э. д. с. генератора, а последняя — э. д. с. усилителя, созданной регулирующей и. с.
При увеличении тока нагрузки появляется падение напряжения в цепи якоря, что вызывает уменьшение напряжения на зажимах двигателя. Это должно привести к снижению угловой скорости двигателя, но снижение напряжения вызовет уменьшение н.с. обмотки ОН, следовательно, возрастет результирующая н. с. .Fрез и э. д. с. генератора. Этим будет компенсировано снижение скорости двигателя. Механические характеристики без обратной связи и с обратной связью показаны на
рис. 7.4.
Обратная отрицательная связь по току применяется для создания экскаваторной механической характеристики системы. При увеличении нагрузки увеличивается падение напряжения I(Rппг+Rяпд. Если это падение напряжения превысит опорное напряжение Uon, то в обмотке ОТ (см. рис. 7.3) будет протекать ток, создающий н. с, направленную встречно н. с. обмотки ОЗ. Результирующая н. с, Fрез = F03—F0H—Fот начнет уменьшаться, будет уменьшаться э. д. с. генератора и, следовательно, угловая скорость двигателя.
Ток, при котором начинается действие обратной связи по току, называется током отсечки Iотс. На рис. 7.4 механическая характеристика при токе I< Iотс изображена отрезком ω0—a, а при токе I> Iотс — отрезком а—Мстоп. Ток отсечки и стопорный момент можно изменять, изменяя величину опорного напряжения Uon. При Uоп'<Uоп механическая характеристика определяется отрезками ω0—а'—М’стоп.
Таким образом, система Г—Д обладает широким диапазоном, высокой плавностью и экономичностью регулирования угловой скорости двигателя. Но она имеет и существенные недостатки: значительные капитальные затраты, поскольку общая установленная мощность электрических машин более чем в 3 раза превосходит мощность, требуемую рабочим механизмом; низкий к. п. д. установки в целом из-за троекратного преобразования энергии в электрических машинах; значительные эксплуатационные затраты.
Привод по системе Г—Д является основным для привода рабочих механизмов одноковшовых экскаваторов.
7.3. Электропривод по системе тиристорный преобразователь — двигатель (ТП—Д)
Принципиальная схема электропривода по системе ТП—Д приведена на рис. 7.5. Электропривод содержит двигатель Д и тиристорный преобразователь переменного тока в постоянный, состоящий из управляемого выпрямителя УВ, сглаживающего дросселя Др, согласующего трансформатора Тр и системы управления СУ.
На рис. 7.6 приведена диаграмма, поясняющая принцип управления тиристорным преобразователем.
Выпрямление тока осуществляется тиристорами. С помощью управляющего электрода можно задержать на угол α начало пропускания тока тиристором. Этот угол отсчитывается от точки естественного открывания тиристора при отсутствии регулирования, которая соответствует пересечению кривых фазных э. д. с. вторичных обмоток трансформатора, и называется углом запаздывания. Таким образом, среднее напряжение уменьшается, так как открывание тиристора происходит не в точке естественного открывания, а в момент подачи положительного импульса на управляющий электрод, т. е. при угле ωt’1. Ток через тиристор Т1 протекает до угла ωt2', когда вступает в работу тиристор Т2.
4 +
Среднее значение выпрямленного напряжения в режиме холостого хода при отсутствии регулирования будет
где Еd0 — среднее значение выпрямленной э. д. с. при холостом ходе и отсутствии регулирования; Еф — действующее значение фазной э. д. с. обмотки трансформатора; m — число фаз.
Выпрямленный ток
Выпрямленное напряжение для управляемого преобразователя
где Х2Т — индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора.
R2Т, Rдр и Rя — активные сопротивления обмотки трансформатора, дросселя и якоря двигателя.
Для регулирования скорости двигателя в системе ТП—Д достаточно изменять угол регулирования α. Электромеханические характеристики системы ТП—Д имеют меньшую жесткость, чем характеристики системы Г—Д и нерегулируемую зону в области малых нагрузок.
Реверсирование двигателя может осуществляться тремя способами (рис. 7.7):
изменением полярности напряжения, подводимого к якорю двигателя реверсом в якорной цепи (рис. 7.7, а);
изменением направления магнитного потока возбуждения двигателя реверсом (рис. 7.7, б) или реверсивным преобразователем;
изменением направления тока якоря двигателя с использованием двух преобразователей УВП1 и УВП2, каждый из которых предназначен для питания двигателя при одном направлении тока якоря (рис. 7.7, в).
Выбор способа реверсирования определяется назначением привода и способом электрического торможения.
7.4. Система электропривода переменного тока с управляемым статическим преобразователем частоты (УПЧ—Д)
Регулирование скорости изменением частоты питающего напряжения для асинхронных двигателей обеспечивает наилучшие показатели по сравнению со всеми другими способами и позволяет использовать в регулируемом приводе асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Применение тиристорных преобразователей частоты делает перспективным электропривод УПЧ—Д с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. При этом обеспечивается регулирование скорости в пределах от (1,5÷2)ω0 (до 0,05÷0,1)ω0. Но при изменении частоты изменяется не только синхронная угловая скорость двигателя, но и его критический момент Мкр =U2ф/f12. Поэтому для сохранения постоянства перегрузочной способности двигателя необходимо с изменением частоты изменять и подводимое к двигателю напряжение по закону Uф / f1 = const.
На рис. 7.8 приведена структурная схема электропривода по системе УПЧ—Д, которая представляет собой сочетание управляемого преобразователя УТП и автономного инвертора АИ. Механические характеристики привода по системе УПЧ-Д с асинхронным двигателем аналогичны механическим характеристикам привода по системе Г—Д.