0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое форсированный пуск двигателя

Что такое форсированный пуск двигателя

Пуск в работу судового двигателя в ход

К режимам работы судового двигателя относятся: пуск двигателя в ход, работа на малых оборотах, работа на швартовах, работа в ходу судна, рабо­та в ходу на мелководье и в штормовую погоду. Пуск двигателя в ход заключается в сообщении его коленчатому валу такого числа оборотов в минуту, при котором могло бы произойти самовоспламенение топлива, поданного в цилиндр в этот период. Пуско­вой механизм, который приводит во вращение коленчатый вал двигателя в период пуска его в ход, должен преодолеть работу сил сопротивления.

К силам сопротивления, возникающим в двигателе при раскручивании коленчатого вала, относятся: силы трения движущихся деталей, силы со­противления газового потока при впуске и выпуске, силы сопротивления, создаваемые навешенными механизмами. Если не учитывать утечку сжимае­мого воздуха в цилиндре двигателя, то работа, затрачиваемая на сжатие воздуха, примерно равна возвращаемой работе расширения его.

Таким образом, работа сжатия мало влияет на суммарную работу сил сопротивления двигателя. Работу сил сопротивления принято оценивать величиной среднего давления p мех .

Опытные данные показывают, что с уменьшением температуры стенок двигателя и увеличением пусковых чисел оборотов р мех резко возрастает. Минимальное пусковое число оборотов двигателя зависит от: теплового состояния двигателя, величины отношения поверхности камеры сжатия к ее объему, угла опережения подачи топлива, количества подаваемого топ­лива за цикл, сорта топлива и масла, степени сжатия, состояния износа поршневых колец и рабочей втулки цилиндра, типа и состояния топливной аппаратуры.

Чем выше температура стенок цилиндра и чем меньше отношение по­верхности камеры сжатия к ее объему, тем меньше требуется минимальное пусковое число оборотов. Оптимальное значение угла опережения подачи жидкого топлива с точки зрения пусковых качеств двигателя главным обра­зом зависит от способа смесеобразования и от сорта топлива.

С увеличением количества подаваемого топлива за одну подачу, в пре­делах до 3/4 от подачи при номинальной мощности двигателя, пусковое чис­ло оборотов уменьшается. Чем выше степень сжатия и чем меньше пропусков воздуха через зазор в замке поршневых колец, тем больше будет температура воздуха в конце сжатия и, следовательно, тем меньше требуется пусковое число оборотов.

В двигателях с большим отношением поверхности камеры сжатия к ее объему (разделенные камеры сжатия) для обеспечения надежного пуска двигателя в ход приходится значительно повышать степень сжатия. Чем ниже минимальная температура самовоспламенения топлива, тем меньше может быть пусковое число оборотов двигателя.

Опытные данные показывают, что самовоспламенение топлива в ци­линдре холодного дизеля (температура окружающей среды не ниже + 8° С) наступает при достижении средней скорости поршня 0,5—1,2м/сек. Чем меньше габариты двигателя, тем больше надо иметь пусковую среднюю скорость поршня. При более низкой температуре окружающей среды не­обходимо перед пуском подогревать двигатель.

Имея опытные данные минимальной средней скорости поршня с m min , можно определить минимальное число оборотов, до которого следует раз­гонять двигатель в период пуска:

В практике получили применение следующие способы пуска двигателей в ход: ручной, ручной с помощью инерционного стартера, инерционным стар­тером с раскручиванием его массы от электромотора, электростартером, сжатым воздухом и специальным карбюраторным двигателем. Для пуска судовых дизелей применяются: ручной способ для двигателей мощностью 10—30 э. л. с. (вспомогательные двигатели), электростартерный для быстро­ходных малогабаритных двигателей и главным образом пуск сжатым воз­духом.

Крутящий момент, необходимый для разгона двигателя от ? = 0 до ? = ? min , определяется из равенства работы инерционных сил приращению кинетической энергии механизма двигателя:

Крутящий момент сил сопротивления воды вращению гребного винта равен

Среднее значение крутящего момента, необходимого для разгона дви­гателя до числа оборотов вала его п min , будет равно

Среднее индикаторное давление двигателя за период его работы на сжатом пусковом воздухе определяется:

Как указывалось ранее, пуск в ход быстроходных малогабаритных двигателей осуществляется с помощью электростартера.

Электростартер представляет собой электромотор, предназначенный для приведения во вращение коленчатого вала двигателя в период пуска его в ход. Электростартер питается током от аккумуляторной батареи с на­пряжением 12—24 в. Передача вращения от вала якоря электростартера к валу двигателя осуществляется с помощью зубчатой шестерни, закреплен­ной на валу якоря, и зубчатого венца, насаженного на обод маховика дви­гателя.

Шестерня якоря электростартера при включении его в электрическую цепь автоматически, под действием магнитного потока, входит в зацепление с зубчатым венцом маховика. Вслед за первыми вспышками топлива в ци­линдрах двигателя шестерня якоря электростартера автоматически выходит из зацепления.

Передаточное число между шестерней стартера и зубчатым венцом маховика определяется из условия достижения пускового числа оборотов вала двигателя.

Если принять среднее давление механических потерь двигателя в кг на 1 см 2 площади поршня, основываясь на опытных данных, то мощность стартера может быть определена

Из полученной формулы (251) следует, что литровая мощность зависит от p мех и п т i п . По опытным данным, она колеблется в пределах 0,4— 2 л. с./л.

Пуск судовых дизелей сжатым воздухом получил наибольшее примене­ние, как имеющий ряд преимуществ перед другими способами пуска. Ос­новное преимущество этого способа — возможность быстрого, безотказного пуска в ход как быстроходных малогабаритных двигателей, так и тихоход­ных крупных двигателей. Электростартерный пуск тихоходных двигателей с большими габаритами не может быть применим, так как электростартер в этом случае должен иметь большую мощность и соответственно аккумуля­торы должны иметь большую емкость.

Запас сжатого воздуха под начальным давлением 30—50 кГ/cм 2 (чаще 30 кГ/см 2 ) находится в баллонах. Нагнетание сжатого воздуха в баллоны производится компрессором с приводом от главного двигателя или от элект­ромотора.

При открытом клапане баллона сжатый воздух по трубопроводу под­водится к воздухораспределителю и к пусковым клапанам цилиндров. Из распределителя воздух поочередно подводится к пусковым клапанам ци­линдров, открывая их в соответствии с порядком работы.

Сжатый воздух, подведенный к пусковому клапану, в период открытия его поступает в цилиндр двигателя. Поступив в цилиндр, сжатый воздух давит на поршни и тем самым сообщает коленчатому валу двигателя крутя­щий момент, необходимый для разгона его до пусковых оборотов п min . Пусковой клапан многоцилиндровых судовых двигателей открывается при положении поршня обычно за 5° до ВМТ, и впуск воздуха происходит в период последующего такта расширения.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя в пусковой период состоит из: такта наполнения цилиндра воздухом, такта сжатия, такта поступления пускового воздуха, его расширения, подачи небольшого количества топлива, (если подача в этот период автоматически не выключается) и такта выпуска

В двухтактном двигателе поступление пускового воздуха происходит за тактом сжатия.

Продолжительность открытия пускового клапана определена из усло­вия непрерывного поступления пускового воздуха в цилиндры двигателя; отсюда следует, что прежде чем закроется пусковой клапан одного цилиндра, должен открыться пусковой клапан другого цилиндра. Таким образом для возможности пуска двигателя при любом положении коленчатого вала не­обходимо иметь не менее шести цилиндров для четырехтактного двигателя с мотылями под углом 120° и не менее четырех цилиндров для двухтактного с мотылями под углом 90°. В первом случае пусковой клапан должен быть открыт в течение поворота мотыля на угол, несколько больший 120°, а во втором — несколько больший 90°.

