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

Что такое насыщение двигателя

Критическое скольжение асинхронного тягового двигателя в начальной стадии пуска с учетом насыщения магнитной цепи

Известно, что в начальной стадии пуска асинхронного тягового двигателя в зоне низких частот при неизменном напряжении на зажимах статора происходит существенное уменьшение критического абсолютного скольжения /2кр, соответствующего максимальному моменту. В результате начальная частота тока статора может стать меньше /2кр и пуск АТД происходит на неустойчивой части механической характеристики, что отрицательно сказывается на тяговых свойствах ЭПС.

Однако вывод о снижении /2кр справедлив для случая ненасыщенной магнитной системы АТД, т. е. для режимов, когда магнитный поток не превосходит номинального значения Ф„м- Для АТД характерным является режим пуска, в котором момент превышает номинальное значение Мном. Для уменьшения потерь мощности в двигателе, полупроводниковых приборах преобразователя и снижения расхода электроэнергии необходимо осуществлять пуск АТД при минимальном токе обмотки статора. Такой режим пуска связан с увеличением магнитного потока сверх номинального. Поэтому ниже будет показано, что при Ф >Фиом и постоянном фазном напряжении статора ?/2 критическое абсолютное скольжение практически не снижается в полном диапазоне регулирования частоты тока статора h и остается таким же, как в случае регулирования АТД при постоянном магнитном потоке.

Как известно, магнитный поток машины определяется выражением (2.19), а режим Ф — const выполняется, если в процессе регулирования частоты ЭДС двигателя изменяется в соотношении Е = Egfi.

Анализируя выражение (2.27), можно установить, что при фиксированном значении Е момент АТД однозначно определяется абсолютным скольжением /2. Максимального (критического) значения Мкр момент достигает при критическом скольжении, определяемом известным соотношением /2кр — г’2ІХ2, а значение Мкр

¦=— 0,24 РіЕоКІїномХІ)- Отметим также, что при критическом скольже^ нии tg (fiXilr’i) = 1 и угол ср2 равен 45 J эл.

Применительно к тяговому двигателю НБ-602 условие минимального тока /, для моментов выше AfHoM выполняется при магнитном потоке (1,1-г-1,2) Фном [91. Дальнейшее увеличение потока практически недостижимо вследствие чрезмерного роста тока намагничивания /ц. В режиме Ф — const для двигателя НБ-602 f2Kp = 7,5 Гц, а коэффициент статической перегрузки по моменту Кп = Л4„рШ„ом составляет 3,9 при Ф —- ФНОм и 5,6 при Ф = 1,2 Фиом.

На рис. 2.10 кривая 1 соответствует характеристике Af (/2) при постоянном потоке Ф = 1,15 Фном! т — е — П Р И неизменной ЭДС Е. Допустим, что АТД работает в режиме минимального тока /х и при тро-гании с места (ротор неподвижен) развивает момент Aft при оптимальной для такого момента частоте h = f2onT (для двигателя НБ-602 при М- 1,5 Л4„ом скольжение /гопт = 1.1 Гц). Указанному режиму на рис. 2.10 соответствует точка А. При этом фазное напряжение статора (по модулю) равно |і/,| = |? -f- z^l, гдег! — полное сопротивление обмотки статора.

Рассмотрим режим = const, fx = const и f2 — var, который имеет место при переходе ротора во вращение. Если считать [7], что воздействий по каналам регулирования частоты и напряжения не осуществляется, то по мере уменьшения абсолютного скольжения ft ток ротора /2 будет снижаться. При отсутствии насыщения магнитной цепи снижение тока /2 вызвало бы существенное уменьшение тока

статора (Іг = /„ + /і) и в результате при неизменном напряжении Ut происходило бы заметное увеличение ЭДС Е (кривая 5) и магнитного потока. Поэтому, как показывает кривая 3, при скольжении /інр М1, что свидетельствует о том, что в точке А двигатель работал на неустойчивой части характеристики 3, соответствующей режиму Ui = const.

В действительности, поскольку Ф >Ф„ом и магнитная цепь АТД имеет высокую степень насыщения, ЭДС Е (кривая 4) и поток ие могут заметно возрасти, так как небольшое увеличение ЭДС Е вызывает резкое возрастание тока намагничивания /ц, и потому ток статора /г уменьшается незначительно при снижении скольжения ft (її ж const). В результате, как показывают расчеты, характеристика М (ft) при иг = const (кривая 2) мало отличается от характеристики I при Ф = = const и точка А соответствует устойчивой части характеристики 2.

Таким образом, в характерных для АТД режимах пуска (с магнитным потоком выше номинального) снижения критического скольжения в зоне низких частот не происходит. При этом, как и в режиме Ф = = const, критическое скольжение практически не зависит от параметров обмотки статора и определяется выражением /5кр =

3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА С АТД

Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями

  • ОТ АВТОРОВ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • Предпосылки для яиедреммя и преимущества АТД
  • Режимы нагрузок АТД
  • Расчетные значения мощностей и вращающих моментов АТД
  • Требования эксплуатации к характеристикам АТД
  • Формирование вращающейся МДС статорной обмотки асинхронного двигателя, питающегося от преобразователя частоты
  • Требования к параметрам АТД
  • Режимы работы ЭПС
  • Электротягопю м тяговые характеристики АТД при частотном управлении и их расчет
  • Диапазон регулирования частоты и напряжения в режиме тяги
  • Критическое скольжение асинхронного тягового двигателя в начальной стадии пуска с учетом насыщения магнитной цепи
  • Основные требования к преобразователям частоты
  • Структурные схемы преобразователей частоты
  • Основные требования и »цементной базе преобразователей частоты
  • Входные преобразователи ЭПС постоянного тока
  • Входные преобразователи ЭПС переменного тока
  • Способы повышения энергетических показателей ЭПС с АТД
  • Основные соотношения для асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора напряжения
  • Расчет элементов автономного инвертора напряжения и фильтра
  • Узлы принудительной коммутации автономного инвертора напряжения
  • Основные соотношения для асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора тока
  • Расчет элементов автономного инвертора тока
  • Автономные инверторы тока для электроподвижного состава
  • Форма фазных токов и напряжений при питании асинхронного тягового двигателя от преобразователя частоты
  • Основные соотношения менаду параметрами режима и параметрами конструкции АТД
  • Составляющие алектромагиитиого момента в асинхронном тяговом двигателе
  • Добавочные потерн от временных гармоник напряжения н тока
  • Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности АТД
  • Статическая устойчивость асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности конструкции асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности проектирования АТД
  • Особенности электромагнитных процессов в силовых цепях
  • Влияние свойств источнике питания на характеристики АТД
  • Расчет электромеханических характеристик асинхронной машины в генераторном режиме работы
  • Тормозные характеристики асинхронной машины
  • Регулировочные характеристики асинхронного генератора
  • Расчет режимов реостатного, реостатно-рекуперативного и рекуперативного торможения
  • Устойчивость работы тяговой асинхронной машины в генераторном режиме
  • Перевод асинхронной машины в генераторный режим
  • Использование автономного инвертора напряжении с тиристорами в цепях обратного тока при реализации генераторного режима работы асинхронной машины
  • Принципы рационального управлении тяговыми асинхронными двигателями и структура системы управления
  • Система регулирования частоты
  • Система регулирования напряжения
  • Условия параллельной работы асинхронных тяговых двигателей
  • Параллельная работа автономных инверторов напряжения
  • Тяговые свойства ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями
  • Электромагнитные процессы при аварийных режимах
  • Защита полупроводниковых преобразователей от перенапряжений и саерхтоков
  • Отечественный опыт создания алектровозов с асинхронными тяговыми двигателями
  • Зарубежный опыт создания ЭПС с асинхронными тяговыми двигателями
Читать еще:  Что такое hybrid двигатель
Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Что такое насыщение двигателя

Введение

Асинхронный двигатель (АД) — электрический двигатель, нашедший очень широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. АД с короткозамкнутым ротором обладает особенностями, обуславливающими его широкое распространение: простота в изготовлении, а это означает низкую начальную стоимость и высокую надежность; высокая эффективность вместе с низкими затратами на обслуживание приводят в итоге к низким общим эксплуатационным расходам; возможность работы непосредственно от сети переменного тока.

Режимы работы асинхронного электродвигателя

Двигатели с короткозамкнутым ротором — асинхронные машины, скорость которых зависит от частоты питающего напряжения, числа пар полюсов и нагрузки на валу. Как правило, при поддержании постоянного напряжения питания и частоты, если игнорируется изменение температуры, момент на валу будет зависеть от скольжения.

Вращающий момент АД можно определить по формуле Клосса:

, (1)

где , — критический момент, — критическое скольжение.

Кроме двигательного режима асинхронный двигатель имеет ещё три тормозных режима: а) генераторный тормозной с отдачей энергии в сеть; б) торможение противовключением; в) динамическое торможение.

При положительном скольжении машина с короткозамкнутым ротором будет действовать как двигатель, при отрицательном скольжении — как генератор. Из этого следует, что ток якоря двигателя с короткозамкнутым ротором будет зависеть только от скольжения. При выходе машины на синхронную скорость ток будет минимальным.

Генераторное торможение АД с отдачей энергии в сеть наступает при частоте вращения ротора, превышающей синхронную. В этом режиме электродвигатель отдаёт в сеть активную энергию, а из сети в электродвигатель поступает реактивная энергия, необходимая для создания электромагнитного поля.

Механическая характеристика для генераторного режима является продолжением характеристики двигательного режима во второй квадрант осей координат.

Торможение противовключением соответствует направлению вращения магнитного поля статора, противоположному вращению ротора. В этом режиме скольжение больше единицы, а частота вращения ротора по отношению к частоте вращения поля статора — отрицательна. Ток в роторе, а следовательно, и в статоре достигает большой величины. Для ограничения этого тока в цепь ротора вводят добавочное сопротивление.

Режим торможения противовключением наступает при изменении направления вращения магнитного поля статора, в то время как ротор электродвигателя и соединённые с ним механизмы продолжают вращение по инерции. Этот режим возможен также и в случае, когда поле статора не меняет направления вращения, а ротор под действием внешнего момента изменяет направление вращения.

В данной статье рассмотрим построение механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме.

Построение механической характеристики с помощью модели

Паспортные данные АД ДМТ f 011-6у1: Uф =220 — номинальное фазное напряжение, В; p=3 — число пар полюсов обмоток; n=880 — скорость вращения номинальная, об/мин; Pн=1400 — мощность номинальная, Вт; Iн=5,3 — ток ротора номинальный, А; η = 0.615 — к.п.д. номинальный, %; cosφ = 0.65 — cos(φ) номинальный; J=0.021 — момент инерции ротора, кг·м 2 ; Ki = 5.25 — кратность пускового тока; Kп = 2.36 — кратность пускового момента; Kм = 2.68 — кратность критического момента.

Для исследования эксплуатационных режимов асинхронных двигателей используются рабочие и механические характеристики, которые определяются экспериментально или рассчитываются на основе схемы замещения (СЗ). Для применения СЗ (рис.1) необходимо знать её параметры:

  • R1, R2‘, RM — активные сопротивления фаз статора, ротора и ветви намагничивания;
  • X1, X2‘, XM — индуктивные сопротивления рассеяния фаз статора ротора и ветви намагничивания.

Эти параметры требуются для определения пусковых токов при выборе магнитных пускателей и контакторов, при выполнении защит от перегрузок, для регулирования и настройки системы управления электроприводом, для моделирования переходных процессов. Кроме того, они необходимы для расчета пускового режима АД, определения характеристик асинхронного генератора, а также при проектировании асинхронных машин с целью сопоставления исходных и проектных параметров [3].

Читать еще:  Что такое тяга двигателя автомобиля

Рис. 1. Схема замещения асинхронного двигателя

Воспользуемся методикой расчёта параметров схемы замещения [3] для определения активных и реактивных сопротивлений фаз статора и ротора. Значения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности при частичных нагрузках, необходимые для расчётов, приведены в техническом каталоге [4 стр.10]: pf = 0.5 — коэффициент частичной нагрузки, %; Ppf = Pн·pf — мощность при частичной нагрузке, Вт; η _pf = 0.56 — к.п.д. при частичной нагрузке, %; cosφ_pf = 0.4 — cos(φ) при частичной нагрузке.

Значения сопротивлений в схеме замещения: X1=4.58 — реактивное сопротивление статора, Ом; X2‘=6.33 — реактивное сопротивление ротора, Ом; R1=3.32 — активное сопротивление статора, Ом; R2‘=6.77 — активное сопротивление ротора, Ом.

Построим механическую характеристику асинхронного двигателя по формуле Клосса (1).

Скольжение определяют из выражения вида:

, (2)

где — скорость вращения ротора АД, рад/сек,

синхронная скорость вращения:

. (3)

Критическая скорость вращения ротора:

. (4)

. (5)

Точку критического момента определим из выражения

. (6)

Пусковой момент определим по формуле Клосса при s=1:

. (7)

По произведенным расчетам построим механическую характеристику АД (рис. 4). Для ее проверки на практике проведем эксперимент.

Построение экспериментальной механической характеристики

При проведении эксперимента используется лабораторный стенд НТЦ-13.00.000 «Электропривод». Имеется система, состоящая из АД, к валу которого в качестве нагрузки подключен двигатель постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения. Необходимо построить механическую характеристику асинхронного двигателя, используя паспортные данные асинхронной и синхронной машин и показания датчиков. Имеем возможность изменять напряжение обмотки возбуждения ДПТ, измерять токи на якоре синхронного и асинхронного двигателя, частоту вращения вала. Подключим АД к источнику питания и будем нагружать его, изменяя ток обмотки возбуждения ДПТ. Проведя эксперимент, составим таблицу значений из показаний датчиков:

Таблица 1 Показания датчиков при нагрузке асинхронного двигателя

Не только при Covid-19. В каких случаях снижается сатурация?

Сатурация — термин, который в настоящее время на слуху, ведь уровень кислорода в крови является значимым диагностическим фактором при коронавирусе. Однако врачи и до пандемии обращали на эти цифры пристальное внимание.

Сатурация представляет собой один из важных показателей жизнедеятельности организма — наряду с температурой тела, давлением и т. д. Она показывает уровень насыщенности капиллярной крови кислородом. По ней медики понимают, как работает дыхательная система. «Сатурация — показатель насыщения крови кислородом. Он измеряется в процентном соотношении и позволяет определить, получает ли наш организм необходимое количество кислорода. В норме у здорового человека он составляет от 95 до 100 %. Цифры 94% и ниже говорят о наличии у человека различного вида дыхательной недостаточности», — говорит Елена Долгих, заместитель главного врача по медицинской части Химкинской областной больницы, врач высшей категории.

Как измеряют

Сегодня померить сатурацию в крови достаточно легко. Есть специальные портативные приборы — пульсоксиметры, которые надеваются на палец и за считаные минуты они показывает результат. Они также измеряют и уровень пульса у человека.

Снижение уровня кислорода чревато развитием гипоксии и общим нарушением состояния. Ведь кислород — необходимый элемент питания для всех систем и органов тела человека.

Когда снижается уровень кислорода

Как отмечают медики, падение насыщенности крови кислородом может отмечаться при разных патологиях. Сегодня в числе основных болезней, при которых отслеживают уровень кислорода в крови, — коронавирус. Однако бывают и другие патологии, которые снижают сатурацию.

«Снижение сатурации мы может отмечать при таких заболеваниях органов дыхания, как воспаление легких, бронхиальная астма, бронхит, рак легких и различных других поражениях легких невоспалительного характера;

при заболеваниях, связанных со снижением гемоглобина крови, который отвечает за перенос кислорода в крови (например, при анемии) и при различных пороках сердечно-сосудистой системы», — перечисляет Елена Долгих.

Кроме того, отмечает специалист, снижение уровня кислорода может диагностироваться у очень полных людей. Лишний вес становится серьезной нагрузкой для организма, от чего больше всего страдают сердечно-сосудистая и дыхательная системы. У человека пропадает возможность дышать глубоко, из-за чего начинается гиповентиляция. Если же жир окружает легкие, то они не могут в процессе дыхания полноценно наполняться воздухом. В ночное время ситуация может ухудшаться из-за расслабления организма.

«Также контролировать уровень кислорода необходимо курильщикам. Если у курящего, впервые измерившего уровень сатурации, он оказался низким, то необходимо провести обследования (курильщики более подвержены заболеваниям бронхо-легочной системы). После исключения всех заболеваний мы будем понимать, что у этого пациента такой уровень сатурации является нормой», — обьясняет Елена Долгих.

Отдельное внимание стоит уделить снижению сатурации при физических нагрузках. «Во время физической активности может наблюдаться снижение концентрации кислорода в крови. Но это будет являться нормой, так как при активной физической нагрузке организм не успевает насыщаться кислородом в необходимом количестве. Однако при переходе в состояние покоя насыщение кислородом восстанавливается», — говорит Елена Долгих.

Признаки недостатка кислорода

Конечно же, понять, что кислорода не хватает, как можно быстрее крайне важно. Ведь это позволит вовремя принять меры. Елена Долгих отмечает, что проявлениями снижения сатурации станут:

  • одышка (человек начинает дышать чаще, чтобы компенсировать недостаточный уровень кислорода);
  • бледность кожных покровов;
  • тремор нижних конечностей;
  • отеки.
Читать еще:  Вода идет в цилиндр на двигателе почему

Все это, естественно, приводит к тому, что состояние человека нарушается. Причем довольно серьезно.

Елена Долгих отмечает, что важно следить за цифрами на пульсоксиметре. «Если сатурация ниже 95%, это уже повод для тревоги и тщательного обследования у специалистов. При проблемах с легкими врачи начнут обследования и назначат необходимое лечение. Ковид тоже может вызывать снижение сатурации с первых дней. При необходимости пациент будет госпитализирован», — говорит Елена Долгих.

Так что стоит внимательно относиться к себе, чтобы не пропустить предупреждающие сигналы организма. Недостаток кислорода становится серьезным осложнением, на фоне которого развиваются недостаток энергии, вялость, слабость. Чем дольше кислородное голодание, тем хуже становится человеку. Врачи отмечают, что тело начинает буквально стареть на глазах, ухудшается иммунитет, снижается скорость обновления клеток, быстрее изнашиваются все системы и органы.

Выбор двигателей для частотно-регулируемого электропривода

Для правильного проектирования системы управления частотно­-регулируемого привода, необходимо учитывать специфику работы привода в целом. Основными задачами при выборе асинхронного двигателя с частотным управлением являются:

  • Определение диапазона регулирования скорости;
  • Построение нагрузочной диаграммы;
  • Расчет допустимого длительного момента;
  • Расчет максимального кратковременного момента в переходных режимах;
  • Проверка по нагреву электродвигателя и преобразователя.

Важное значение имеют характеристики самого двигателя, которые должны отвечать общим техническим требованиям, предъявляемым к электрическим машинам. Эти характеристики тесно связаны со способами охлаждения двигателя, его нагревом и режимами работы.

Способы охлаждения асинхронного двигателя

В зависимости от наличия или отсутствия вентилятора различают:

  1. Асинхронные двигатели с естественным охлаждением, которые не имеют специальных вентиляторов их обычно применяется для открытых машин;
  2. Асинхронные двигатели с искусственным охлаждением, в таких машинах охлаждающий газ или жидкость прогоняется отдельным вентилятором. Они подразделяются на группы:

– Асинхронные двигатели с самовентиляцией, имеющие вентилятор на валу (защищенные или закрытые);

– Асинхронные двигатели с независимой вентиляцией, вентилятор которых приводится во вращение посторонним двигателем (обычно закрытые). Часто такие вентиляторы называются «наездниками»;

Поскольку при работе на скоростях ниже 0,5ω0 условия охлаждения двигателей с самовентиляцией ухудшаются, то это приводит к значительному уменьшению допустимого длительного момента.

Поэтому для частотно-регулируемого привода с постоянным моментом нагрузки предпочтительнее использовать двигатели с независимой вентиляцией.

Классы изоляции обмоток электродвигателей (нагревостойкости)

Электродвигатель в разрезе

Во время работы электродвигателей происходит их нагрев. Допустимый нагрев электрических двигателей зависит от класса изоляции обмоток. Нагрев электродвигателя является основным критерием выбора его мощности. Электродвигатель считается выбранным правильно, если он выполняет предназначенные ему функции и не перегревается, т.е. изоляция его обмоток выдерживает температуру нагрева, которая не превышает допустимого предела.

Этот предел зависит от срока службы машины и определяется классом изоляции обмоток (нагревостойкости) электродвигателя.

Температурой окружающего воздуха, при которой электродвигатель может работать с номинальной мощностью, считается 40ºС. При повышении температуры окружающего воздуха более 40ºС, нагрузка на электродвигатель должна быть снижена настолько, чтобы температура отдельных его частей не превышала допустимых значений.

Предельные допустимые превышения температуры активных частей электродвигателей (при температуре окружающей среды 40ºС и высоте над уровнем моря не более 1000 м):

  • Класс Y: допустимая температура нагрева до 90°C.
  • Класс A: допустимая температура нагрева до 105°C.
  • Класс E: допустимая температура нагрева до 120°C.
  • Класс B: допустимая температура нагрева до 130°C.
  • Класс F: допустимая температура нагрева до 130°C.
  • Класс H: допустимая температура нагрева до 180°C.
  • Класс C: допустимая температура нагрева свыше 180°C

В таблице приведены в качестве примера предельно допускаемые превышения температуры Tmax для отдельных частей электрических машин общего применения (О) и тяговых (Т) при продолжительном режиме работы при измерении температуры обмоток по методу сопротивления (т. е. по измерению сопротивления соответствующей обмотки в результате нагрева), а температуры коллектора и контактных колец —с помощью термометров. Эти данные соответствуют температуре окружающей среды +40 °С для машин О и +25 °С для машин Т.

Если температура окружающей среды больше или меньше +40 или +25 °С, то стандарт разрешает определенные изменения допустимых превышений температур. При работе машины в горных местностях, где из-за понижения атмосферного давления ухудшается теплоотдача, стандарт предусматривает некоторое уменьшение допустимых превышений температуры.

У асинхронных двигателей, вместе с уменьшением напряжения питающей сети, в квадрате уменьшается мощность на валу двигателя. Кроме того, уменьшение напряжения ниже 95% от номинального приводит к значительному росту тока двигателя и нагреву обмоток.

Рост напряжения выше 110% от номинального также ведет к росту тока в обмотках двигателя, увеличивается нагрев статора за счет вихревых токов.

Каждое превышение допустимой температуры обмоток на 10°С может сократить срок службы изоляции вдвое. Это иллюстрирует номограмма, приведенная ниже.

Чем выше класс изоляции, тем интенсивнее использование электродвигателя по нагреву и тем меньше его размеры при той же мощности. В настоящее время в электрических машинах применяются изоляционные материалы классов Е, В и F. Материалы класса Н используются значительно реже.

Как правило, для частотно-регулируемого электропривода рекомендуется применять электродвигатели с изоляцией класса F.

Популярные товары

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector