Изборът на асинхронен електродвигател за работа в режим на динамично спиране чрез самовъзбуждане

Асинхронен електродвигател с навит ротор с най -простата схема за управление — включването на съпротивление в роторната верига има изключително ниски управляващи свойства. Ето защо, преди наличието на честотни преобразуватели на пазара, бяха разработени различни схеми за получаване на намалена скорост в режим на понижаване на товара.

Всъщност няма толкова много от тях. В чужбина използването на допълнителна електрическа машина — вихрова спирачка, монтирана на същия вал с главния двигател — стана широко разпространено. Схемата ви позволява да получите достатъчно твърди механични характеристики при спускане на товара, но такова електрическо задвижване има изключително ниски енергийни характеристики (спирачната енергия се освобождава във вихровата спирачка). В допълнение, вихровата спирачка има доста висока цена и значително усложнява оформлението на механичната част.

Следователно, за да се получи скоростта на кацане в повдигащи механизми, базирани на асинхронен двигател с фазов ротор в завода в Динамо в края на 70 -те години на миналия век, дизайнерски екип, ръководен от Е.М. Pevzner въведе динамично спиране със самовъзбуждане.

Такова електрическо задвижване се използва широко при битови кранове (панели от типа TSD, TSDI, KSDB за мостови, портални и портални кранове, контролни панели за кулокранове KB-309, KB-403, KB-404, KB-405, KB -406, KB -408, KB-415, KB-415-07, KB-473, KBM-401P.). По този начин говорим за десетки хиляди кранове в експлоатация.

Ориз. 1. Схема на включване на асинхронен двигател в режим на динамично спиране чрез самовъзбуждане

Принципът на динамично спиране със самовъзбуждане е следният:

Роторната верига включва трифазен токоизправител UZ (фиг. 1). Електрическият двигател е изключен от мрежата чрез контактора KM1. Изправеното напрежение е свързано към намотката на статора чрез контактора KM2. Контактите на контактора KM3 са затворени. Когато спирачката се освободи (не е показано на диаграмата, валът на двигателя започва да се върти под действието на падащото тегло.

В намотката на ротора се индуцира ЕМП, под въздействието на която във веригата ротор-статор започва да тече ток. Моторът развива спирачния момент, товарът се понижава с постоянна скорост. Стойността на скоростта се определя от стойността на съпротивлението на роторната верига. Колкото по -голямо е съпротивлението, толкова по -бърза е скоростта на спускане. За да се увеличи скоростта, контакторът KM3 се изключва.

В режим на динамично спиране чрез самовъзбуждане, електрическото задвижване консумира енергия от мрежата само за захранване на спирачния хидравличен тласкач и реле-контакторното оборудване. Като пример, Фиг. 7 показва механичните характеристики на електрическо задвижване с TSD панел.

Ориз. 2. Механични характеристики на електрическото задвижване на повдигащия механизъм с панела TSD

Характеристиките на динамичното спиране са обозначени като 1C, 2C, 3C. Вижда се, че характеристиките имат достатъчна твърдост. Регулирането на скоростта се извършва в диапазона 1: 8, което в повечето случаи е достатъчно за масови кранове.

Условието за самовъзбуждане на електродвигателя е:

Където х ‘2- индуктивно съпротивление на намотката на ротора, Ом; хo- индуктивно съпротивление на магнетизиращата верига. Ом

Където кс — коефициент на схемата

кd — коефициент на намаляване на тока на ротора до тока на статора; кcx — коефициент на веригата за коригиране, за трифазна мостова верига ксх = 0,85; кt е коефициентът на трансформация на двигателя от статор към ротор

Коефициент кd зависи от схемата на свързване на намотките на статора, които са свързани към звезда в двигатели на битови кранове при напрежение в мрежа 380 V.

Коефициент кt зависи от коефициента на трансформация, т.е. на съотношението на напрежението на статора към напрежението на ротора, което зависи от типа на двигателя. Например, за няколко електродвигателя от серията MT и 4MT стойността и свързаните с нея параметри са представени в таблица. 1.

Маса 1.

Тип електродвигател мощност, kWt Напрежение на ротора, V кт кс х ‘2 хo √(1 + 2х ‘2/хo) MTN412-6 30 255 1,5 1,3 0,173 3,74 1,04 4MTN225L6 55 290 1,31 1,31 0,197 3,73 1,05 MTN512-6 55 340 1,11 0,98 0,197 3,8 1,05 4MTN280L10 75 308 1,23 1,06 0,146 2,33 1,06 4MTN280M6 110 420 0,9 0,7 0,083 2,98 1,02

Състояние кс ≥ √(1 + 2х ‘2/хo) се извършва за двигатели от тип МТН412-6, 4МТН225L6, които могат да се нарекат „възбудени“. Такива електродвигатели влизат в режим на самовъзбуждане, без да правят допълнителни решения на веригата. Въпреки това в нисковолтовите комплектни устройства (разпределителни устройства с ниско напрежение или контролни панели), предназначени за съвместна работа с такива двигатели, е предвидено малко първоначално възбуждане за надеждна работа.

Първоначалното възбуждане се извършва чрез преминаване на константа, т.нар. Малка стойност на «захранващия ток» (обикновено не повече от 10% от номиналния ток на двигателя) от полувълнов токоизправител. За възбудени двигатели във всички случаи това е достатъчно за надежден преход към режима на динамично спиране със самовъзбуждане.

Електродвигатели MTN512-6, 4MTN280M6, за които условието кс ≥ √(1 + 2х ‘2/хo) не е удовлетворен, са «невъзбудени». Това не означава, че такива двигатели не могат да работят в режим на динамично спиране със самовъзбуждане, но стойността на необходимия за тях допълнителен ток достига 50% от номиналния ток на статора. Това налага използването на специални NKU (контролни панели) за невъзбудени електродвигатели. …

Електрически двигател тип 4MTN280L10 с кс = √(1 + 2х ‘2/хo) е на границата на самовъзбуждане и всяка случайна промяна в параметрите може да наруши условието за самовъзбуждане. Следователно такъв двигател може да бъде класифициран и като невъзбудим.

Основните параметри, влияещи върху способността на електродвигателя да се самовъзбужда, е номиналното напрежение на ротора E2nom. Критичната стойност на E2nom, при която самовъзбуждането не възниква без голям захранващ ток, трябва да се приеме като 300 V.

Тази характеристика на режима на динамично спиране чрез самовъзбуждане е взета предвид от завода Dynamo и Sibelektromotor PO при разработването на серия от 4MT кранови електромотори в началото на 80-те години на миналия век.

По -специално, стойността на E2nom за някои електродвигатели е намалена в сравнение с предишната серия MT, за да се направят двигателите възбудими.

Например, за електродвигателя 4MTN225L6, широко използван в електрическото задвижване на кулокранове, E2nom беше намален в сравнение с двигателя от предишната серия MTN512-6 от 340 на 290 V, което направи двигателя самовъзбуден. По -късно ОАО „Сибелектромотор” започва производството на електродвигател 4MTM225L6 със същите параметри.

С течение на времето електрически двигатели с подобна цел започнаха да се произвеждат от други производители.

Заводът за строителство на кранове Ржевски произвежда електрически мотор MKAF225L6, Сибирската електротехническа компания — електрическият мотор 4MTM225L6 PND. Въпреки външния вид, различен от прототипа, свързан с технологичните възможности на всеки от производителите, всички тези електродвигатели имат еднакви електрически параметри и монтажни размери и са напълно взаимозаменяеми.

Разликата в наименованията на двигателите позволява на потребителя да направи информиран избор на един или друг производител, ръководен от собствените си предпочитания, цена, срок на доставка и т.н. И в същото време бъдете напълно сигурни, че подмяната на електродвигател на един производител на кран с електродвигател на друг производител няма да доведе до неизправност на крана или авария.

Въпреки това през последното десетилетие на вътрешния пазар се появиха електродвигатели от различни производители, чиято марка точно възпроизвежда марката на „оригиналния“ електродвигател, произведен от АД „Сибелектромотор“. Може да се предположи, че произходът на електродвигателите е свързан с големия източен съсед на страната ни. Цената им е малко по -ниска от тази на традиционните производители, така че интересът към тях от доставките на предприятия е разбираем.

По този начин, като поръчате електродвигател за монтаж на произведен кран или замените повреден електродвигател на кран с работещ, можете да получите електромотор на неизвестен производител, с E2nom, различен от прототипа на електродвигател.

Ситуацията донякъде напомня за началото на 90 -те години, когато няколко поп групи със същото име обикаляха страната по едно и също време.

Да припомним още веднъж, че съотношението E2nom / I2nom е най-важният параметър на двигател с навит ротор, влияещ върху избора на пускови резистори, оборудване на реле-контактор и, както бе споменато по-горе, при условие на самовъзбуждане на електродвигателя.

Често обаче няма изобщо данни за ротора на табелките с данни за клонирани двигатели. Ето един пример:

Ориз. 3. Табела с името на асинхронен двигател на крана с ротор

Между другото, този електродвигател имаше «правилната» стойност E2nom, само че сега трябваше да се определи емпирично.

В каталозите на други производители за електродвигателя 4MTM225L6 е посочена стойността E2nom = 340 V, т.е. възбуденият двигател се превърна в невъзбуден. Последицата от използването на такъв електродвигател като част от електрическо задвижване с динамично спиране със самовъзбуждане е спад в натоварването и разделяне на електродвигателя с механично разрушаване на намотките на ротора и статора.

Точно тази картина авторът наблюдава наскоро в едно от най-старите руски машиностроителни предприятия, където е доставен нов мостови кран с клониран електродвигател от типа 4MTM225L6 с E2n = 340 V. Само по късмет случай хората не страдат. Освен това собственикът на крана възстановява двигателя три (!) Пъти след избягване.

Друг производител на електродвигатели-клонинги, очевидно многократно срещащи подобни аварии, сега произвежда два електродвигателя под една и съща марка (!). Единият с E2nom = 340 V, другият с E2nom = 264 V е даден в каталога с бележка: „за кранове от тип KB“, т.е. кулокранове.

Такъв двигател наистина е най-широко използван на кулокранове, но се инсталира и на мостови кранове. Така че можете да чуете диалога между Доставчика и Клиента: „За какъв кран се нуждаете от двигател? За настилката. След това вземете този (E2nom = 340 V). » А в задвижването на електрическите подемници има контролен панел с динамично спиране със самовъзбуждане. Резултатът е описан по -горе.

В същото време никой не казва, че тези електродвигатели са дефектни или ненадеждни и не могат да се използват на кранове. Колкото повече избор на пазара, толкова по -добре. Както се казва, има повече добри и различни двигатели. Просто тяхната марка подвежда потребителя, което може да бъде изпълнено с опасни последици.

За да използвате електродвигател с параметри на ротора, различни от прототипа, трябва:

• Измерете E2nom, когато роторната верига е отворена и намотката на статора е свързана към мрежата;

• Въз основа на измерения E2nom, изчислете, изберете и поръчайте баластни резистори;

• Изберете от каталога контролен панел за електродвигатели без възбуждане и го поръчайте.

Или просто можете да попитате за стойността на E2nom, преди да поръчате двигател, който привлича с цената си и конкретно да се споразумеете за това в договора. Това обаче не изключва измерването на E2nom по време на входящото управление на поръчания двигател.

Обобщавайки горното, можем да направим следните изводи:

• В електрическото задвижване на битови кранове на базата на електродвигатели с фазов ротор широко се използва динамично спиране със самовъзбуждане. В експлоатация са десетки хиляди такива електрически задвижвания. Издаването им продължава и в момента.

• За да работи в режим на динамично спиране със самовъзбуждане, електродвигателят трябва да има определено съотношение E2nom / I2nom.

• Основното условие за самовъзбуждане на електродвигател с навит ротор е стойността на E2nom ≤ 300 V.

• Използването на електродвигатели с E2nom> 300 V с табла за управление, предназначени за възбудени електродвигатели, може да доведе до падане на товара и разрушаване на електродвигателя.