Торможение электродвигателя постоянным током

Технические характеристики электромагнитных тормозов

Электродвигатели с тормозами постоянного тока дополнительно комплектуются выпрямителями с 4-мя или 6-ю контактами. Схемы подключения электромагнитных устройств бывают 2 типов после отключения питания:

  1. Переключение на стороне переменного тока

При подобном переключении магнитное поле спадает медленно, как следствие тормоз срабатывает медленнее и вследствие этого медленнее растет тормозной момент. Такой способ переключения применяется там, где нет необходимости в быстром срабатывании тормоза.

  1. Переключение на стороне постоянного тока

В такой схеме переключение происходит между выпрямителем и электромагнитом, магнитное поле редуцируется с высокой скоростью и тормозной момент быстро увеличивается. Скачки высокого напряжения, которые образуются как следствие такого подключения, приводят к искрению контактов выпрямителей, однако они не наносят ущерба оборудованию, так как выпрямители оснащены защитными средствами. Такое подключение применяется там, где нужно позиционирование привода, а так же большое количество переключений.

Инструкцию по подключению, эксплуатации и обслуживанию электродвигателей с электромагнитным тормозом вы можете получить на свою электронную почту, направив нам запрос на адрес info@uesk.org

Торможение двигателей постоянного тока

Виды электрического торможения. Электрические двигатели, как правило, используют не только для вращения механизмов, но и для их торможения. Электрическое торможение позволяет быстро остановить механизм или уменьшить его частоту вращения без применения механических тормозов.

Различают три вида электрического торможения двигателей постоянного тока: 1) рекуперативное торможение — генераторное торможение с отдачей электрической энергии в сеть; 2) динамическое или реостатное торможение — генераторное торможение с гашением выработанной энергии в реостате, подключенном к обмотке якоря; 3) электромагнитное торможение — торможение противовключением.

Во всех указанных режимах электромагнитный момент М воздействует на якорь в направлении, противоположном и, т. е. является тормозным.

Рекуперативное торможение. Двигатель с параллельным в озбуждением переходит в режим рекуперативного торможения при увеличении его частоты вращения и выше п0 = U/ceФ. В этом случае ЭДС машины становится больше напряжения сети и ток согласно (8.80) изменяет свое направление, т. е. двигатель переходит в генераторный режим. В этом режиме машина создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия отдается в сеть и может быть полезно использована.

В машине с параллельным возбуждением (рис. 8.71, а) механические характеристики генераторного режима являются продолжением механических характеристик двигательного режима в область отрицательных моментов.

Рис. 8.71. Схема и механические характеристики машины постоянного тока в двигательном и генераторном режимах.

Динамическое торможение. При этом виде торможения двигателя с параллельным возбуждением обмотку якоря отключают от сети и присоединяют к ней реостат Rдо6 (рис. 8.72, а) При этом машина работает как генератор, создает тормозной момент, но выработанная электрическая энергия бесполезно гасится в реостате. Регулирование тока Ia = Е/(ΣRa + Rдоб), т. е. тормозного момента М, осуществляют путем изменения сопротивления Rдоб, подключенного к обмотке якоря.


Рис. 8.72. Схема и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения.

Электромагнитное торможение. В этом режиме изменяют направление электромагнитного момента М, сохраняя неизменным направление тока из сети, т. е. момент делают тормозным. Последнее осуществляют так же, как и при изменении направления вращения двигателя — путем переключения проводов, подводящих ток к обмотке якоря (рис. 8.76, а) или к обмотке возбуждения. Чтобы ограничить значение тока в этом режиме, в цепь обмотки якоря вводят добавочное сопротивление Rдоб. Регулирование тока Ia = (U + Е)/(ΣRa + Rдоб), т. е. тормозного момента М, осуществляют путем изменения сопротивления Rдоб или ЭДС Е (тока возбуждения Iв). Механические характеристики в этом режиме для двигателей с параллельным и последовательным возбуждением показаны на рис. 8.76, б и в.