Читать еще:  Газель с двигателем 406 инжектор глохнет причины

В период поступления в цилиндры двигателя пускового воздуха подача топлива выключается или производится в небольшом количестве. В против­ном случае в цилиндре двигателя может возникнуть недопустимо высокое давление. По достижении двигателем пускового числа оборотов подача пус­кового воздуха прекращается и включается подача топлива. Если же в пе­риод работы двигателя на пусковом воздухе происходила небольшая подача топлива, то при появлении первых вспышек топлива впуска воздуха не происходит, а увеличивается подача топлива, с тем чтобы двигатель смог работать с устойчивым числом оборотов.

Пусковые клапаны современных двигателей имеют только пневмати­ческий привод. С помощью распределителя пускового воздуха достигается автоматическое открытие и закрытие пусковых клапанов.

Емкость пусковых баллонов, согласно требованиям Регистра СССР, должна обеспечить двенадцать последовательных пусков двигателя, начи­ная с холодного состояния его, без подкачки воздуха. Отсюда объем пуско­вых баллонов должен быть равен

где t — время в мин, необходимое для пополнения израсходованного воз­духа на 12 пусков.

При пуске холодного дизеля в ход и при низкой температуре наружного воздуха самовоспламенение топлива з период пуска может произойти только после подачи в цилиндр нескольких порций (подача за цикл) топли­ва. Такое же явление наблюдается и при пуске в ход двигателя, имеющего значительный износ поршневых колец и стенок цилиндра.

Рабочий цикл при первом самовоспламенении топлива, при пуске ди­зеля с указанными условиями, протекает с высокими максимальным дав­лением и скоростью нарастания давления. Объясняется это следующим. При малом числе оборотов вала двигателя в период пуска, вследствие уве­личившейся утечки топлива в насосе, давление нагнетания топлива резко снижается, а потому тонкость распыла топлива ухудшается. Одновременно давление топлива в нагнетательном трубопроводе при малом числе оборотов имеет значительные колебания, и поэтому в период нагнетания происходят неоднократные посадки и подъемы иглы форсунки. При такой прерывистой подаче топлива процесс распыливания и смесеобразования значительно ухудшается.

Кроме ухудшения процесса смесеобразования в период пуска холодного двигателя, или имеющего значительный износ поршневых колец, или стенок цилиндра, происходит значительный теплоотвод в процессе сжатия воздуха в рабочем цилиндре, а потому температура и давление воздуха в конце сжа­тия имеют низкие значения.

Все это приводит к такому увеличению периода задержки самовоспла­менения, при котором начало процесса сгорания переносится далеко на ли­нию расширения, а следовательно, при низких р и Т не могут возникнуть очаги горения рабочей смеси (произойдут пропуски вспышек в цилиндре). При дальнейшем вращении вала двигателя к впрыскиваемой порции топ­лива прибавляются пары капель топлива, осевших на стенках цилиндра от предыдущих порций, и благодаря этому происходит самовоспламенение и сгорание увеличенного количества топлива (за счет предыдущей подачи).

Протекание указанного процесса сгорания сопровождается скоростью нарастания давления, достигающей значения 15 кГ/см 2 /1° п. к. в., что под­тверждается сильными стуками в цилиндре. На развитие необходимого ми­нимального числа оборотов вала двигателя в период пуска п min влияет также величина угла опережения подачи топлива.

Как показывают опытные данные, для пуска двигателя при более ран­нем опережении подачи топлива требуется разгон его до более высокого числа оборотов п min . При очень малом угле опережения также необходимо более высокое число оборотов п min .

Пусковые качества дизеля также зависят от цетанового числа и испа­ряемости топлива. Чем больше цетановое число, тем меньше период задержки самовоспламенения топлива, а следовательно, тем меньше требуется п min и меньше время пуска двигателя в ход (период раскручивания двигателя).

Состояние изношенности рабочей втулки цилиндра и поршневых колец влияет на процесс пуска дизеля в ход, и в связи с этим следует сказать, что сама скорость изнашивания названных деталей достигает наибольшей вели­чины в пусковой период работы двигателя.

Опытами установлено, что величина износа стенок рабочей втулки ци­линдра дизеля после каждого пуска его в холодном состоянии равна вели­чине износа в плоскости оси вала после 3—5 ч его работы при установившем­ся тепловом режиме с номинальной нагрузкой, а в плоскости, перпендику­лярной оси вала, — после 7—8 ч работы. При этом износ имеет тот же ха­рактер, что и при работе дизеля. Такой весьма значительный износ указан­ных деталей в пусковой период двигателя происходит по причине корроди­рующего воздействия продуктов сгорания и усиленного абразивного воздей­ствия на поршневые кольца при неустановившемся режиме смазки.

Наличие в продуктах сгорания сернистых соединений SO 2 и SO 3 уси­ливает газовую коррозию непосредственным воздействием этих соединений на стенки цилиндра, однако наибольшее воздействие имеет кислотная кор­розия. При работе холодного двигателя пары воды, имеющиеся в продуктах сгорания топлива, конденсируются на стенках цилиндра и выпускного тракта и, соединяясь с сернистыми соединениями, образуют сернистую и серную кислоты.

Углекислота, имеющаяся в продуктах сгорания, растворяясь в воде, образует угольную кислоту. В целом образовавшиеся кислоты и производят усиленный коррозионный износ стенок цилиндра.

Высокое максимальное давление цикла, которое имеет место в пусковой период работы холодного дизеля, увеличивает удельное давление поршне­вых колец (особенно верхнего кольца) на стенки цилиндра и тем самым уси­ливает износ их, особенно при недостаточной подаче смазки на малых обо­ротах .

Электромагнитный привод тормоза форсированного пуска асинхронного двигателя

Владельцы патента RU 2604203:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве быстродействующего электромагнитного привода тормоза в электродвигателях, требующих быстрого торможения и фиксации вала механизма в электроталях, лифтах, станках и т.д. Электромагнитный привод тормоза форсированного пуска асинхронного двигателя содержит однофазный мостовой выпрямитель, трехфазная обмотка статора асинхронного двигателя соединена в звезду, начала фаз обмотки выведены на клеммы коробки выводов для подсоединения к трехфазному источнику переменного напряжения. Последовательно с одной из фаз обмотки подключен однофазный мостовой выпрямитель с обмоткой электромагнитного привода. Три конца трехфазной обмотки статора выведены на клеммы коробки выводов. Вход однофазного мостового выпрямителя подключен к двум клеммам концов фаз коробки выводов, а третья клемма замкнута накоротко с одной из клемм концов фаз, образуя соединение «звезда». Технический результат: повышение надежности и срока службы. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве быстродействующего электромагнитного привода тормоза в электродвигателях, требующих быстрого торможения и фиксации вала механизма в электроталях, лифтах, станках и т.д.

Известен электромагнитный привод тормоза форсированного пуска для электродвигателя [RU 69347 U1, МПК Н02К 7/102 (2006.01), опубл. 10.12.2007], содержащий преобразователь частоты, электромагнит, к обмотке которого параллельно подключен первый диод, к катоду которого подключен катод второго диода, анод второго диода связан с преобразователем частоты, который подключен к цепи управления оптронного тиристора, анод которого соединен с однофазной сетью переменного тока, а катод соединен с катодом первого диода. Анод первого диода подключен к преобразователю частоты и к сети переменного тока.

Для этого электромагнитного привода необходим дополнительный источник питания в номинальном режиме работы и управляемый ключ.

Известен электромагнитный привод тормоза форсированного пуска асинхронного двигателя [Баранов П.Р., Дементьев Ю.Н., Однокопылов И.Г. Математическая модель асинхронного двигателя со встроенным электромагнитным приводом тормозного устройства / Известия Томского политехнического университета, Том 309, №1. Томск: Изд-во ТПУ, 2006. С. 159-163. Рис. 2], выбранный в качестве прототипа. У трехфазной обмотки статора электродвигателя начала фаз выведены на клеммы коробки выводов и соединены с источником переменного напряжения (сетью). Одна из фаз обмотки статора подключена к сети через последовательно включенные однофазный мостовой выпрямитель и обмотку электромагнитного привода тормоза. Концы фаз асинхронного двигателя на статоре соединены в одну точку — «звезда», изолированы и закреплены на лобовой части обмотки статора и на клеммы коробки выводов не выводятся. Такое использование коробки выводов с тремя клеммами, подключенными к началам фаз соответствующих обмоток, является характерной чертой конструкции асинхронных двигателей малой и средней мощности.

Читать еще:  Что такое тестовый двигатель

К недостаткам следует отнести использование достаточно серьезной изоляции в электромагнитном приводе: между корпусом силовых диодов и радиаторами однофазного мостового выпрямителя; между магнитопроводом и обмоткой электромагнитного привода, испытывающей также значительные электродинамические усилия при включении. Толщина изоляции существенно влияет на интенсивность охлаждения электротехнических элементов и на надежность изделия. Выбор толщины изоляции зависит от величины приложенного напряжения. Между корпусом электродвигателя и элементами электромагнитного привода приложено относительно высокое фазное напряжение сети. Следовательно, для данного устройства необходимо использовать большую толщину изоляции, это связано с перегревом обмотки и элементов мостового выпрямителя, а значит, с невысоким сроком службы и надежности изделия в целом.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и срока службы электромагнитного привода тормоза асинхронного двигателя.

Предложенный электромагнитный привод тормоза форсированного пуска асинхронного двигателя, также как в прототипе содержит однофазный мостовой выпрямитель, трехфазная обмотка статора асинхронного двигателя соединена в звезду, начала фаз обмотки выведены на клеммы коробки выводов для подсоединения к трехфазному источнику переменного напряжения, причем последовательно с одной из фаз обмотки подключен однофазный мостовой выпрямитель с обмоткой электромагнитного привода.

Согласно изобретению три конца трехфазной обмотки статора выведены на клеммы коробки выводов. Вход однофазного мостового выпрямителя подключен к двум клеммам концов фаз, а третья клемма замкнута накоротко с одной из клемм концов фаз, образуя соединение «звезда».

Использование шести выводов обмотки статора, размещенных на клеммах коробки выводов асинхронного двигателя и соединенных предложенным образом с электромагнитным приводом и однофазным мостовым выпрямителем, обеспечивают надежную и долговечную работу электромагнитного привода за счет питания их пониженным напряжением относительно сети питания асинхронного двигателя.

На фиг. 1 представлена схема электрическая принципиальная электромагнитного привода тормоза асинхронного двигателя.

Электромагнитный привод тормоза имеет гальваническую связь с трехфазной обмоткой статора 1 (ОС) асинхронного двигателя, к клеммам начала фаз обмотки статора 1 (ОС) подключен источник трехфазного напряжения через выключатель 2 (В). Концы соответствующих фаз обмотки статора 3, 4, 5 выведены на клеммы панели коробки выводов. Причем к клеммам конца фаз 3 и 4 подключен вход однофазного мостового выпрямителя 6 (MB). Клеммы 7 и 8 выхода однофазного мостового выпрямителя подключены к выводам катушки электромагнитного привода 9 (ЭМ) тормозного устройства. Выходной конец третьей фазы 5 обмотки статора замкнут накоротко с концом фазы обмотки 4, образуя схему соединения «звезда».

Конструктивно подпружиненный якорь электромагнитного привода механически связан с неподвижной конструкцией статора. Диск с фрикционными накладками тормозного устройства размещен на шлицах вала ротора 10 (М) и выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении.

Электромагнитный привод тормоза работает следующим образом.

В нерабочем состоянии асинхронного двигателя якорь электромагнитного привода под действием пружин фиксирует тормозной диск, а значит и вал ротора 10 (М), с неподвижной конструкцией статора.

При включении выключателя 2 (В) трехфазное напряжение подается на обмотку статора 1 (ОС) асинхронного двигателя и через однофазный мостовой выпрямитель 6 (MB) подается на обмотку электромагнитного привода 9 (ЭМ). В первый момент по обмоткам течет пусковой ток, который превышает в 4…7 раз его номинальное значение. Электромагнитный привод 9 (ЭМ) форсировано срабатывает, подпружиненный якорь, двигаясь в осевом направлении, освобождает тормозной диск, а значит и вал электродвигателя. Ротор 10 (М) разгоняется под действием крутящего момента, ток обмотки статора 1 (ОС) и электромагнитного привода 9 (ЭМ) снижается до номинальной величины. При этом величина тока электромагнитного привода 9 (ЭМ) достаточна для удержания подпружиненного якоря в притянутом положении на весь рабочий цикл работы асинхронного двигателя.

При отключении выключателя 2 (В) обмотки статора 1 (ОС) обесточиваются, в электромагнитном приводе 9 (ЭМ) и мостовом выпрямителе 6 (MB) устанавливается затухающий ток под действием ЭДС самоиндукции. При снижении тока до величины, при которой усилие будет недостаточной для преодоления усилия противодействующих пружин и удержания якоря в притянутом положении, якорь начинает движение и прижимает тормозной диск с фрикционными накладками к неподвижной детали статора, ротор 10 (М) затормаживается и фиксируется.

По сравнению с прототипом, также использующим форсированное включение электромагнитного привода пусковыми токами, представленное устройство обладает существенными преимуществами. Напряжение, приложенное к обмотке электромагнитного привода, многократно ниже номинального фазного напряжения (в прототипе эти напряжения практически равны). Напряжение между корпусами элементов мостового выпрямителя 6 (MB) и заземленным корпусом электродвигателя также существенно ниже фазного. Это позволяет использовать изоляцию между корпусом электродвигателя и корпусами элементов мостового выпрямителя значительно тоньше, а значит эффективнее охлаждать элементы. В совокупности, снижение рабочего напряжения на мостовом выпрямителе 6 (MB) и обмотке электромагнитного привода 9 (ЭМ) при прочих равных условиях позволяет повысить срок службы, надежность.

В опытном образце электромагнитного привода тормоза форсированного пуска асинхронного двигателя с номинальным линейным напряжением 380 В (фазное — соответственно 220 В) проведено измерение электрических параметров электромагнитного привода, собранного по приведенной схеме. Получены следующие результаты: действующее напряжение между корпусами элементов мостового выпрямителя, обмоткой электромагнитного привода и заземленным корпусом электродвигателя составило 28 B, среднее напряжение, приложенное к обмотке электромагнитного привода, составило 4 B в установившемся режиме.

Аналогичные напряжения относительно корпуса электродвигателя в прототипе составляют приблизительно 220 вольт, что подтверждает существенные преимущества предлагаемого устройства.

Электромагнитный привод тормоза форсированного пуска асинхронного двигателя, содержащий однофазный мостовой выпрямитель, трехфазная обмотка статора асинхронного двигателя соединена в звезду, начала фаз обмотки выведены на клеммы коробки выводов для подсоединения к трехфазному источнику переменного напряжения, причем последовательно с одной из фаз обмотки подключен однофазный мостовой выпрямитель с обмоткой электромагнитного привода, отличающийся тем, что три конца трехфазной обмотки статора выведены на клеммы коробки выводов, причем вход однофазного мостового выпрямителя подключен к двум клеммам концов фаз, а третья клемма замкнута накоротко с одной из клемм концов фаз, образуя соединение «звезда».

1. Пуск с помощью вспомогательного двигателя.

2. Асинхронный пуск двигателя.

1. Пуск с помощью вспомогательного двигателя.

Пуск в ход синхронного двигателя с помощью вспомогательного двигателя может быть произведен только без механической нагрузки на его валу, т.е. практически вхолостую. В этом случае на период пуска двигатель временно превращается в синхронный генератор, ротор которого приводится во вращение небольшим вспомогательным двигателем. Статор этого генератора включается параллельно в сеть с соблюдением всех необходимых условий этого соединения. После включения статора в сеть вспомогательный приводной двигатель механически отключается. Этот способ пуска сложен и имеет к тому же вспомогательный двигатель.

2. Асинхронный пуск двигателя.

Наиболее распространенным способом пуска синхронных двигателей является асинхронный пуск, при котором синхронный двигатель на время пуска превращается в асинхронный. Для возможности образования асинхронного пускового момента в пазах полюсных наконечников явнополюсного двигателя помещается пусковая короткозамкнутая обмотка. Эта обмотка состоит из латунных стержней, вставленных в пазы наконечников и соединяемых накоротко с обоих торцов медными кольцами.

Читать еще:  Что такое разгильзовка двигателя

При пуске в ход двигателя обмотка статора включается в сеть переменного тока. Обмотка возбуждения (3) на период пуска замыкается на некоторое сопротивление Rг, рис. 45, ключ К находится в положении 2, сопротивление Rг = (8-10)Rв. В начальный момент пуска при S=1, из-за большого числа витков обмотки возбуждения, вращающее магнитное поле статора наведет в обмотке возбуждения ЭДС Ев, которая может достигнуть весьма большого значения и если при пуске не включить обмотку возбуждения на сопротивление Rг произойдет пробой изоляции.

Рис. 45 Рис. 46.

Процесс пуска синхронного двигателя осуществляется в два этапа. При включении обмотки статора (1) в сеть в двигателе образуется вращающее поле, которое наведет в короткозамкнутой обмотке ротора (2) ЭДС. Под действием, которой будет протекать в стержнях ток. В результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в коротко замкнутой обмотке создается вращающий момент, как у асинхронного двигателя. За счет этого момента ротор разгоняется до скольжения близкого к нулю (S=0,05), рис. 46. На этом заканчивается первый этап.

Чтобы ротор двигателя втянулся в синхронизм, необходимо создать в нем магнитное поле включением в обмотку возбуждения (3) постоянного тока (переключив ключ К в положение 1). Так как ротор разогнан до скорости близкой к синхронной, то относительная скорость поля статора и ротора небольшая. Полюса плавно будут находить друг на друга. И после ряда проскальзываний противоположные полюса притянутся, и ротор втянется в синхронизм. После чего ротор будет вращаться с синхронной скоростью, и частота вращения его будет постоянной, рис. 46. На этом заканчивается второй этап пуска.

Уравнение равновесия ЭДС синхронного двигателя.

Уравнения ЭДС синхронного двигателя.

Напряжение на выводах двигателя, работающего с нагрузкой, отличается от напряжения этого генератора в режиме холостого хода. Это объясняется влиянием ряда причин, таких как реакция якоря, магнитного потока рассеяния, падение напряжения в активном сопротивлении обмотки статора.

При работе нагруженной синхронной машины в ней действует две МДС: МДС возбуждения Fj и МДС якоря Fa, которые, взаимодействуя, создают результирующий магнитный поток. Однако при учете факторов, влияющих на напряжение синхронного генератора, условно исходят из предположения независимого действия всех намагничивающих сил генератора, т.е. предполагается, что каждая из МДС создает собственный магнитный поток.

Итак, выясним, каковы же влияния МДС, действующих в явно-полюсном синхронном двигателе, на работу последнего.

Плавный пуск электродвигателя

Плавный пуск предназначен для выполнения запуска и дальнейшего разгона, торможения и остановки высоковольтных электродвигателей синхронного и асинхронного типа, мощностью более 10 кВт, а также для сохранения и повышения их эксплуатационных качеств.

Необходимость плавного пуска

Традиционное использование прямого пуска для электродвигателя высокого напряжения, чревато резкими просадками напряжения в электрической сети.
Так, многократный бросок пускового тока, способствует созданию ударного электромагнитного момента, передаваемого по валу двигателя на редуктор и всю рабочую машину.
В обмотке статора создаются значительные динамические усилия, которые вызывают дефекты в виде смещения листов друг относительно друга, что чревато повреждением изоляции и приводят к капитальному ремонту двигателя.
В результате частых прямых пусков, как следствие, происходят повреждения редукторов и пробой изоляции обмоток.
Достаточно часто происходит обгорание выводов в «борно» (клеммах) электродвигателя и повреждение соединений между катушками обмоток двигателя.
Механические части агрегата быстро изнашиваются. Все эти неисправности заставляют выполнять узлы механизмов с высоким запасом прочности.

Принцип действия и особенности электронного плавного пуска

Действие плавного пуска основано на использовании принципа управления изменением фазового угла открытия тиристоров. Устройство работает с использованием высоковольтных тиристоров, подключенных встречно-параллельно, с током от 350 до 2600А. Каждой фазе соответствует тиристор положительного и отрицательного полупериода.
Тиристоры плавно увеличивают напряжение электродвигателя. Ток в третьей фазе, без управления, равен сумме токов фаз, находящихся под управлением. После разгона двигателя, тиристоры могут управляться, а напряжение подходит к выводам двигателя. Во время работы проводить регулировку напряжения необязательно, выполняется шунтирование тиристоров с помощь байпасных контактов.
Обеспечение обратной связи, предназначенной к управлению пусковым током и для защиты электродвигателя и электроустановки, выполняется трансформаторами тока.
Фазовая отсечка служит для получения величины напряжения наиболее эффективной для питания двигателя во время пуска. Фазовая отсечка настраивается в зависимости от величины напряжения до момента пуска и до расчетного напряжения электрического двигателя при помощи регулировок.
Значение силы тока электрической машины пропорционально напряжению, питающему ее. Этим достигается уменьшение величины пускового тока в зависимости от уменьшения, подаваемого к электродвигателю питающего напряжения.
Момент вращения электродвигателя по отношению к величине напряжения уменьшается пропорционально квадрату напряжения.

Возможности плавного пуска

Для УПП характерно сохранение параметров электрооборудования (напряжение, ток, вращающий момент) в момент пуска в безопасных пределах.
Плавный или безударный пуск исключает высокие ударные пусковые токи, способствует увеличению надежности оборудования. Снятие ограничения на число запусков и остановов электродвигателей высокого напряжения позволяет рационально использовать электрооборудование с учетом тарифа на электроэнергию.
В технологическом плане, плавный пуск дает возможность получить значительный выигрыш. Так, например, УПП используют на месторождениях нефтедобычи, например, на (КНС) кустовых насосных станциях, для запуска двигателей насосных агрегатов, применяемых для закачки воды в пласт. Благодаря отсутствию пусковых ограничений, УПП помогает поддерживать необходимое пластовое давление и позволяет максимально эффективно распределить нагрузки между насосными установками, внутри станции и со смежными КНС. Также плавный пуск используется для запуска асинхронных двигателей на ДНС (дожимная насосная станция), для подачи откачиваемой нефти в основной нефтепровод.

Преимущества плавного пуска

1. Плавный пуск рекомендован для запуска высоковольтных синхронных и некоторых типов асинхронных электродвигателей большой мощности. Это машины, которые обладают значительными статическими нагрузками и большой инерционной скоростью останова.
2. УПП обеспечивает частотный запуск двигателя до синхронной скорости с определенными значениями пускового времени и с ограничением тока с уровнем менее 1,5 от номинального тока электродвигателя.
3. Плавный пуск осуществляет синхронизацию и включение электродвигателя в сеть.
4. Наличие в УПП «умного» блока управления дает возможность осуществлять автоматическую работу оборудования. Цифровые каналы связи передают сведения о настоящем состоянии агрегата на высший уровень системы управления технологией рабочего процесса.
В управлении применяются микроконтроллерные системы. Для современных систем плавного пуска характерно адаптивное управление ускорением. Чтобы это было возможно, системы автоматики производят анализ предыдущих процессов запуска и остановки агрегата, после чего УПП автоматически адаптирует процесс к избранному профилю, соответственно назначению.
Важно знать и учитывать необходимое время пуска так называемый коэффициент трудности пуска. Чем больше время пуска, тем выше нагрев тиристоров, которые рассчитаны на длительный режим работы при нормальном пуске, определенной температуре окружающего воздуха (до 40оС) и заданном количестве включений.
Диапазон использования УПП.
В рамках использования устройства плавного пуска находятся самые разнообразные функции.
1. Осуществляя пуск и остановку двигателя, используется нелинейный способ, им можно управлять увеличением напряжения, в этом случае кривая напряжения будет зависеть от потребляемой нагрузки.
2. Быстрый останов двигателя осуществляется с помощью постоянного тока, он используется в функции торможения.
3. Максимальный импульсный момент способствует плавному разгону электрического двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector