Elektros įranga

I DALIS ELEKTROS PAVAROS PAGRINDAI Elektros pavara – tai elektromechaninis įrenginys, skirtas darbo vietų elektrifikacijai ir automatizacijai. Elektros pavara susideda iš transformatoriaus, elektros variklio, perdavimo ir valdomojo įtaisų. Išskirtiniais atvejais transformavimo ir perdavimo įtaisų gali nebūti. Elektros pavara gali būti automatizuota; pirma elektros pavara turi automatinę valdymo sistemą (CAY) ir aprūpina racionalią proceso eigą. Elektros pavaros vystymosi eigoje vyko permainos: nuo grupinės pavaros kelių mašinų iki vientiso kiekvienai mašinai atskirai, o šiuo metu kuriamos daugiavariklinės elektros pavaros, susidedančios iš atskirų vienos mašinos dalių. Tai žymiai supaprastina daugelio mašinų konstrukcijas, pagreitina jų paleidimą ir sustabdymą, palengvina ir daro mažiau pavojingą aptarnavimą, leidžia elektros varikliu reguliuoti sukimosi dažnį. Poligrafinių mašinų elektros pavaros tobulinimas padaro darbą efektyvų ir ekonomiškai našų. 1 SKYRIUS ELEKTROS PAVAROS MECHANINĖS CHARAKTERISTIKOS 1.1. PAGRINDINĖS ŽINIOS APIE ELEKTROS PAVAROS MECHANIKĄ Elektros pavaros judėjimo lygtis paprastai užrašoma taip: ; (1.1) Čia TV - variklio veleno sukimosi, Tc – mašinos atsparumo momentas, I – elektros pavaros inercijos momentas, sukurtas variklyje, ω – variklio veleno kampinis greitis, toliau vadinamas variklio sukimosi dažniu, t – laikas, sek. Dažnai (1.1) formulę vadina Dalambero lygtimi. Nustatytame režime, t.y. pavarai dirbant pastoviu greičiu, dešinioji (1.1) lygties pusė, kuri vadinasi dinaminiu momentu, lygi 0, o variklis pasiekia sukimosi momentą, kuris lygus mašinos mechanizmo momentui: Pav. 1.1 Supaprastinta pavaros kinematinė schema. Supaprastintoje pavaros kinematinėje (1.1 pav.) įvesti žymėjimai: Pm – mašinos dirbančio veleno galingumas; P – variklio veleno galingumas; ωm- mašinos dirbančio veleno sukimosi dažnis; TM – veleno sukamasis momentas. Esant pastoviam režimui TM – lygus mašinos dirbančio veleno atsparumo momentui Tp, o sukamasis variklio momentas T lygus atsparumo momentui ant jo veleno Tp. Pavaros naudingumo koeficientas (NVK) : Variklio veleno greičio santykis su mašinos dirbančiu velenu vadinamas perdavimo skaičiumi: ; Variklio veleno atsparumo momentas: Atvirkštiniu energijos perdavimo atveju, t.y. elektrinio stabdymo atveju: ; Variklio veleno inercijos momento formulę gauname iš kinematinės išlaikymo sąlygos: , Čia IM – variklio veleno inercijos momentas. Iš čia seka, kad: Bendras variklio veleno inercijos momentas I lygus variklio inkaro rotoriaus inercijos momento IV ir mašinos inercijos momento IM sumai: I + IV +IM ; Atliekant skaičiavimus dažnai reikia nustatyti cilindro momentą, kuris sukasi apie savo ašį. Tada: I = 0,5m(r21 + r22); Čia m – cilindro masė (kg), r1 ir r2 – išorinis ir vidinis cilindro spindulys (m). Jeigu sistemoje yra kūnas, turintis masė m ir judantis greičiu v, tai jį galima pakeisti ekvivalentiniu, pagal kinetinės energijos variklio veleno smagračio atsargas. Išeinant iš sąlygos: ; Iš kur seka . 1.2. SUPRATIMAS APIE ELEKTROS VARIKLIŲ IR GAMYKLINIŲ MECHANIZMŲ MECHANINES CHARAKTERISTIKAS Atsparumo momentas T priklauso nuo variklio sukimosi dažnio. Ši priklausomybė Tp = f (w) vadinama gamybinio mechanizmo mechanine charakteristika. Mašinų ir mechanizmų mechanines charakteristikas galima padalinti į 3 klases, pagal artumą prie kokios nors idealios mechaninės charakteristikos panaudosime idealias charakteristikas. Charakteristika 1: Tp = const. Charakteristika 2: Tp + aω; Charakteristika 3: Tp = bω2, kur Tpo – pastovi atsparumo momento dedamoji: a ir b pastovūs koeficientai. Prie pirmos klasės priskiriamos parinkimo, brošiūravimo ir įrišimo mašinų mechaninės charakteristikos, todėl kad jų atsparumo momentas iš esmės sukeltas trinties jėgų, kurios beveik nepriklauso nuo sukimosi dažnio. Antrai klasei priskiriamos spausdinimo mašinų charakteristikos. Trečiai klasei priskiriamos ventiliatorių, siurblių, centrifugų mechaninės charakteristikos. Elektros variklio mechaninė charakteristika vadinama jo sukimosi dažnio priklausomybė nuo sukimosi momento, t.y. ω = f(T). Pagal apkrovos poveikio laipsnį variklio sukimosi dažniu, t.y. pagal mechaninių charakteristikų polinkį, juos sąlyginai skirsto į tris rūšis, (1.3 pav.): a) absoliučiai standus, b) standus, c) minkštas. Mechaninių charakteristikų standumu vadinamas dydis: ; Absoliučiai standžią charakteristiką turi sinchroniniai varikliai; standžią charakteristiką – asinchroniniai varikliai su trumpai uždaru rotoriumi (t.u.r.), be reostato rotoriaus grandinėje, pastovios srovės varikliai nepriklauso nuo (lygiagretaus) sužadinimo be reostato inkaro grandinėje; minkšta charakteristika 4 rūšies turi pastovios srovės nepriklausomo sužadinimo su reostatu inkaro grandinėje varikliai. 3 rūšis – asinchroniniai varikliai su faziniu rotoriumi turintys rotoriaus grandinėje reostatą. Jeigu žinomos elektros variklio mechaninės charakteristikos, tai sukimosi dažnis nustatomas suderinus abi charakteristikas viename brėžinyje, kaip ir koordinatėmis ω1 ir T1 jų susikirtimo taškai. Su staigiu atsparumo momento padidėjimu, pvz.: įjungiant slėgį spausdinimo mašinoje, mašinos mechaninė charakteristika pasisuka į dešinę. Bet sukimosi dažnis negali pasikeisti staigiai, ir darbinis taškas pereina iš 1 padėties į 3 padėtį. Atsparumo momentas tampa didesnis už sukimosi momentą, ir atsiranda dinaminis momentas su ženklu “-“, t.y. sukimosi dažnis pradeda mažėti. Darbinis taškas palaipsniui pereina į padėtį 2, kur vėl nusistovi variklio sukimosi momento ir mechanizmo atsparumo momento pusiausvyra, o dinaminis momentas dingsta. Nauja nusistovėjusio sukimosi dažnio reikšmė lygi ω2, o momento T2. 1.3. PASTOVIOS SROVĖS NEPRIKLAUSOMO SUŽADINIMO VARIKLIO MECHANINĖS CHARAKTERISTIKOS 1.5 pav. pavaizduotos dvi pastovios srovės nepriklausomo sužadinimo schemos. Sužadinimas vadinamas nepriklausomu, todėl kad IS variklio sužadinimas nepriklauso nuo I inkaro srovės. Sąlyginiai grafiniai elementų žymėjimai 1.5 paveiksle ir kitose schemose, išaiškiname 1priede. Pirma schema (1.5 pav., a) naudojama grupiniam kelių pastovios srovės variklių maitinimui nuo vieno maitinimo bloko. Su nereguliuojama išėjimo įtampa UN (paprastai 220-440 V). 1.2 pav. Dvi pagrindinės pastovios srovės elektros variklio įjungimo schemos Kiekvienas variklis turi inkaro grandinėje atskirą reostatą. Pastovios srovės maitinimo šaltinis – dažniausiai tai (nereguliuojamas) paprastas lygintuvas arba elektrinis mašininis agregatas, susidedantis iš asinchroninio variklio ir generatoriaus. Antra schema (1.2 b) numato variklio inkaro grandinės maitinimą nuo atskiro reguliuojamo keitiklio, kuriuo galima keisti inkaro grandinės įtampą U. Reguliuojamas keitiklis gali būti tiristoriumi, su magnetiniais stiprintuvais arba elektrinis mašininis (žr. 2 dalį). Antroje schemoje inkaro grandinėje reostato nėra. Abiejose schemose (žr. 1.2 pav.) numatytas variklio srovės sužadinimo pakeitimas Izad., antroje schemoje sužadinimo grandinė turi maitintis nuo atskiro lygintuvo su pastovia įtampa. Iš pradžių išnagrinėsime pirmą schemą (1.5 a.pav.) Šioje schemoje inkaro srovė: I = IV – Izad. [1.2] kur IV – srovė, kurią variklis naudoja iš tinklo. Kol kas priimsim, kad UN variklio įtampa, neturi pulsavimų arba jie yra tokie maži, kad jų galima nepaisyti ( + 10% nuo vidutinės įtampos reikšmės). Tada galima naudoti vidutines srovių ir įtampų reikšmes, ir užrašyti, kad esant nusistovėjusios įtampos režimui maitinimo inkaro apvijoje indikuotos elektros varomosios jėgos (EVJ) E ir inkaro grandinėje įtampos kritimu: UN = E + IR [1.3] Bendra inkaro grandinės varža R susideda iš vidinės variklio inkaro grandinės varžos Rink. ir išorinės varžos Rišor. toje grandinėje: R = Rink. + Rišor. Varža Rvid. yra lygi inkaro Rvid.0, papildomų apvijų polių RP.apv. stabilizuojančių sužadinimo apvijų Rzad.apvj. ir šepetėlių varžos kontaktų Rš sumai: Rink. = Rink.0 + RP.apvj. + Rzad.apvj. + Rš Variklio inkaro EVJ proporcinga magnetiniam sužadinimo srautui ir inkaro sukimosi dažniui: E = kФ • ω [1.4] Čia Ф – variklio sužadinimo srautas, k – konstruktyvusis variklio koeficientas. ; Kur p – variklio polių porų skaičius; N – inkaro apvijų aktyviųjų laidininkų skaičius; a – inkaro visų porų lygiagrečių apvijų skaičius. Variklio elektromagnetinis sukimosi momentas: Tel. = kФI. Variklio veleno sukamasis momentas T, dėl inkaro plieno ir mechaninių nuostolių, yra mažesnis už elektromagnetinį momentą. Kadangi skirtumas tarp šių momentų yra nedidelis, tai pirma tokių sąlygų skaičiavimas: T ~ Tel. [1.6] Iš [1.3] – [1.6] formulių gausime variklio mechaninės charakteristikos lygtį: ; [1.7] Pirmas šios lygties narys vadinamas variklio laisvosios eigos idealiu sukimosi dažniu: [1.8] o antrasis – sukimosi dažnio kritimu atžvilgiu ω0: ; [1.9] Tokiu būdu ω = ω0 – Δω. Dabar išnagrinėsime antra schemą ( 1.5 a pav.). Iš pradžių skaitysim, kad gaunama nuo valdomo keitiklio įtampa turi nedidelių pulsacijų (mažiau nei ± 10% nuo UN), kurių galima nepaisyti. Tokiu atveju įtampos balanso lygtis inkaro grandinėje turi tokį pavidalą: U = E + IRink. Mechaninės charakteristikos lygtis, vertinant T ~ Tel. ; . 1.4. VARIKLIŲ SU PASTOVIA SROVE, NEKINTANČIU MAGNETINIO SUŽADINOMO SRAUTU, ELEKTROS MECHANINĖS CHARAKTERISTIKOS Inkaro apvijų įmagnetinimo jėga sumažina bendrą variklio sužadinimo magnetinį srautą. Tas reiškinys vadinimas inkaro reakcija. Įjungta nuosekliai su inkaru ir esanti pagrindiniuose poliuose, stabilizuojanti sužadinimo apviją didinant inkaro srovę, įtakoja inkaro reakcijos padidėjimui. Todėl su praktiškai pakankamu tikslumu galima skaityti, kad sužadinimo magnetinis srautas lieka pastovus, kai variklio sužadinimo srovė nesikeičia. Kai Ф = ФN = const., skaičiavimams naudojama ne mechaninė, o variklio elektros mechaninė charakteristika ω = f (I), įvertinant, kad sukamasis variklio momentas T stipriai susijęs su srove I inkaro apvijoje. Griežtai sakant, daroma klaida, todėl, kad inkaro srovė standžiai susijusi ne su variklio veleno sukamuoju momentu, bet su elektromagnetiniu sukamuoju momentu: Tel = kФNI = cI; c = kФN ; Dydis c – „variklio koeficiento“. Veleno sukamasis momentas T mažesnis už Tel maždaug 5% dėl mechaninių nuostolių ir inkaro plieno nuostolių. Norint supaprastinti srovės I skaičiavimus pagal žinomą T reikšmę, reikia naudotis tuo, kad variklio pase nurodytas nominalus galingumas yra veleno mechaninis galingumas. Todėl nėra sudėtinga nustatyti variklio nominalų sukamąjį momentą: ; Kai T = TN, variklio srovė I = IN . Mes nedarome klaidos, jei manome, kad priklausomybė T = f (I) yra tiesė, pereinanti per nominalųjį tašką ir koordinačių sistemos pradžią. ; Nustatytame režime, t.y. kai ω = const., pagal judėjimo lygtį variklio sukamasis momentas, sulygina veleno atsparumo momentą Tp. Todėl nustatyti srovę I, kai Tp yra žinomas galima naudojant formulę: ; Įtampų balanso lygtis inkaro grandinėje pirmajai schemai (1.2.a pav.) nežymių maitinimo įtampos pulsacijų atveju UN: UN = E = IR ; Variklio EVJ E = kФNω = cω. Variklio elektromechninės charakteristikos lygtis pirmai schemai: ; Kur R = Rink + Rišor.; Kartais vietoj (1.11) lygties patogiau naudotis išraiškomis, iš kurių išbrauktas koeficientas c: ; Elektromechaninės charakteristikos lygtis antrajai įjungimo schemai (1.2.b pav.) režimu įtampos U pulsacijų atveju: ; kur, Vietoj [1.12] lygties turime . Mechaninės ir elektromechaninės variklio su pastovia srove charakteristikos, kur Ф = ФN = const., ir kai nėra pulsacijų, energijos šaltinio įtampoje, sudaro teisių grupes, kurių padėtis koordinačių sistemoje (ω, T arba I) priklauso nuo variklio šaltinio įtampos dydžių ir bendros varžos inkaro grandinėje. Charakteristikas, atitinkančias nominaliai įtampai UN ant inkaro, nominaliam sužadinimo magnetiniam srautui ФN, kai yra papildomas pasipriešinimas inkaro grandinėje, lygus 0, t.y. kai R = Rink., priimta vadinti realia mechanine ir realia elektromechanine charakteristika. 1.3.pav. Elektromechaninių charakteristikų grupių dviems variklio įjungimo schemoms 1.3 pav. pavaizduotos dvi elektromechaninių charakteristikų grupės. Pirma grupė (1,2,3 – 1.3.a pav.) priklauso schemai su reostatu inkaro grandinėje, kai ant inkaro įtampa nesikeičia ir lygi nominaliai, o keičiasi reostato varža. Antra grupė (1,2,3 – 1.3.b pav.) priklauso schemai, kurioje inkaras gauna maitinimą nuo valdomojo keitiklio, o reostato inkaro grandinėje nėra. Reostato įvedimas į inkaro grandinę sukelia mechaninių ir elektromechaninių charakteristikų, standumo mažėjimą (1.3.a pav.). Standumą galima apskaičiuoti pagal formulę: Kitoje schemoje, keičiant įtampa ant inkaro ir kai reostato nėra, standumas β = const., t.y. charakteristikos lygiagrečios viena kitai (1.3.pav.b). Iš lygčių [1.11], [1.13] ir 1.3.a,b pav. matome, kad charakteristikos gali būti išdėstytos I, II, IV kvadratuose, jeigu nekeisti inkaro grandinės įtampos poliškumo. I kvadrate sukimosi dažnis ω ir srovė I (arba momentas T) teigiami, t.y. elektrinė mašina dirba judėjimo režimu. EVJ E inkaro mažesnė už maitinimo šaltinio įtampą U, ir todėl U ir I kryptys sutampa, t.y. elektros energija nukreipta nuo variklio į šaltinį ir transformuojasi į mechaninę energiją. II kvadrate inkaro srovė ir sukamasis momentas keičia ženklą, t.y. elektros mašina pasidaro stabdžiu. Jeigu tai įvyksta be inkaro grandinės atjungimo nuo šaltinio, tai toks režimas vadinamas stabdymo rekuperatyviniu režimu. Tą režimą galima gauti, jeigu gamybinės mašina perduoti inkarui didesnį sukimosi dažnį, negu idealios laisvos eigos sukimosi dažnis. Tada EVJ E tampa didesne už įtampą U, srovės kryptis sutaps su EVJ kryptimi ir elektrinė mašina dirbs kaip generatorius, sukuriantis ant veleno stabdymo momentą. Mechaninė energija virsta į elektrinę ir pereis į tinklą. 1.4 pav. Elektromechaninės variklio pastoviosios srovės nepriklausomo sužadinimo prieš įjungimo stabdymo charakteristikos Išnagrinėsime kitą elektrinio stabdymo režimą, vadinamą prieš įjungimo stabdymo režimu. Jį galima sutikti krovimo mechanizmuose, įjungus variklį pakėlimui ir įdėjus į inkaro grandinę rezistorių, turintį varžą, prie kurios trumpojo jungimo momentas Tt.j.2 (t.y. variklio momentas, kai ω = 0) būtų mažesnis už atsparumo momento TP.2, vadovaujantis krovimo potencinės energijos sumažėjimu (1.4 pav.). TP momentas nekeičia savo ženklo pasikeitus judėjimo krypčiai, tai krovinys nusileidžia su sukimosi dažniu ω2. Darbinis taškas juda vertikaliai iš padėties a į padėtį b. 1.5 pav. Įjungimo schema ir pastoviosios srovės nepriklausomo sužadinimo variklio charakteristikos dinaminio stabdymo režimui Stabdymo režimą galim gauti, keičiant inkaro grandinės maitinimo įtampos poliškumą, tuo pačiu metu į grandinę įjungiant rezistorių. Darbinis taškas momentaliai pereina iš padėties a, (1.4 pav.) į padėti b, o paskui pereina tiese bd. Taške d variklį reikia atjungti. Kitu atveju darbinis taškas pereis į kvadratą III, t.y. bus gautas atvirkštinis sukamojo judėjimo režimas. Trečią elektrinio stabdymo režimą, vadinamą dinaminiu, galima gauti atjungus kontaktą K1, elektrinės mašinos inkarą nuo tinklo ir sujungus jį kontaktu K2 su rezistoriumi RT (1.5. a pav.). Jeigu inkaras sukamas gamybine mašina, tai mechaninė energija keičiasi į elektrinę ir išsisklaido šilumos pavidalu inkaro apvijoje ir rezistoriuje. Dėl to gaunamos charakteristikos parodytos 1.5.b. pav. 1.5. PASTOVIOS SROVĖS VARIKLIO ELEKTROMECHANINĖS CHARAKTERISTIKOS NUSTATYMAS Išnagrinėsime atvejį, kai maitinimo įtampa neturi žymių pulsacijų. Natūralią charakteristiką nustatoma pagal du taškus – idealų laisvosios eigos tašką, turintį koordinatę I = IN (arba T = TN), ω = ωN . Variklio pase ir kataloge nurodoma jo nominalūs duomenys, t.y. parametrai, apskaičiuoti gamykloje: galingumas PN (KW), inkaro įtampa UN, srovė IV.N, naudojama iš tinklo dirbant varikliui, sukimosi dažnis nN (aps/min), sužadinimo įtampa Uzad., apvijų sužadinimo pasipriešinimas Rpries., (paprastai kai 20°C), naudingumo koeficientas ηN. Nominalus sukimo momentas apskaičiuojamas pagal formulę: nominalus sukimosi dažnis (rad/s) nominali inkaro srovė, žiūrint į formulę (1.2), kai inkaro grandinės maitinimas ir sužadinimas vyksta nuo vieno šaltinio IN = IV.N – Izad.N nominali sužadinimo srovė: varža Rzad. įkaitusios sužadinimo apvijos nustatomos pagal formulę: kur a – varžos temperatūrinis koeficientas (variui a = 0,004) t2 - įkaitusios apvijos temperatūra (90 -100 °C), t1 – šaltos apvijos temperatūra (kai Rzad.pries). Dažniausiai priimama Rzad. ≈ 1,3Rzad.pries, jeigu variklio apkrova artima nominaliai reikšmei. Idealiam laisvosios eigos sukimosi dažnio ω1 nustatymui reikia apskaičiuoti variklio koeficientą c. Iš lygties [1.11], kai Risor.= 0, arba, kai U = UN: [1.14] tai sukimosi dažnis idealiame laisvos eigos režime lygus: Inkaro grandinės varža Rink variklio pase ir kataloge nerašomas. Ją galima apskaičiuoti su nedideliu tikslumu, kad nuostoliai veikiant nominaliai apkrovai variklio inkaro grandinėje, sudaro pusę visų bendrų nuostolių: Reiškia, įkaitintos inkaro grandinės varža: Pavyzdys: pastovios srovės variklis turi tokius nominalius duomenis: veleno galingumą Pn = 11 KW, inkaro grandinės maitinimo įtampa UN = 440 V, sužadinimo maitinimo grandinės įtampa UAB = 220 V, srovė iš tinklo IV.N = 29,7 A, sužadinimo apvijos varža šaltos busenos (kai t = 15°C) Rzad.apvj. = 1200Ω, sukimosi dažmis nN = 1500 aps/min, inkaro apvijos varža Rink.apvj. = 1,1Ω. Pagal duotus duomenis surandame: įkaitusios būsenos apvijų varžą: Rzad. ≈ Rzad.pries.156Ω; Rink .≈ 1,3Rink.pries = 1,43Ω; inkaro nominali srovė: IN = IV – Izad.N = 29.7 – 0.7 = 29A, nominalus sukimosi momentas: nominalus sukimosi dažnis ir variklio koeficientas c: laisvos eigos sukimosi dažnis: Pagal gautus duomenis galime pavaizduoti variklio elektromechaninę charakteristiką. Tarkim, kad variklio veleno atsparumo momentas yra Tp = 50 Nm. Veikiant tokiai apkrovai apskaičiuosime sukimosidažnį. Inkaro srovę randame iš formulės [1.10]: Šiai apkrovai būdingas sukimosi dažnis: sulyginame TN ir Tel.N Tel.N = cIN = 2.53 · 29 =73.5 Nm; 1.6. PASTOVIOS SROVĖS VARIKLIO ELEKTROMECHANINĖS CHARAKTERISTIKOS, KAI INKARO APVIJA MAITINAMA NUO TIRISTORINIO KEITIKLIO Išeinamoji tiristorinio keitiklio įtampos kreivės forma (TK) labai įtakoja elektromechanines privedimo charakteristikas. Charakteristikų standumas gali staigiai mažėti dirbant varikliui mažais sukimosi dažniais su nedideliu veleno apkrovimu. Anksčiau išnagrinėtų charakteristikų skaičiavimo metodika, šiuo atveju netinka. Atvejis, kai tiristorinis keitiklis turi vienfazę nesimetrinę jėginės dalies schemą. Pav. 1.9 pavaizduotos įtampų diagramos ir srovės diagramos trims apkrovų reikšmėms – mažajai, vidutinei ir didelei, esant tiristoriaus atrėmimo kampui α visais atvejais vienodam, t.y. α = 900. Pavaizduoti 1.9 pav. dydžiai: u –momentinis teigiamų pusbangių įtampos dydis, privestas prie tiristoriaus keitiklio; ud – momentinis keitiklio įtampos dydis; i – inkaro srovės momentinis dydis; E – variklio inkaro EVJ jėga. 1.9 pav. Srovės ir įtampos diagramos, naudojantis tris apkrovų dydžius Įvesime reikšmes apie inkaro srovės dydžius ir tiristorių laidumo įtampa ant inkaro per tam tikrą laiką - Iλ ir Uλ. Laidumo kampas λ = ωtp, kur tp - laikas, per kurį praeina inkaro srovės impulsas. Elektrinis ryšis tarp jungiklio ir variklio būna tada, kai grandinėje yra srovė. Todėl įtampų balanso lygtis inkaro grandinėje reikia užrašyti vidutiniam tiristorių laidumo laikui. Inkaro apvijų elektros varomąją jėgą galima laikyti pastovia dėl mechaninio privedimo inercinės pulsacijos greičio nereikšmingumo. Variklio elektromechaninės charakteristikos lygtis nepastovios srovės režimui. Analitiniai charakteristikų skaičiavimai būtent šiam režimui praktiškai neįmanomi. Galima išnagrinėti tik kokybišką bandymų pusę. Srovė inkaro grandinėje atsiranda tuomet kai atsirakina eilinis tiristorius, o užsibaigia kiek vėliau, kai momentinė maitinimo įtampa u tampa mažesnė už EJV jėgą E pav. (1.9). Tai dėl inkaro apvijų induktyvumo. Momentinės įtampos maitinimo reikšmė tiristorinio atsirakinimo momento metu žymima ua, todėl kad, ji priklauso nuo tiristoriaus atsirakinimo kampo α. Prie α = 90° ua = Um. Vidutinė inkaro srovės reikšmė per pirmą periodą (I) ir reikšmė per tiristorinio laidumo laiką (Iλ) susiję tarpusavyje formule Iπ = Iλ * λ. Iš to seka,. Jeigu λ reikšmės yra mažos, tai Iλ = I. Nusistovėjusiame privedimo darbo režime vykdoma lygumo sąlyga vidutinio periodo variklio sukamojo momento T atsparumo momentui velene Tp. Toliau pažymėsime, kad vidutinis periodo sukamasis momentas susijęs su vidutine periodo inkaro srove. Srovę I galima išmatuoti magnetoelektrinės sistemos ampermetru, išskirtiniai nei srovę Iλ, kurios prietaisu išmatuoti negalima. Išnagrinėsime atvejį, kai apkrova Tp pav.1.9.a. taip pat arti nulio T,I,Iλ. Inkaro elektrovaros jėga truputi skiriasi nuo Uλ reikšmės, t.y. šiuo atveju artėja prie Um. Variklis turi didelį greitį. Apkrovos padidėjimas Tp priveda prie T ir I padidėjimo, bei greito padidėjimo Iλ, nekreipiant dėmesio į kampo λ padidėjimą (žr.pav.1.9.b). Tada variklio darbo režimas pasikeis, ir elektromechaninė charakteristika pasidaro mažiau minkštesnė. Nepertraukiamo režimo srovės apskaičiavimams galima naudotis išreiškimu į kurį įeina vidutinės periodo reikšmės: Pav. 1.10 pavaizduota grupė elektromechaninių charakteristikų varikliui, kurio galia 3,2 kW, maitinamo nuo vienfazio tiristorinio keitiklio su nesimetrine jėgine dalimi. 1.10 pav. Pastovios srovės variklio elektromechaninių charakteristikų grupių pavyzdys maitinant nuo vienfazio tiristorinio keitiklio. Riba tarp pertraukiamojo ir nepertraukiamojo režimų pavaizduota punktyru. Charakteristikos užrašytos esant trims kampų reikšmėms tiristoriniam atsirakinimui. Tik esant didelėms apkrovoms ir mažoms kampo α reikšmėms, charakteristikos įgauna linijinį charakterį. 1.7 ASINCHRONINIO VARIKLIO MECHANINĖS CHARAKTERISTIKOS Pav.1.11 duota asinchroninio variklio su faziniu rotoriumi, esant linijiniai įtampai U = 380 V, įjungimo schema. Esant 220 V įtampai statoriaus apvijos susijungia trikampiu.Rotoriaus apvijos visada sujungtos žvaigžde. 1.11 pav. Asinchroninio variklio su faziniu rotoriumi schema R ir X - aktyvioji ir induktyvioji statoriaus fazės varžos, R ir X- sukamojo rotoriaus fazės varžos, R - rotoriaus grandinėje reostato fazės varža. Įvesime sekančius žymėjimus: E- EVJ statoriaus fazės, E - EVJ atidaryto rotoriaus fazės (nejudamos), E - EVJ sukamojo rotoriaus fazės, f - tinklo dažnis, f - EVJ ir rotoriaus srovės dažnis, w - statoriaus fazės apvijų skaičius, w - rotoriaus fazės apvijų skaičius, k - transformacijos koeficientas. k= = ; asinchroninio variklio slydimas: S= kur n, w - sukimosi dažnis ir statoriaus magnetinio lauko greitis, n, w – sukimosi dažnis ir rotoriaus greitis. Magnetinio lauko greitis, kurį vėliau vadinsime sinchroniniu greičiu, nustatomas tinklo dažnumu f ir statoriaus apvijos pliusų porų skaičiumi p: w = 2π; n=. [1.15] Rotoriaus srovės dažnumas priklauso nuo statoriaus lauko dažnio rotoriaus atžvilgiu, t. y. proporcingas slydimui: f = f. Sukamojo rotoriaus fazės EVJ: E = E. Sukamojo ir nejudamo rotorių apvijų induktyviosios varžos susijusios tarpusavyje analogiškai: X = X. Išnagrinėsime, kokiu būdu susiję tarpusavyje variklio sukamasis momentas, rotoriaus srovė I ir magnetinis srautas Ф.Priimsime, kad įmagnetintos jėgos statoriaus apvijų ir rotoriaus vektorius, sukamas erdvėje su pastoviu greičiu w, turi pastovų dydį, todėl Ф = const., jeigu U=const. Įvesime suminę aktyviosios varžos vienos fazės rotoriaus grandinėje reikšmę: R = R + R; Galingumo nuostoliai rotoriaus apvijose ir reostate yra skirtumas tarp elektromagnetinio galingumo, perduodamo rotoriui sukamuoju magnetiniu lauku statoriumi, ir mechaninio galingumo ant veleno (mechaninių nuostolių variklyje neįvertiname): 3IR = P - P = Tw - Tw = T ws [1.16] Iš čia sukamasis momentas: T=; [1.17] Įskaitant tai, kad atkarpos įtampos kritimas rotoriaus grandinėje: IR = Ecos =,E, Kur -fazių nustatymo kampas tarp E ir I, taip pat įskaitant tai, kad: ; E=4.44f Ф; Gauname vietoj [1.17] formulės: T = kФI· cos; Čia variklio konstrukcijos koeficientas: k = Dirbant varikliui sukamuoju momentu T , bendra aktyvi varža R žymiai viršija rotoriaus apvijos fazės induktyviąją varžą X, esant bet kokiai reostato varžai, kas bus pavaizduota žemiau. Todėl šiuo atveju cos, todėl, TФI [1.18] [1.18] formulė turi tokį pat standumą, kaip ir [1.15], variklio su pastovia srove sukamajam momentui. Ji labai naudinga įvairių faktorių įtakos įvertinimui. Iš jos, pavyzdžiui, seka, kad mažinant tinklo įtampą ir esant mašinos atsparumo momento pastovumui, rotoriaus srovė, reiškia, kad ir statoriaus srovė didėja, todėl, kad nusistovėjusiame režime tenkinama sąlyga T = T, o magnetinis srautas, mažėjant tinkle įtampai, mažėja, kas seka iš formulės: UE = 4.44f Ф [1.19] Pereisime prie asinchroninio variklio mechaninės charakteristikos išvedimo. Užrašysime rotoriaus srovei I ir cos išraiškas: I [1.20] cos formulėje [1.2] padalinsime vardiklį ir skaitiklį iš slydimo s ir gausime: I [1.21] Tuo pačiu sukamasis rotorius tarkim pakeistas nejudamu rotoriumi, su keičiamąja aktyviąja varža. Toliau pakeisime šį rotorių ekvivalentiniu jam energijos atžvilgiu rotoriumi, turinčiu tokį pat apvijų fazės viją skaičių, kokį turi statoriaus fazės apvija energetinio ekvivalento sąlyga: E,I, I. Šiose lygtyse reikšmės su štrichais priskiriamos prie rotoriaus, kurio , ir vadinamos redukavimo reikšmėmis. Įskaičiuojant anksčiau įvestą supratimą apie transformacijos koeficientą, gauname: , I, R, Rasime rotoriaus privedimo srovę, padauginus [1.21] lygties kairiąją pusę iš 1/k, o dešinę – iš k / k2. I [1.22] 1.12 pav. Supaprastinta asinchroninio variklio pakeitimo schema Čia U- fazinė įtampa, privesta prie statoriaus fazės. Užrašysime išraišką sukamajam momentui, naudojant [1.17] formulę, ir pateiktas srovės ir varžos reikšmes: T=. Įstačius vietoj I sąlygą [1.22], gausime ryšį tarp sukamojo momento ir slydimo: T= [1.23] w,{( R, + R;p )+(X1 +x;)'] Gauti priklausomybę s=f(T) sunku, ir todėl reikės naudotis [1.23] lygtimi, turint omeny, kad nepriklausomu kintamuoju skaitomas variklio sukamasis momentas, 0 funkcija - variklio ir generatoriaus režimuose. Kritinių taškų koordinates galime nustatyti iš sąlygos = 0 todėl gauname kritinio slydimo sk ir kritinio momento Tk lygtis: Sk= [1.24] Tk=. "+" ženklas [1.24] ir [1.25] priskiriamas variklio režimui "-" generatoriaus. Kritiniai slydimai abejose režimuose vienodi, kritinis sukamasis momentas generatoriaus režime didesnis, negu variklio.Jeigu [1.23] lygtį padalinti iš [1.25] , a išreikšti kaip ir padaryti pakeitimus, tai gausime T = [1.26] Ši lygtis vadinama patikslinta Kloso lygtimi .Ji leidžia sukurti tipus mechaninių charakteristikų (pav.1.13) Pirmas tipas (pav.1.13.a) parskiriamas atvejui, kai maitinimo įtampa U1 nesikeičia. Charakteristika 1, gauta esant nominalioms įtampos reikšmėms, maitinimo dažnumo ir kai nėra papildomo rezistoriaus rotoriaus grandinėje, vadinasi natūralia charakteristika. Dvi kitas - dirbančias charakteristikas - gautas keičiant rotoriaus grandinės varžą. Iš formulių [1.24] ir [1.25] matosi, kad R pakeitimas neturi įtakos Tk bet daro įtaką Sk, ir todėl kritinis taškas (sk, TN) šiuo atveju pasislenka vertikaliai. Natūralioje charakteristikoje I kvadrate, t.y. variklio režimui, pažymėti neturi charakteringi taškai: a-idealus laisvosios eigos taškas (s=0, T=0), b-nominalusis taškas( sN, TN_ ) c- kritinis taškas( sk, Tk), d paleidimo taškas (s = 1, T = TP ). Stabilia mechaninės charakteristikos dalimi vadinama tokia dalis, kur apkrovos padidėjimas lydimas slydimo padidėjimu, t.y. greičio sumažėjimu. Stabilioje dalyje bet kokios charakteristikos induktyvioji varža X2s rotoriaus grandinėje yra mažesnė už bendrą aktyvia varžą R2R, o nestabilioje dalyje induktyvioji varža yra didesnė už aktyviąją. Kritiniame taške varžos maždaug vienodos. Tokią išvadą galima padaryti, jeigu nuo apkrovos, t.y. neįskaičiuoti varžų R1 ir X1. Tada skR2R /, reiškia kritiniame taške: = Įstatysime į formulę [1.24] vietoj R iš pradžių (R2 + R), o paskui R ir padalinsime pirmą gautą rezultatą iš antro: Gausime , Kur sk.R - dirbtinos reostatinės charakteristikos kritinis slydimas, sk - natūralios charakteristikos kritinis slydimas. a b Pav. 1.13. asinchroninio variklio esant skirtingoms rotoriaus varžoms ir skirtingoms maitinimo įtampoms (b) mechaninių charakteristikų tipai. Esant pastoviai apkrovai santykis tarp natūralios ir dirbtinės charakteristikos slydimais bus toks pats, kaip santykis sk.R ir sk. Antru atveju charakteristikų tipas (kreivės 4,5,6 pav. 1. 13), priskiriamos atvejui, kai bendra rotoriaus grandinėje varža lieka pastovi, keičiasi statoriaus maitinimo įtampa U. Iš formu1ių (1.24) ir (1.25) matome, kad U1f pasikeitimas sk atžvilgiu neturi reikšmės, tačiau turi įtakos Tk reikšmei, ir šiuo atveju kritinis taškas (sk, Tk) juda tik horizonta1ia ašimi. (1.13 b pav.) pateikta charakteristikų eilė, kai reostato varža rotoriaus grandinėje nelygi nuliui. Mechaninės charakteristikos (1.13 a) ir (1.13 b pav.), išskyrus I kvadrantą, kuris priklauso variklio eigai, yra II ir IV kvadrantuose. II kvadrante rotoriaus greitis viršija lauko greitį slydimas tampa neigiamu. Rotoriaus EVJ ir rotoriaus srovė, praėjusi nulinį tašką (kai s=0), keičia fazę 180°.Tuo pačiu laiku pasikeičia statoriaus srovės aktyviosios sudaromosios ženklas, kuris dabar yra priešingos fazės negu U1f įtampos tinklas, tai reiškia, kad energija iš elektros mašinos patenka į tinklą. Šiuo atveju energijos šaltinis - tai gamybinė mašina, kuri išlaiko stabdymo momentą savo velene. Vadinasi, turi vietos rekuperatyvus stabdymo režimas. Asinchroninis variklis taip pat gali dirbti prieš jungimo stabdymo rėžime. Šį rėžimą galima gauti 2 būdais: 1.14 pav. Asinchroninio variklio mechaninės charakteristikos prieš jungimo stabdymo režime. a pav. b pav. c pav. 1.15 pav. Dinaminio stabdymo režimas: a-statoriaus sujungimo žvaigždė, maitinimo schema; b-statoriaus sujungto trikampiu maitinimo schema; c-mechaninės charakteristikos dinaminio stabdymo režime. l.Prijungiant prie tinklo rotorių, turintį gana žymią varžą, kad variklio momentas TP2 kai s=l. (1.14 pav.) turėtų mažesnę reikšmę, negu gamybinės mašinos varžos momentas Ts . Jeigu Ts sukeliamas krūvio potencine energija, tai jis nekeičia ženklo, kai pasikeičia judėjimo kryptis ir darbo taškas iš 1 padėties 1 kreivėje atsiranda 2 padėtyje 2 kreivėje. 2.Pakeičiant statoriaus magnetino lauko sukimosi kryptį. Darbo taškas iš karto iš 1 padėties pereina į 3 padėtį, o paskui pasislenka pagal 3 kreivę. Kai greitis artimas nuliui, variklį reikia išjungti iš tinklo, priešingu atveju įvyks reversas. Tračias stabdymo režimas - dinaminio stabdymo režimas - gaunamas, išjungus variklio statorių iš tinklo ir maitinant jį nuo atskiro srovės šaltinio (1.15 pav. a arba b). Statoriaus apvijos sukelia nejudamą magnetinį lauką, sukimosi rotoriaus apvijų laidininkuose indukuojamas EVJ ir taip sukeliama srovė sąveikoje su nejudamu magnetiniu lauku, sudaro stabdymo momentą. Priklausomybė tarp stabdymo momento ir slydimo šiam režimui laikomas santykis yra tokia: T=, Kur Tmax ir Smax - maksimalaus variklio momentas duotoje įmagnetinimo srovėje ir atitinkantis jam slydimas. 1.15 pav. matome tris kreives, sudarytas pagal šią lygtį. 1 kreivė priklauso varikliui su trumpai jungtu rotoriumi. Judėjimo rėžime Smax reikšmė žymiai mažesnė negu sk reikšmė. Tmax reikšmė apytiksliai proporcinga statoriaus įmagnetinimo srovės kvadratui, norint gauti Tmax artimą Tk reikšmei, reikia turėti įmagnetinimo srovę Iįmagn. =(3-4) I0 , kur I0 - variklio tuščios eigos srovė. Jeigu variklis su faziniu rotoriumi, tai prijungus prie rotoriaus grandinės reostatą, galima gauti labiau palankias stabdymo momento kreives, negu prie variklio su trumpai jungtu rotoriumi, pavyzdžiui 2 ir 3 kreivės. 1.8.ASINCHRONINIO VARIKLIO NATŪRALIOS MECHANINĖS CHARAKTERISTIKOS BRĖŽIMAS Natūralios mechaninės charakteristikos atkarpą nuo tuščios eigos taško iki nominalaus taško galima laikyti tiesia linija. Šią atkarpą galima nubrėžti pagal nominalines variklio galingumo reikšmes PN ( kW) ir greitį (rad/ s) (arba sukimosi dažnį nN aps/min): TN=Nm, Likusios charakteristikos dalies išbrėžimą reikia atlikti pagal (1.26) formulę. dažnai literatūroje sutinkamas supaprastintas Klosso formulės panaudojimas, kur ne įvertinama statoriaus apvijų aktyvioji varža, t.y. (1.26) formulėje a=O, sukelia žymias klaidas. Ypač tai pastebima skaičiuojant mažo ir vidutinio galingumo variklių charakteristikas ir tuo gilesnius griovelius ir dvigubas pertvaras rotoriuje variklių, turinčių padidintą kritinį slydimą. Kritinio slydimo Sk ir koeficiento a reikšmės varikliams su trumpai jungtu rotoriumi galima rasti kataloguose, kur yra pateiktas šių variklių kartotinės kritinio λk ir paleidimo λp momentų reikšmės: ; λP= Paprastai λk =1,8 - 2,2, λP =1,1 - 1,8. Įstačius į (1.26) formulę nominalaus ir paleidimo taškų koordinates, gauname , Šios išraiškos leidžia surasti sK ir a; SN = Kur b=, a=. Laikantis šios metodikos yra garantuojama visų keturių pagrindinių tikrų ir apskaičiuotų variklio mechaninių charakteristikų taškų sutapatinimas. 1.9.KOLEKTORINIŲ KINTAMOSIOS SROVĖS VARIKLIŲ MACHANINĖS CHARAKTERISTIKOS Poligrafinių mašinų, gaminamų užsienyje, elektrinėse pavarose gana plačiai taikomi kolektoriniai varikliai. Dažniausiai tai trijų fazių kolektoriniai varikliai, maitinami iš rotoriaus pusės (špagės varikliai). Rotorius turi dvi apvijas (1.16. a pav.): - trijų fazių to paties tipo, kaip ir asinchroninio variklio rotoriaus apvija, maitinama per kontaktinius žiedus nuo kintamos srovės tinklo; - rotoriaus apvija pagaminta pagal nuolatinės srovės variklio inkaro apvijos tipą, prijungto prie kolektoriaus. ir vijos patalpintos bendruose grioveliuose. Statoriaus turi trijų fazių apviją kurios kiekvienos fazės pradžios ir galai prijungiami prie A ir B šepečių. Lėtam šepečių pasislinkimui elektros variklyje yra mechanizmas su servo varikliu kuris sukonstruotas taip, kad visi A šepečiai pasislenka į priešingą negu B pusę. Iš pradžių išnagrinėsime variklio darbą, kai A ir B šepečiai sutapatinti kai jie yra vienoje kolektorinėje plokštėje. Šiuo atveju apvija neturi įtakos variklio darbui, ir jis dirba kaip asinchroninis. Jeigu rotoriaus magnetinis laukas, sužadintas apvijos, sukasi pagal laikrodžio rodyklę sukimosi dažniu, tai rotorius sukasi prieš laikrodžio rodyklę sukimosi dažniu, todėl kad statorius įtvirtintas. 1.17 pav. Špagės variklio mechaninės charakteristikos. Dabar išnagrinėsime atvejį kai šepečiai praskleisti taip, apvijos dalis, kuri yra tarp A1 ir B1 šepečių, esant dideliam kolektorinių plokščių skaičiui, galima laikyti nejudama statoriaus atžvilgiu, ir todėl EVJ Eleist.. ant šepečių turi tą patį dažnį, kaip ir EVJ Es statoriaus apvijos. Šios EVJ veikia susiduriant, ir todėl, norint išsaugoti ankstesnes statoriaus srovės reikšmes ir sukimosi momentą, variklio greitis sumažinamas, o EVJ statoriaus apvijos išauga. Kai šepečiai praskleisti norint išsaugoti ankstesnes statoriaus srovės reikšmes ir sukimosi momentą, EVJ Es turi pakeisti ženklą, t.y. sukimosi dažnis turi būti didesnis už sinchroninį sukimosi dažnį . Maksimalaus ir minimalaus sukimosi dažnio santykis, kai T = TN, paprastai būna 4-5, tačiau kai kuriuose varikliuose siekia 10-15. Greitį galima sklandžiai reguliuoti, leidžiamas variklio šilimo sukimosi momentas lieka pastovus, esant priverstinei ventiliacijai. Pagrindiniai špagės variklio trūkumai - žymiai didesni gabaritiniai parametrai, masė ir kaina lyginant su nuolatinės srovės varikliais to paties galingumo, o taip pat sunkus pavaros automatizavimas. 2 SKYRIUS ELEKTRINIŲ PAVARŲ SUKIMOSI DAŽNIO REGULIAVIMAS 2.1. REGULIUOJAMŲ ELEKTRINIŲ PAVARŲ PAGRINDINIAI ĮVERTINIMO KRITERIJAI Daugelis produktyvių mechanizmų, turi elektrinės pavaros, leidžiančių keisti darbinio organo sukimosi dažnį priklausomai nuo technologinio proceso sąlygų. Tai duoda galimybę išsilaisvinti nuo perdavimo dėžių, frikcinių ir kitų panašios paskirties mechaninių įrengimų ir žymiai supaprastinti mašinos konstrukciją. Norint palyginti įvairius sukimosi dažnio reguliavimo būdus elektros pavarose darant poveikį varikliui, būtina žinoti sekančius pagrindinius parametrus: reguliavimo diapazoną ir sukimosi dažnio stabilumą; reguliavimo sk1andumą; reguliavimo ekonominį efektyvumą; leidžiamą apkrovimą variklio velene prie įvairių sukimosi dažnių. Reguliavimo diapazonas ir sukimosi dažnio stabilumas susiję tarpusavyje. Nurodant kokiai nors elektrinei pavarai maksimalų ir minimalų sukimosi dažnius (max ir min) ir jų santykį, t.y. reguliavimo diapazoną D=max /min būtina taip pat nurodyti galimus max ir min pasikeitimus prie tam tikrų apkrovimų pasikeitimų velene. Ypač svarbu žinoti apatinės mechaninės charakteristikos standumą. Reguliavimo sklandumas įvertinamas pakopų skaičiumi sukimosi dažnio reguliavimo diapazono ribose, arba kitaip tariant, sukimosi dažnio kritimu pereina nuo vienos pakopos ant kitos. Reguliavimo ekonominis efektyvumas nustatomas priklausomai nuo papildomų energijos nuostolių, sukeltų sukimosi dažnio reguliavimu, taip pat priklausomai galutinių reguliuojamos pavaros išlaidų, jas patenkinimo, aptarnavimo kainas. Reguliuojant sukimosi dažnius leidžiamas apkrovimą duodamos dėsnio pavidale, pagal kurį reguliavimo procese pasikeičia leidžiamasis variklio šilimo sukimo momentas T leist. Visas sukimosi dažnio pasikeitimo diapazonas turi tenkinti sąlyga Tleist ≥Tp. Parenkant sukimosi dažnio reguliavimo būdą būtina atsižvelgti į tai, kad variklio gabaritiniai parametrai nustatomi pagal jo nominalinį sukimosi momentą, todėl kad sužadintas magnetinis srautas proporcingas polių plotui, o nominali inkaro srovė nustatoma pagal inkaro apvijos laido pjūvį, t.y. pagal griovelių dydį. Kad elektros variklis turėtų mažiausius dydžius ir masę, jo nominalus sukimo momentas turi tik truputį viršyti didžiausią mašinos atsparumo momentą. 2.2. NUOLA TINĖS, NEPRIKLAUSOMAI SUŽADINTOS VARIKLIO SROVĖS, SUKIMOSI DAŽNIO REGULIAVIMAS. Iš elektros variklio mechaninės charakteristikos lygties matome, kad greičiui turi įtakos ne tik apkrovimas ir inkaro grandinės varža, magnetinis srautas ir įtampa, vedama prie inkaro. Sukimosi dažnio reguliavimas pakeičiant reostato varžą inkaro grandinėje. Šis reguliavimo būdas panaudojamas dažniausiai tada, kai yra nuolatinės srovės tinklas, taip pat elektros krautuvuose, turinčių nuosavą nuolatinės srovės šaltinį - akumuliatorių. Abiem atvejais maitinimo įtampa neturi pulsacijų ir todėl elektromechaninės variklio charakteristikos linijinės. 1 skyriuje parodyta, kad esant nominalioms įtampos reikšmėms inkare ir sužadintam magnetiniam srautui dirbtinių elektromechaninių charakteristikų grupė apibrėžiama (1.11) lygtimi, turinčią toki pavidalą: ; Pasinaudojus šia lygtimi galima apskaičiuoti variklio sukimosi dažnį, jeigu yra žinomi apkrovimas ir varža, arba apskaičiuoti reikiamą reostato varžos reikšmę, kad prie užduotuotos apkrovos gautųsi užduotas sukimosi dažnis. Variklio koeficientas C apskaičiuojamas pagal jo nominalinius duomenis (1.14 lygtis) o inkaro srovė, kai yra dalinis pakrovimas, ieškoma iš I/IN =T/TN santykio. Didėjant reostato varžai charakteristikų standumas mažėja, kas neleidžia gauti plataus sukimosi dažnio reguliavimo diapazono ir pakankamai aukšto jo apatinės reikšmės stabilumo. Žinant reikalaujamą sukimosi dažnio reguliavimo diapazoną D = ωN / ωmin (kai T = TN) ir idealaus tuščios eigos sukimosi dažnio pasikeitimą, galima apskaičiuoti santykinį jo pasikeitimą apatinėje charakteristikoje (2.1. pav.): ir palyginti jį su leidžiama reikšme. Sukimosi dažnio reguliavimo sklandumas nedidelis, todėl kad reostatai, skirti aukštoms srovėms, dažniausiai turi nedidelį laipsnių kiekį. Nustatysime galimus nuostolius. Išnagrinėsime atvejį, kai varžos momentas nepriklauso nuo sukimosi dažnio. 2.1 pav.Elektromechanines charakteristikos reguliuojant greitį, įvedus reostatą į inkaro grandinę. Absoliutus sukimosi dažnio kritimas . Santykinis sukimosi dažnio kitimas . Padauginę ir padalinę dešinę dalį iš I, gausime . Vadinasi, santykiniai galingumo nuostoliai šiuo atveju lygus santykiniam sukimosi dažnio sumažėjimui. Jeigu sukimosi dažnis mažinamas 5 kartus, t.y. Δω = 0,8 Pišn.N. Tik 20% elektros energijos sunaudojama iš tinklo, paverčiama į naudinga mechaninį darbą, o 80% išsiskiria šilumos pavidalu. Reguliuojant sukimosi dažnį reostatu, įjungto į inkaro grandinę, magnetinis srautas lieka nepakitęs. Jeigu variklis turi priverstinę ventiliaciją, tai leidžiama šilimo srovė nepriklauso nuo sukimosi dažnio. Vadinasi variklio šilimo sukimo momentas sukimosi dažnio reguliavimo procese lieka nepakitęs. Todėl nėra reikalo mažinant sukimosi dažnį, mažinant variklio veleno apkrovimą. Jeigu variklis turi ventiliacijos sistema, mažėjant sukimosi dažniui, šilumos atidavimas yra blogesnis. Leidžiama inkaro šiluminė srovė ILeist. sumažėja, ir variklį būtina iškrauti.Vidutiniai skaičiai P serijos varikliams parodyti 2.1 lentelėje. 2.l.Leidžiamos inkaro šiluminės srovės priklausomybė nuo nuolatinės srovės variklio, turinčio ventiliacinę sistemą, sukimosi dažnio. % n/nN 100 90 60 40 20 2 % Ileist 100 90 75 57 40 20 Sukimosi dažnio reguliavimas mažinant variklio sužadinimo srovę. Iš mechaninių charakteristikų lygčių (1.7)(1.9) matome, kad sumažėjus sužadinto magnetinio srauto reikšmei ω0 ir Δω reikšmė padidėja tiek pat kartų, bet todėl kad ω0 ≥ Δω0 o variklio sukimosi dažnis išauga. Magnetinio srauto padidėjimas, tuo pačiu sukimosi dažnio sumažėjimas, faktiškai neįmanomas, todėl, kad kai Φ = ΦN, variklio sužadinta magnetinė grandinė yra nepasotinta. Kita esminė nagrinėjamo reguliavimo būdo ypatybė yra ta, kad sumažėjus magnetiniam srautui ir didėjant sukimosi dažniui, sumažėja leistinas variklio šiluminis sukimosi momentas MLeist., todėl kad leistina inkaro šiluminė srovė yra lygi nominaliniai srovei: . Tuo pačiu laiku atsparumo momentas poligrafinėse mašinose didėjant sukimosi dažniui padidėja arba lieka pastovus (žr. 1.2 pav.).Kad variklis neperšiltų, jį reikia parinkti iš sąlygos TLeist ≥ Tp, kai yra didžiausias darbinis sukimosi dažnis. Dirbant mažesniu sukimosi dažniu variklis bus nepakankamai apkrautas. Atsižvelgiant į anksčiau paminėtas ypatybes, kurios prieštarauja poligrafinių mašinų elektros pavarų reikalavimams, šis sukimosi dažnio reguliavimo būdas jose nenaudojamas. Sukimosi dažnio reguliavimas keičiant galingumą variklio inkare. Šis būdas greitai paplito kai atsirado statiniai transformatoriai, keičiantys kintamą srovę į nuolatinę. Reguliavimas vyksta esant pastoviai magnetinio srauto reikšmei, vadinasi mechaninės charakteristikos yra identiškos elektromechaninėms. Įtampos sumažėjimas inkare sumažina variklio sukimosi dažnį. Charakteristikų grupė, esant įvairioms, bet pastovioms įtampų reikšmėms, gali būti pavaizduota paralelinių linijų pavidalu (žr. 1.6. b pav.) jeigu įtampa U neturi reikšmingų pulsacijų. Priešingu atveju charakteristikų standumas gali keistis kai inkaro grandinės srovė tampa pertraukiama (žr. 1.6. skyrių). Kadangi poligrafinėse mašinose atsparumo momento dalis, sukelta mechanizmuose trintimi, yra pakankamai didelė (daugiau nei 30 % nuo bendros Ts reikšmės, esant darbiniam sukimosi dažniui), variklio inkaro srovė viršija 30-40 % nominalią reikšmę. Todėl pertraukiamos srovės rėžimo praktiškai nėra ir variklio charakteristikos darbinėje zonoje turi aukštą standumą. Sukimosi dažnio pasikeitimai, susiję su apkrovimo svyravimais, nedideli palyginus su panašiais pasikeitimais esant reostatiniam reguliavimui. Vadinasi sukimosi dažnio reguliavimo diapazonas gali būti platus. Esant sklandžiam įtampos pasikeitimui, variklio inkaro grandinėje, sukimosi dažnis reguliuojamas taip pat sklandžiai be papildomų nuostolių (todėl kad inkaro grandinėje nėra reostato). Leidžiamas šiluminis sukimosi momentas, kai variklis turi priverstinę ventiliaciją, lieka pastovus, o variklyje su savo ventiliacija sumažėja (žr. 2.1. lentelę) 2.2.pav. Sistemos AT-L-V schema Variklio sukimosi dažnio reguliavimas, keičiant inkaro įtampą yra pagrindinis plačiausiai naudojamas praktikoje būdas. Panagrinėsime elektrinių pavarų sistemas realizuojančias šį būdą, kurios skiriasi valdomo transformatoriaus, keičiančio kintamą srovę į nuolatinę, tipu. Autotransformatorius - lygintuvas- variklis sistema, parodyta 2.2. pav. yra pati paprasčiausia iš nagrinėjamos klasės sistemų. Ji taikoma elektrinėms nedidelio galingumo pavaroms (iki 1 kW), kur neautomatiškai valdomas įvairių mechanizmų sukimosi dažnis. Vidutinė įtampos U reikšmė po lygintuvo V1 galima reguliuoti nuo 0 iki 196 V (įskaitant kritimą dioduose), jeigu maitinimo įtampa lygi 220V. Įtampa sužadinimo apvijoje nereguliuojama ir lygi 196 V. Variklis privalo turėti nominalias inkaro apvijų įtampas ir sužadinimus iki 220 V. Esant pilnam apkrovimui, didžiausias variklio sukimosi dažnis yra apie 0,9 ωN. Esant mažam apkrovimui, galima gauti sukimosi dažnį žymiai didesnį, negu nominalus, todėl kad inkaro EVJ kai I→0 artinasi prie Uα reikšmės (žr. 1.9 pav.). Kai α = 90° E→Um idealiu atveju, t.y. kai I = 0 gali būti 310V. Idealios tuščios eigos sukimosi dažnis tada bus lygus 1,4 ωN. Generatorius- variklis sistema (G-V, 2.3 pav.). Nuolatinės srovės generatorius G, maitinantis variklį V, pardeda suktis pirminiu bet kurio PV tipo varikliu, kuris turi pakankamai standžią mechaninę charakteristiką. Didinant generatoriaus sužadinimo (GSA) srovę, padidėja inkaro įtampa ir variklio greitis. 2.3 pav. Sistemos G-V schema (a) ir savybės (b) G-V sistemos pavara yra aukšto patikimumo, paprasta, lengvo variklio reversavimo.Tačiau norint įstatyti transformatoriaus agregatą (PV-G), reikia didelio ploto, mašinų besisukančios dalys sukelia triukšmą ir reikalauja nuolatinio stebėjimo ir aptarnavimo.Šiuolaikinėse poligrafinėse mašinose šios sistemos pavaros neįrengia. Magnetinis stiprintuvas - nuolatinės srovės variklis sistema (MS-NSV). Iki 1975 m elektrotechninė pramonė gamindavo valdomus transformatoriaus keičiančius nuolatinę srovę į kintamą, panaudojant magnetinius stiprintuvus.Sistemos MS-NVS pavaros plačiai buvo naudojamos poligrafijoje, o būtent spausdinimo ir brošiūravimo-įrišimo mašinose.kai kuriose spaustuvėse jie veikia iki šiol. Jėginės sistemos MS-NVS pavaros dalies funkcinė schema parodyta 2.4 pav. variklio sužadinimo apvija (VSA) yra maitinama nuo atskiro lygintuvo (žr.2.2pav.). Tiristorinis transformatorius -nuolatinės srovės variklis (TT-NSV).Tiristorinė nuolatinės srovės elektrinė pavara atsirado 60 m. pradžioje ir pamažu išstūmė ankstesnes G - V ir MS - NSV sistemas visų pirma iš vidutinių ir mažų galingumų sričių. a b 2.4 pav. MS-NSV sistemos schema (a) ir savybės (b). Sistemos TT-NSV pavara yra mažesnių gabaritų ir masės, negu kitos sistemos. Ji leidžia išnagrinėti aukštą statinį tikslumą, kai yra automatinis nustatyto variklio greičio palaikymas, ir parodo gerus dinaminius uždaros reguliavimo sistemos rodiklius, mažos transformatoriaus inercijos dėka. Jėginės sistemos TT-NSV pavaros dalies funkcinė schema parodyta 2.5 pav. Grįžtamo ryšio grandinės, tarpiniai stiprintuvai ir kiti pavaros elementai bus nagrinėjami 8, 12, 13 skyriuose. Variklio sužadinimo apvijos maitinimui ir automatiniam srovės palaikymui dažnai įveda atskirą supaprastintos schemos tiristorinį transformatorių. Tai daroma tada, kai pavaroje nėra greičio grįžtamo ryšio, o panaudojamas inkaro įtampos grįžtamasis ryšys (žr. 13 skyrių). 2.5 pav.TT-NSV sistema su transformatoriumi simetrinė schema (a) ir jos savybės (b). Anksčiau buvo minėta, kad elektromechaninių variklio, maitinamo nuo tiristorinio transformatoriaus, charakteristikų standumas, priklauso nuo transformatoriaus schemos, veleno apkrovimo ir tiristorių atramos kampo (žr. 1.6 dalį).Smulkiau šie klausimai išnagrinėti 8 skyriuje.Čia apsiribosime elektromechaninių charakteristikų, gautų panaudojant trijų fazių tiltinės simetrinės schemos transformatorių (2.5 pav.), grupės pavyzdžiu. Kai apkrova Tp > O,3 TN pertraukiamos srovės režimo nėra ir charakteristikos turi pakankamai didelį standumą net mažų greičių zonose, t.y. esant dideliems tiristorių atramų kampams. 2.3.ASINCHRONINIO VARIKLIO SUKIMOSI DAŽNIO REGULIAVIMAS Nagrinėjant asinchroninio variklio mechanines charakteristikas pastebime, kad statoriaus magnetinio lauko sukimosi dažnis yra proporcingas maitinimo šaltinio dažniui ir atvirkščiai proporcingas polių porų skaičiui (žr. 1.15 formulę). Anksčiau buvo išnagrinėta, kad kritinis slydimas yra tiesiog proporcingas rotoriaus grandinės aktyviosios varžos reikšmei (1.24), o kritinis sukimosi momentas yra proporcingas šaltinio įtampos kvadratui (1.25). Iš šių sąlygų gaunami asinchroninio variklio dažnio reguliavimo budai. 2.3.1 ASINCHRONINIO VARIKLIO SU TRUMPAI SUJUNGTU ROTORIUMI DAŽNIO REGULIAVIMAS Dažnio reguliavimas keičiant variklio polių porų skaičių. Priklausomai nuo polių porų skaičiaus p, galima gauti šiuos statoriaus magnetinio lauko sukimosi dažnius n0, kai tinklo f=50Hz (2.2 lentelė) 2.2.lentelė Statoriaus magnetinio lauko sukimosi dažnio priklausomybė nuo apvijos poliu poru skaičiaus p 1 2 3 4 5 n0 3000 1500 1000 750 600 Asinchroniniai varikliai gaminami su trumpai jungtu rotoriumi esant dviem, trims ir keturiems sukimosi dažniams. Trijų ir keturių dažnių varikliai, taip pat dviejų dažnių varikliai su dažnių santykiu nelygiu dviem, statoriaus grioveliuose turi po dvi apvijas. Dviejų dažniųių varikliai, keičiantis dažniui du kartus, statoriuje turi vieną perjungiamą viją. Dažnio reguliavimas keičiant maitinimo šaltinio dažnį. Šis būdas kol kas yra retai naudojamas, todėl, kad jo realizavimui reikalingas sudėtingas ir brangus dažnio transformatorius. Ateityje, mažėjant kainai ir didėjant tiristorinių dažnio transformatorių (TDT) patikimumui, elektrinė TDT-AV sistemos pavara, bus dažniau naudojama. Dažnio reguliavimas keičiant variklio statoriaus įtampą. Varikliams su trumpai sujungtu rotoriumi šis būdas taikomas gana retai dėl mažo reguliavimo diapazono ir didelių energijos nuostolių pačiame variklyje. 2.3.2.ASINCHRONINIO VARIKLIO SU FAZINIU ROTORIUMI DAŽNIO REGULIAVIMO BŪDAI Dažnio reguliavimas įjungiant į rotoriaus grandinę aktyviąją varžą (reostatą). Šis reguliavimo būdas yra dažnai naudojamas, todėl jis gana paprastas ir jo realizavimui nereikia didelių išlaidų. Dirbtinų charakteristikų būdas buvo parodytas anksčiau (žr. 1.13 pav.). Reguliavimo diapazonas yra nedidelis (nedaugiau kaip 3:1), nes įvedus varžą, charakteristikų standumas sumažėja ir apkrovos svyravimų įtaka dažniui padidėja. Reostato varžos RR apskaičiavimas pagal duotas slydimo s ir momento T reikšmes , arba slydimo s apskaičiavimas pagal duotas T ir RR reikšmes galima žymiai supaprastinti, žinant, kad dirbant su apkrovimu TpTn (čia Tp –veleno apkrova; Tn - nominali apkrova) bendra aktyvioji rotoriaus grandinės fazės varža (R2+RR) (čia R2 - rotoriaus fazės varža; RR - reostato varža) kelis kartus viršija grandinės induktyviąją varžą X2S. Neįvertinat X2S dydžio, gauname supaprastintą antro Kirchhofo dėsnio vienai rotoriaus grandinės fazei lygties pavidalą: čia E2N - įtampa tarp atviro rotoriaus žiedų. Iš lygties galima rasti reostato varžą RR, jeigu būtų duota M ir S, arba rastume slydimą, o paskui dažnį, jeigu būtų žinomi M ir RR. Prieš tai reikia nustatyti rotoriaus fazės varžą R2 iš formulės: kuri yra išvedami (2.1) įstačius į ją nominalius variklio duomenis ir RR =0. Be to, reikia iš anksto rasti rotoriaus srovę A, atitinkančią veleno apkrovą Tp. Pasinaudosime asinchroninio variklio sukimosi momento formule (1.18), gautai T p TN atveju : T=kI2; čia - statoriaus magnetinis srautas. Esant nominaliniai apkrovai Tv=kI2. Magnetinis srautas svyruojant apkrovai nežymiai pasikeičia. Bendrai jis nustatomas žinant tinklo įtampą (žr. 1.19 formulę).Todėl yra teisingas santykis: iš kurio žinant apkrovą Tp ir įvertinant, kad nustatytame režime T galima apskaičiuoti srovę I2. Variklio mechanines charakteristikas, esant apkrovai, neviršijančias nominalių, su pakankamu tikslumu, galima laikyti tiesiomis linijomis (2.6 pav.), esant bet kokiai reostato varžai. Galios nuostoliai rotoriaus grandinėje esant pastoviam atsparumo momentui yra proporcingi slydimui ( žr. 1.16 formulę). P=T0s. Todėl reostatinį reguliavimą reikia naudoti tik trumpalaikio darbo metu esant mažiems greičiams arba esant ventiliatoriaus variklio tipo apkrovai, kai atsparumo momentas greitai sumažėja, mažėjant dažniui. Leidžiamas variklio šilimo sukimosi momentas lieka pastovus, jeigu šaldymas nepablogėja mažėjant dažniui. Taip gaunasi, todėl, kad kai TTN rotoriaus srovė yra proporcinga momentui (žr. 2.2 lygtį). Jeigu leidžiama šilimo srovė nesumažėja, nėra reikalo mažinti variklio veleno apkrovos. Varikliuose, kurie turi savo ventiliaciją, apkrovą, mažėjant dažniui, reikia mažinti, kaip parodyta 2.3 lentelėje (AK serija) 6 pav. Mechaninės charakteristikos keičiantis rotoriaus grandinės varžai. 2.3. Leistinos šilimo apkrovos priklausomybė nuo asinchroninio variklio, turinčio savo sukimosi dažnio ventiliaciją. nln 10 90 80 70 60 40 20 % 0 T/T 10 96 91 84 75 57 40 % 0 Pavyzdys: Asinchroninio variklio su faziniu rotoriumi nominaliniai duomenys: PN==10 kW , UN=380 V, nN=1420 aps./ min., E2N=32 A. Rasti sukimosi dažnį, kurį turės variklis esant apkrovai Ms=50Nm jeigu į rotoriaus grandinę prijungiamas reostatas, kurio varža lygi RR =3,5 . Pagal šiuos duomenis nustatome : a)nominalinį slydimą ir nominalinį momentą b) rotoriaus apvijos fazės varžą: c) rotoriaus srovę: d) slydimą ir sukimosi dažnį: n=n0(l -s)=1500( 1-0,74)=390 aps./min. Dažnio reguliavimas mažinant įtampą, prijungiant prie statoriaus. Įtampos pasikeitimas statoriuje realizuojamas magnetiniu stiprintuvu (2.7 a pav.) arba tiristoriniu įtampos reguliatoriumi (2.7 b pav.) Tokios elektros pavarų sistemos žymimos MS-AV ir TĮR-AV. Kai nėra papildomos varžos rotoriaus grandinėje t.y. esant mažai kritinei slydimo reikšmei, mažėjant maitinimo įtampai, šiek tiek sumažėja ir dažnis. Norint praplatinti dažnio reguliavimo diapazoną, reikia į rotoriaus grandinę įvesti rezistorius, padidinančius kritinį slydimą. Variklio maitinimo įtampos sumažėjimas reiškia statoriaus magnetinio lauko sumažėjimą. a b 2.7 pav. Įtampos reguliavimo statoriuje schemos: a) su magnetiniu stiprintuvu; b) su tiristoriniu įtampos reguliatoriumi Todėl parenkant mechanizmui variklį, turinčiam mažai priklausomą nuo sukimosi dažnio atsparumo momentą, reikia žymiai viršyti nominalinį momentą ir variklio nominalinę galią. Rimti šios pavaros nuostoliai-nedidelis NVK ( dėl energijos nuostoliu rezistoriuose) ir mažas galios koeficientas. Srityse kur svarbios pavarų mechaninės ir dinaminės charakteristikos naudojami keitikliai, kurie jutiklių pagalba fiksuoja esamą variklio būseną, matematinių modelių pagalbą ją įvertina bei parenka įtampą ir dažnį optimaliu būdu. Toks variklio valdymas vadinasi vektoriniu. 3 SKYRIUS Tesksta ir brez. taisiau iki cia PEREINAMIEJI PROCESAI ELEKTROS PAVAROSE 3.1 PAGRINDINĖS SĄVOKOS. Pereinamasis procesas- tai perėjimo procesas nuo vieno nustatyto elektros pavaroje būvio prie kito.Tuo pačiu metu pasikeičia variklio sukimosi dažnis, jo sukimosi momentas ir sunaudojama srovė. Pereinamojo proceso atsiradimo priežastimis dažniausiai laikomi variklio atsparumo momento velene pasikeitimas, prijungiamos jam įtampos pasikeitimas , jo grandinės apvijų varžų pasikeitimas. Norint nustatyti sukimosi dažnio, momento ir srovės priklausomybę nuo laiko, būtina žinoti variklio ir mašinos mechanines charakteristikas, ir paskui pasinaudoti pavaros judėjimo lygtimi.1 skyriuje ši lygtis buvo pritaikyta pavaros paprasto įsibėgėjimo atvejui, kai atsparumo momentas nukreiptas tiesiai į variklio sukimosi momentą. Bendram atvejui pavaros judėjimo lygtis rašoma taip: čia Ts ir I - dydžiai, pateikti variklio velenui.Pateikimo metodai išnagrinėti 1 skyriuje. Momentų ženklų parinkimas judėjimo lygyje priklauso nuo variklio darbo režimo ir atsparumo momento pobūdžio.Variklio sukimosi momentas laikomas teigiamu, jeigu jis veikia variklio sukimosi kryptimi. Minuso ženklas prieš Ts rašomas kai atsparumo momentas yra stabdantis. Dar reikia įvertinti, kad viena Ts dalis, sukelta mechanizmo trintimi, visada nukreipta į priešingą judėjimo momentui pusę, o kita Ts dalis, sukelta mašinos naudingo darbo, gali turėti bet kokį ženklą lyginant su variklio sukimo momentu. Pavyzdžiui, momentas, atsiradęs dėl kabančio krūvio, visada nukreiptas į nusileidimo pusę, o elektros variklio sukimo momentas turi būti nukreiptas kaip į nusileidimo pusę, taip ir į kėlimo pusę. Jeigu (3.1) lygtyje (± T ± Ts)>0, tai d/dt>0 ir pavaros greitis padidėja. Jeigu (± T ± Ts)180 Skaičiuojamoji supančios variklius aplinkos temperatūra v=+40°C. Ilgalaikė nominali elektros variklio galia nurodyta ant skydelio reiškia mechaninę galią, kurią variklis gali išvystyti neribotai ilgą laiką esant būtent šiai temperatūrai. Esant didesnei ar mažesnei už skaičiuojamąją supančios aplinkos temperatūrą, variklis atitinkamai gali išvystyti mažesnę ar didesnę galią. Kartais variklis parenkamas nesiremiant įkaitimo sąlygomis, o atsižvelgiant į galimas trumpalaikes apkrovas. Asinchroninio variklio velene neturi būti pasipriešinimo momento, viršijančio kritinį, nes kitaip variklis sustos. Nuolatinės srovės varikliuose paprastai inkaro srovės šuoliai neturi viršyti (2-2,5) IN, nes kitaip bus pažeistas kolektorius. 4.2. VARIKLIO PERKAITIMO PROCESAS Apytiksliai analizuojant variklyje vykstančius šiluminius procesus daromos šios prielaidos: variklį vertiname kaip vienalytį begalo didelio laidumo kūną kurio visų taškų temperatūra yra vienoda; šilumos atidavimas į aplinką vertinamas proporcingai perkaitimui, t.y. įvertinamas tik šilumos laidumas. Priimame šias reikšmes: P — galios nuostoliai, išreiškiami bendru šilumos kiekiu, išsiskiriančiu variklyje per 1 s, W; C - variklio šiluminė talpa, t.y. šilumos kiekis, būtinas jo temperatūrai pakelti 1°C, J/°C; A - šilumos atidavimas, t.y. šilumos kiekis, kurį variklis išskiria į aplinką per 1 s, esant ^C padidintai temperatūrai (perkaitimui), J/c ^ Užrašysime šilumos balanso lygtį esant nekintančiai variklio apkrovai: Šios lygties sprendiniai esant pradinei sąlygai = prad ir reikšmių įvedimui yra tokio pavidalo Kai t =  =n, atitinkamai, n - nusistovėjusi variklio perkaitimo reikšmė. Dydis Tp vadinamas pastoviu variklio įkaitimo laiku. Grafike =f(t) (4.1, a pav.) punktyrine linija parodytas atvejis, kada pradinis perkaitimas prad=0. 4.1 pav. Variklio įkaitimo ir atvėsimo kreivės Variklio atvėsimo lygtis nuo n1 iki n2 gali būti gauta iš (4.2) lygties, jei į ją įstatysime n==n2 ir prad=n1 Variklio atvėsinimo grafike (4.1, b pav.) punktyras žymi atvejį, kai n2=0. 4.3. ELEKTROS VARIKLIŲ DARBO REŽIMAS Elektros variklis gali dirbti ištisiniu, trumpalaikiu arba pakartotinai - trumpalaikiu režimu. Ištisinis režimas. Ištisinis režimas esant pastoviai apkrovai. Kadangi mechanizmo pasipriešinimo momentas Tpas nesikeičia, tai iš judėjimo lygties (1.1) sukamasis variklio momentas T = Tpas = const. Variklio darbo laikas tdarb ypač reikšmingas, kadangi jo perkaitimas  pasiekia nusistovėjusią reikšmę (4.2,a pav.). (Perkaitimas arba temperatūra yra nusistovėję, jeigu jie pakinta mažiau nei 1 C per 1 valandą). Įkaitusio variklio apvijų temperatūra paprastai nustatoma netiesiogiai - pagal šių apvijų pasipriešinimo pakitimą: čia v1 ir R1 - temperatūra ir šaltos apvijos pasipriešinimas, v2 ir R2 - temperatūra ir įkaitusios apvijos pasipriešinimas (R2 matuojama iš karto po variklio atjungimo). Ištisinis režimas esant cikliškai kintančiai apkrovai. Paveiksle 4.2 b, parodyta elektros pavaros apkrovimo diagrama, neįvertinanti dinaminiu momentu, t.y. pakartojanti diagramą Tpas==f(t). Tai atitinka retą atvejį praktikoje, kada variklio greitis nežymiai keičiasi. Nusistovėjusio režimo metu variklio temperatūra ir jo perkaitimas yra veikiami nepertraukiamu cikliniu pokyčiu nuo n1 iki n2. Trumpalaikis režimas. Supaprastinta variklio apkrovimo diagrama, neįvertinanti paleidimo metu dinaminio momento, parodyta 4.2 b paveikslėlyje. Šiam režimui būdinga tai, kad variklio darbo metu jo perkaitimas nespėja pasiekti nusistovėjusios reikšmės, o pauzės metu, kada variklis yra išjungtas iš tinklo, perkaitimas sumažėja iki nulio. 4.2 pav. Variklio įkaitimo procesas esant įvairiems darbo režimams:a - ištisinis režimas esant pastoviai apkrovai; b - ištisinis režimas esant cikliškai kintančiai apkrovai; c- trumpalaikis režimas; d -pakartotinai trumpalaikis režimas, tc - ciklo laikas Pakartotinai - trumpalaikis režimas. Variklio apkrovimo diagrama, įvertinanti dinaminius momentus paleidimu metu, parodyta 4.2,d paveikslėlyje. Variklis periodiškai išjungiamas iš tinklo. Šio režimo darbo metu variklio perkaitimas nespėja pasiekti nusistovėjusios reikšmės, o pauzės metu variklis nespėja atvėsti iki aplinkos temperatūros. Ištisiniu režimu dirba daugelis poligrafinių režimų, taip pat siurblių kompresorių ventiliatorių ir bandyminių atspaudų staklių foto reprodukcinių aparatų varikliai; pakartotinai- trumpalaikių popieriaus pjaustymo mašinų padaviklių, pakėlimo kranų liftų, elektrinių talių varikliai. 4.4. VARIKLIO GALINGUMO PARINKIMAS ESANT IŠTISINIAM DARBO REŽIMUI Kai apkrova yra pastovi, variklis parenkamas pagal žinomas jo velene statinės galios reikšmes pS.N ir sukimosi dažnį nN. Variklis parenkamas pagal katalogą, išrenkant iš viso variklių skaičiaus tą, kurio nominalinis galingumas pN yra artimesnis didžiausiam galingumui pS.N (taip pat turi būti atitinkama nN reikšmė). Esant cikliškai besikeičiančiai apkrovai variklis parenkamas pagal ekvivalentinių dydžių metodą. Ekvivalentinių dydžių metodas pagrįstas tuo, kad nusistovėjęs variklio perkaitimas yra proporcingas nuostoliams jame per visą ciklą, jeigu šilumos atidavimas nesikeičia (žr. 4.1 formulę). Metodo esmė ta, kad tikra apkrovos reikšmė velene pasikeitimo metu kintanti (srovė, momentas, galia) ir yra pakeičiama ekvivalentine jai pagal vidutinius nuostolius ir pastovia ciklo metu reikšme, kuria remiantis parenkamas variklis, kaip ir ištisinės nekintamos apkrovos režimui. Sakykime, kad mes turime nuolatinės srovės variklio inkaro srovės pasikeitimo diagramą arba asinchroninio variklio statoriaus veikiančios reikšmės pasikeitimo diagramą (4.3 pav.). Ši diagrama gali būti gauta naudojant save užrašantį ampermetrą. Vieno ciklo srovės pokyčio laikas tc ir srovės diagramos savybė nustatoma atsižvelgiant į mašinos, su kuria dirba, ypatumus. 4.3. pav. Variklio srovės diagrama Užduotis - nustatyti nekintančios reikšmės srovę Ie (žr. 4.3 pav.), kuri būtų ekvivalentinė pagal įkaitimą tikrajai srovei I. Toliau srovę Ie vadinsime ekvivalentine. Norint supaprastinti užduoties sprendimą, sakykime, kad aktyvūs variklio apvijų ir išorinių rezistorių pasipriešinimai variklio darbo ciklo metu nesikeičia. Sakykime, kad variklio nuostolius galima suskirstyti į dvi dalis - pastovius, kurie nepriklauso nuo apkrovos velene ir kintamus, priklausančius nuo apkrovos (nuostolių apvijoje), tačiau tarkime, kad paskutinės bus proporcingos naudojamos tinklo srovės kvadratui. Pastovius variklio nuostolius pažymėsime Po, o kintamus esant nominaliai srove Pkin.N.Tada galios nuostoliai esant srovei I Vidutiniai galios nuostoliai per ciklą gali būti išreikšti per ieškomą ekvivalentinę (nekintančią pagal reikšmę) srovę IS arba per kintančią srovę I. Pirmiausia (4.3) Esant savavališkam srovės I pasikeitimo dėsniui vidutinė nuostolių reikšmė ciklo tc bus (4.4) Kadangi vidutiniai nuostoliai abiem atvejais turi būti vienodi, sulyginame (4.3) ir (4.4) lygtis. Tada Praktikoje tenka naudotis diagramomis, turinčiomis laiptuotą (a) ar trikampę (b) formą (4.4 pav.). Esant laiptuotai formai ir n ploteliams cikle ekvivalentinės srovės išraiška (4.5) ciklo laikas tc = t1+t2 +... + tn. 4.4 pav. Srovės diagramų tipai (įvairovė) Jei diagramoje yra plotelis, kuriame srovė kinta linijiškai, tai pradžioje reikia rasti šio plotelio ekvivalentinę srovę I', o po to - viso ciklo I. Į formulę (4.4) po integralo ženklu įstatoma tiesės lygtis Dėl kitų keitimų gauname (4.6) Toliau ekvivalentinė viso ciklo srovė (4.7) Išnagrinėsime nuolatinės srovės variklio galingumo parinkimo metodiką. Nuolatinės srovės variklio sukimo momentas proporcingas inkaro srovei ( kai = const). Padauginus (4.5) formulės kairę ir dešinę puses iiš variklio koeficiento c, gauname ekvivalentinio sukimo momento formulė: (4.8) Galima sakyti, kad sukimo momentai, įeinantys į šią formulę atskiruose ciklo ploteliuose gali būti lygūs mašinos pasipriešinimo momentams (M1=Mp1,Mp2=Mp2 ir pan.), t.y. galima rizikuoti dinaminiais momentais, kadangi esant ištisiniam darbo režimui greičio pokyčiai nedideli ir pereinamųjų procesų laikas sudaro mažą dalį viso ciklo. Taigi, turint variklio apkrovimo diagramą M=f(t), pagal (4.8) formulę galima apskaičiuoti ekvivalentinį momentą Mę. Jeigu diagramoje yra plotelis, kuriame sukimo momentas keičiasi linijiškai, tai pirmiausiai šiam ploteliui pagal (4.9) formulę reikia rasti ekvivalentinį momentą M’ (4.9) o po to rasti viso ciklo ekvivalentinį momentą. Tuomet ekvivalentinį momentą reikia padauginti iš pasirinkto variklio nominalaus greičio ir gauti ekvivalentinę galią Pabaigus skaičiavimus iš katalogo parenkamas variklis, turintis didžiausią PE artimą nominalinę galią pn- Retkarčiais kaip pagrindinė diagrama pasirenkama galios diagrama P=f(t), o ne M=f(t), kadangi variklis visą laiką esti įjungtas, dirba esant natūraliai charakteristikai ir jo greitis ciklo plotuose nežymiai nukrypsta nuo nominalaus. Padauginus dešinę ir kairę (4.8) formulės puses iš N gauname ekvivalentinės galios formulę: Apskaičiavus P, iš katalogo parenkamas variklis, turintis pN didžiausia artimai P reikšmei. Ši paprasta nuolatinės srovės variklio parinkimo metodika asinchroniniam varikliui, kadangi čia ryšys tarp statoriaus srovės ir sukimo momento iš esmės nelinijinis. 4.5 paveikslėlyje parodytos statoriaus srovės nuo apkrovos priklausomybės, išreikštos atitinkamais vienetais, kai kuriems asinchroniniams su trumpai jungtu rotoriumi varikliams PN=l-7kW, no=1000 ir 1500 aps/min. Atitinkama tuščiosios eigos srovės Io/IN reikšmė sumažėja tiek, kiek padidėja variklio galia ir nominalinis greitis. Akivaizdu, kad asinchroninio variklio parinkimui negalima naudoti ekvivalentinio momento formulės, o reikėtų panaudoti ekvivalentinės srovės momentą.Vienok norint remiantis apkrovimo diagrama M=f(t) sudaryti statoriaus srovės diagramą, reikia preliminariai apytiksliai parinkti variklį, žinoti jo nvk ir galios koeficientą esant dalinėms apkrovoms, dėl to galima apskaičiuoti srovę kiekviename ciklo plote. Taigi, asinchroninio variklio galios skaičiavimai yra prietaringi: Preliminariam variklio parinkimui būtina pagal M=f(t) diagramą apskaičiuoti vidutinį momentą per ciklą (4.10) ir rasti apytiksliai reikalaujamą nominalią galią pagal formulę (4.11) Po to pagal katalogą parenkamas variklis, turintis PN artimiausią didžiausiai PN ir atitinkamą greitį N. Kitas skaičiavimo etapas - statoriaus srovės per ciklą, remiantis apkrovimo diagrama M=f(t) ir iš katalogų anksčiau parinkto variklio duomenimis, sudarymas. Jeigu turima pakankamai duomenų apie variklį ir apytiksliai žinome jo tuščios eigos srovę, tai galime sudaryti I/IN=f(M/MN) kreivę, panašią į kreives 4.5 paveikslėlyje ir kiekvienam ciklo plotui pagal momento reikšmę rasti statoriaus srovės reikšmę. Jeigu žinių apie variklį nepakanka, tai apytiksliam skaičiavimui galima sakyti, jog tuščios eigos srovė sudaro 0,5 IN esant apkrovos padidėjimui iki mnji keičiasi linijiškai (tiesiškai) iki in, o kai M>MN srovė proporcinga momentui(4.5, punktyrinė linija). Tai todėl, kai M

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!