Рис.8.76. схема и механические характеристики двигателей в режиме электромагнитного торможения.

21.Универсальные коллекторные двигатели — это электродвигатели малой мощности последовательного возбуждения с секционированной обмоткой возбуждения, благодаря чему они могут работать как на постоянном, так и на переменном стандартных напряжениях примерно с одинаковыми свойствами и характеристиками. Такие электродвигатели используют для привода маломощных быстроходных устройств и многих бытовых приборов. Они допускают простое, широкое и плавное регулирование скорости.

По своему устройству эти двигатели отличаются от двигателей постоянного тока общего применения конструкцией статора, магнитную систему которого собирают из топких изолированных друг от друга листов электротехнической стали с выступающими полюсами, на которых размещают по две секции обмотки возбуждения. Эти секции соединяют последовательно с якорем и располагают по обе стороны от его выводов, что снижает радиопомехи от ценообразования на коллекторе под щетками, которое при питании двигателя от сети переменного напряжения особенно усиливается из-за существенного ухудшения условий коммутации.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Принцип действия электрического торможения основан на принципе обратимости электрических машин, согласно ему каждая машина может работать как электродвигателем, так и генератором, то есть переходить из двигательного режима в генераторный режим и обратно. Электрическое торможение подразделяется на рекуперативное и реостатное. Рассмотрим принцип действия электрического торможения на примере рекуперативного торможения.

РЕКУПЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

В тяговом режиме тяговый электродвигатель подключен к контактной сети. Он потребляет из нее электроэнергию и преобразовывает ее в механическую энергию. По его обмоткам протекает ток в направлении, указанном на рисунке 50. Ток, протекающий по обмотке якоря, создает магнитный поток. Он взаимодействуя с магнитным потоком главных полюсов, создает электромагнитные силы F , направление которых определяется Правилом левой руки. На проводник обмотки якоря, расположенный под северным полюсом действует сила F1, а под южным полюсом — F2. Эта пара сил создает электромагнитный вращающий момент Мвр, вращающий якорь по часовой стрелке с частотой n.

При переходе из тягового режима в режим “выбега” линейными контакторами тяговый электродвигатель отключается от контактной сети. Прохождение тока по его обмоткам прекращается и электромагнитные силы исчезают. Однако якорь, под действием накопленной кинетической энергии поезда, которая придвижении по спуску еще возрастает, вращается в прежнем направлении с частотой n (рис. 50, б).

Для перевода тягового электродвигателя в генераторный режим собирается схема рекуперативного торможения. Обмотка его главных полюсов отключается от обмотки якоря и подключаются к независимому источнику питания, которым является генератор АМ-Г преобразователя, а обмотка якоря подключается к контактной сети (рис. 50, в). Проводники обмотки якоря вращаются в магнитном поле главных полюсов и в них индуцируется э.д.с.

Рис.50. Переход тягового электродвигателя из режима двигателя в режим

генератора.

При уменьшении сопротивления резистора rр в цепи генератора АМ-Г, (точнее в цепи его обмотки главных полюсов) увеличивается его э.д.с., величина тока, протекающего по обмоткам главных полюсов тягового электродвигателя, и его э.д.с. .

При величине э.д.с. электродвигателя большей, чем величина напряжения контактной сети, от плюсового якорного зажима электродвигателя в контактную сеть начинает протекать ток, совпадающий по направлению с э.д.с.. Это свидетельствует о том, что тяговый электродвигатель перешел в режим генератора и этот ток является генераторным током или током рекуперации Iр. Направление тока в обмотке якоря, по сравнению с тяговым режимом, изменилось на противоположное, что привело к изменению направления электромагнитных сил F1 и F2, действующих на проводники обмотки якоря, и электромагнитного момента, созданного этими силами. Он направлен против часовой стрелки, т.е. против частоты вращения якоря и поэтому является тормозным моментом Мт. Чем больше величина тока рекуперации, тем больше этот момент (Мт = См Iр Ф), тем меньше частота вращения якоря и колесной пары.

Для обеспечения рекуперативного торможения должны быть выполнены следующие условия:

· тяговый электродвигатель последовательного возбуждения невозможно перевести в режим генератора. Для работы таких электродвигателей в генераторном режиме их необходимо перевести на независимое возбуждение. Для этого обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей отключаются от обмоток якорей и подключаются к зажимам якоря генератора преобразователя;

· направление тока возбуждения в обмотках возбуждения должно соответствовать направлению тока в режиме работы двигателем;

· суммарная э.д.с. всех тяговых двигателей работающих в режиме генератора должна быть больше напряжения контактной сети на 80-100 вольт;

· электровоз должен работать в замкнутом контуре, т.е. между контактной сетью и рельсовой цепью должен быть включен потребитель: тяговая подстанция, принимающая электроэнергию, или электровоз, работающий в режиме тяги.

· схема рекуперативного торможения должна обеспечивать стабилизацию величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

Дата добавления: 2015-12-22; просмотров: 858;

Электрическое торможение генераторов — Автоматическое противоаварийное управление

Оглавление

Автоматическое противоаварийное управление

Характер аварийных режимов в энергосистемах

Задачи противоаварийного управления

Характеристика эффективности противоаварийного управления

Средства противоаварийного управления

Отключение генераторов

Отключение нагрузки

Автоматическая частотная разгрузка

Деление энергосистемы

Электрическое торможение генераторов

Коммутационные воздействия в индуктивно-емкостных установках

Средства противоаварийного управления воздействием на момент турбины

Противоаварийная импульсная разгрузка турбины

Противоаварийное ограничение мощности турбины

Управления воздействием на момент турбины и отключение генераторов и электрическое торможение

Противоаварийная форсировка мощности турбины

ПА управления воздействием через систему возбуждения

Автоматическое повышение напряжения

Средства противоаварийного управления воздействием на изменение режима преобразовательных устройств

Управление мощностью передач и вставок постоянного тока

Управление преобразовательными устройствами FACTS

Примеры оценки эффективности и обоснования применения

Организация системы автоматического противоаварийного управления

Локальные устройства управления

Выбор и определение объема средств управления

Алгоритмы локальных устройств противоаварийного управления

Настройка и координация локальных устройств противоаварийного управления

Централизованное устройство противоаварийного управления

Структурная схема и алгоритмы устройств централизованного управления

Алгоритмы неадаптивной централизованной системы управления

Алгоритмы адаптивной централизованной системы управления

Иерархическая система противоаварийного управления

Основные положения алгоритма КСПУ

Координация на нижних уровнях иерархической системы управления

Страница 10 из 34

Такие средства управления, как ОГ, ОН, ДС, каждое в отдельности и в различных сочетаниях обеспечивают повышение уровня статической устойчивости в послеаварийных режимах и оказывают воздействие и на условия динамической устойчивости.
Согласно действующим в ЕЭС нормативам переходный процесс считается устойчивым, если выполняются условия динамической устойчивости и обеспечивается статическая устойчивость с коэффициентом запаса, не ниже нормативного, на всех фазах процесса вплоть до установления нового стационарного режима. С этих позиций объем управляющих воздействий ( АРу ), необходимый для обеспечения устойчивости, в общем виде представляется следующим образом:
(25)
в частности при использовании ОГ и ОН:
(26)
где— требуемое при данной аварийной ситуации для
обеспечения устойчивости сочетание объемов отключения генераторов и нагрузки— сочетание управляющих воздействий, требуемое
по условиям обеспечения динамической устойчивости;сочетание
управляющих воздействий, требуемое по условиям обеспечения нормативного запаса статической устойчивости в послеаварийном режиме.
При этом последнее сочетание в свою очередь определяется как максимальное по условиям квазиустановившегося режима и послеаварийного режима с учетом действия систем регулирования.
При слабо выраженном динамическом процессе, в частности, во многих случаях «простого перехода»: АРду не превышает ΔΡ . В этих случаях
формирование АРу на основе средств управления типа ОГ, ОН, ДС вполне оправдано, т.к. требуется корректировка режима на значительном интервале времени.
При глубоких динамических возмущениях, связанных с двух- и трехполосными короткими замыканиями вблизи шин одной из крупных электростанций, для сохранения устойчивости параллельной работы этой электростанции в первом цикле синхронных качаний может оказаться необходимым существенно большее управляющее воздействие, чем по условиям статической устойчивости, и тогда выбор по условиям (26) приведет к избыточному отключению генераторов и нагрузки в послеаварийном режиме. Практически возможны и такие аварийные ситуации, при которых для обеспечения устойчивости электростанции после глубокого аварийного возмущения необходимо отключить большую часть ее генераторов (отключение нагрузки в таких ситуациях обычно еще менее эффективно). Возврат избыточно отключенных генераторов и потребителей во многих случаях может быть осуществлен не ранее, чем через несколько минут (а иногда и часов).
Для преодоления указанных трудностей и противоречий были разработаны средства управления, обеспечивающие управляющие воздействия импульсного типа. К числу их относится и электрическое торможение генераторов (ЭТ), осуществляемое включением параллельно или последовательно специальных резисторов.
Параллельное включение резистора может осуществляться на шинах отдельных генераторов или на высоковольтных шинах электростанции (рис.11,а, б) специальным коммутирующим аппаратом. Сопротивление резистора ( Rx )

Рис. 11
выбирается из условия:
(27)

где иномш — номинальные значения напряжения генератора,
высоковольтных шин электростанции; Рном — номинальная мощность i-го генератора.

Во втором выражении (27) суммируются мощности генераторов, которые могут быть подключены к системе шин электростанции. В пределе это мощность всех генераторов электростанции и одна установка ЭТ на вес станцию. В качестве наиболее перспективного материала для резистора ЭТ в настоящее время рассматривается бетэл (электропроводящий бетон), конструкция из которого может быть установлена на открытой подстанции.
Коммутатор установки ЭТ должен обеспечивать собственное время как на включение, так и на отключение, не превышающее 0.03-0.05 с. При этом отсутствуют требования на отключение тока короткого замыкания.
Основная задача ЭТ состоит в предотвращении выпадения из синхронизма генераторов электростанции при интенсивном увеличении угла δ в первом цикле синхронных качаний. В схеме замещения включение на шины электростанции резистора ЭТ приводит очевидно к увеличению составляющей
, что эквивалентно снижению Рта . Одновременно несколько увеличивается и Z12, что обусловливает определенное уменьшение Ртэ.
Последнее при равной относительной мощности резисторов в меньшей мере проявляется при включении их на шины генераторов. Заметное влияние на изменение Ртэ и Ртэ оказывает регулирование возбуждения генераторов электростанции.
Для пояснения механизма воздействия ЭТ и определения требований к управлению включением-отключением резистора рассмотрим моментно-угловые характеристики рис.12, соответствующие рассматривавшемуся ранее случаю ослабления связи в результате отключения параллельной ЛЭП при коротком замыкании на ней. При достижении некоторого значения угла соответствующего моменту включения резистора ЭТ (рис.12,а). происходит скачкообразное изменение Рт и одновременно переход на новую моментно-угловую характеристику «г» с пониженным значением Рт.
При угле δотк резистор отключается и происходит возврат к исходному значению и характеристике «в». Условия устойчивости в первом цикле синхронных качаний согласно «правилу площадей» записываются в виде:
(28) *
* Момент включения для наглядности изображения принят с некоторой выдержкой времени после отключения к.з.

После отключения резистора развитие переходного процесса может иметь
различный характер в зависимости от значений δ и в момент отключения, которые в свою очередь при прочих равных условиях зависят от момента включения ( tвкл) и длительности торможения (tomк -tвкл).
При недостаточной длительности ЭТ после отключения резистора угол δ может превысить критическое значение, соответствующее точке 6, и произойдет нарушение устойчивости в первом цикле.
При избыточной длительности ЭТ произойдет нарушение устойчивости во втором цикле качаний. Для пояснения этого случая на рис. 12.б рассмотрен вариант отключения резистора при δотк <δβκл, т.е. после прохождения не только максимума угла δ, но и значения угла, при мотором было осуществлено включение. Реальная «площадь торможения» в этом случае определяется суммой:
В результате избыточного торможения угол δ и после отключения резистора будет продолжать уменьшаться до некоторого минимального значения, соответствующего точке 20 на моментно-угловой характеристике, после чего под действием разницы моментов РТ — Рт sin δ начнет вновь расти. При этом условия устойчивости последующего перехода определяются соотношением площадей: S19-20-21-19 < S21-6-21 , которое может и не выполняться.
На рис. 12,в представлены три варианта процесса δ = f(t) при одинаковых tотк и различных tomK : при t ‘отк процесс заканчивается переходом к новому устойчивому состоянию (I). Для обеспечения устойчивости должно соблюдаться условие:
tmin<omK <max. При этом значения tmin и tmax не являются постоянными и в каждом данном случае определяются аварийной ситуацией, т.е. исходной и
послеаварийной схемами, исходным режимом, видом и длительностью короткого замыкания, а также значением RT и моментом tвкл. Во всех случаях целесообразно до минимума снизить запаздывание при включении; т.к. во время короткого замыкания подключение резистора практически бесполезно, обычно стремятся осуществить включение в момент ликвидации короткого замыкания. Длительность включения резистора (tomк — tвкл) обычно не превышает 0.5-0.8 с, а реальный диапазон tmax+tmin может быть иногда на порядок меньшим.
Из сказанного ясно, что для достижения положительного эффекта требуется весьма точное управление ЭТ. В настоящее время разработаны несколько вариантов устройств управления, основывающихся как на программном управлении в зависимости от начальных условий, так и на управлении в зависимости от изменения режимных параметров (электрической мощности, угла, скорости его изменения и др.). При этом обычно изменяемым является время tomк, а tвкл принимается минимально возможным. Разработаны и более сложные системы управления, рассчитанные на неоднократное включение резистора для корректировки процесса после первого (избыточного по времени) включения.
Иной принцип управления должен быть использован при включении резистора последовательно в цепь генератора. При таком включении положительный эффект достигается в основном в течение времени короткого замыкания за счет выделения энергии, получаемой при протекании токов короткого замыкания через резисторы.
(29)
Пофазная оценка мощности (энергии) необходима, имея в виду несимметричные к.з. Значение WT изменяется в зависимости от вида и места короткого замыкания, обеспечивая определенный «автоматизм» в компенсации сброса мощности генераторов.
Из сказанного очевидно, что для реализации ЭТ при последовательном включении резистора необходимо обеспечить расшунтирование резистора на время короткого замыкания, что практически достижимо лишь при использовании бесконтактных (например, тиристорных) коммутаторов.
Преимущества последовательного включения резистора проявляются в некоторых особых случаях, например, в случае короткого замыкания вблизи ГЭС с капсульными гидрогенераторами, обладающими очень малой инерционной постоянной.
ЭТ может осуществляться также за счет включения резистора между нейтралью трансформатора и землей. Тормозной эффект возникает в несимметричных режимах (в частности при к.з.) за счет протекающих через резистор токов нулевой последовательности. В симметричных режимах ток через резистор не протекает, и потому резистор может быть включен постоянно, что является несомненным преимуществом этого способа. В то же время очевидно, что при наиболее тяжелом трехфазном коротком замыкании эффект торможения отсутствует.
Известны и другие способы торможения генераторов для компенсации кратковременного динамического возмущения при коротком замыкании.
Однако в настоящее время известны лишь отдельные случаи практического использования установок электрического торможения генераторов ввиду высокой стоимости этих установок.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *