Влияние величины напряжения сети на устойчивость электропривода. Опрокидывание электродвигателя

Рассмотрим влияние напряжения сети на устойчивость электропривода переменного тока.

При глубоких провалах напряжения сети работа асинхронного двигателя становится неустойчивой – двигатель может опрокинуться.

Под опрокидыванием понимают аварийный режим асинхронного двигателя; при котором он останавливается или реверсирует. Условие опрокидывания такое:

М' < М ,

где М' - критический момент двигателя при пониженном напряжении;

М - статический момент механизма.

Иначе говоря, опрокидывание наступит, если критический момент двигателя станет меньше статического момента механизма.

Напомним, что критический момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения:

М = с ,

где U и f - соответственно напряжение и частота тока питающей сети.

Отсюда следует, что при допускаемом Правилами Регистра провале напряжения

сети, равном 15% ( U' = 0,85U ) , новое, пониженное значение критического момента составит

М' = М = ( 0,85 ) М = 0,7225 М ≈ 0,7 М .

Последствия опрокидывания зависят от характера статического момента механизма, а именно:

1. при реактивном статическом моменте двигатель останавливается и переходит в режим стоянки под током (насосы, вентиляторы);

2. при активном статическом моменте двигатель вначале останавливается, затем реверсирует и под действием веса груза начинает разгоняться с возрастающей скоростью в направлении на спуск (грузоподъемные механизмы и якорно-швартовные устройства).

Рис. 8.11. Переходные процессы при опрокидывании двигателя: а – при реактивном статическом моменте (насос, вентилятор); б – при активном статическом моменте (лебедка, брашпиль).

Рассмотрим процесс опрокидывания двигателя при реактивном статическом моменте исполнительного механизма (рис. 8.11, а). До провала напряжения двигатель работает на естественной механической характеристике (ЕМХ), в точке А с постоянной скоростью ω .

При провале напряжения двигатель переходит из точки А на ЕМХ в точку В на искусственной механической характеристике ( ИМХ ). Скорость электродвига­теля не успевает измениться вследствие инерции движущихся частей электропри­вода, поэтому в точке В скорость такая же, как и в точке А.

Поскольку в точке В момент двигателя М меньше момента механизма М , двигатель начинает уменьшать скорость до точки С. В этой точке критический (максимальный) момент двигателя М ' < М , поэтому двигатель продолжит уменьшать скорость до точки Д.

В точке Д двигатель остановится и будет стоять под током с моментом короткого замыкания М до тех. пор, пока не сработает тепловая защита.

Рассмотрим процесс опрокидывания двигателя при активном статическом моменте исполнительного механизма. Механизмы с активным статическим моментом (грузовые лебёдки, брашпили) при опрокидывании реверсируют под действием веса груза или якоря (рис.8.11,б).

В случае провала напряжения судовой сети переходный процесс сначала протекает так же, как в случае с реактивным статическим моментом. Однако после перехода двигателя в точку Д, двигатель не остановится, а сразу реверсирует и разгоняется в обратном направлении (точки F , F , F ).

Поскольку знак электромагнитного момента двигателя не из­менился, т.е. направлен в сторону подъёма груза, двигатель перейдёт в режим тормозного спуска и будет стараться уменьшить скорость спуска груза.

Однако при этом скорость спуска груза будет непрерывно увеличиваться. Это объясняется тем, что величина тормозного электромагнитного момента двигателя по мере перехода из точки F в точку F и далее в точку F непрерывно уменьшается (М < М < М ) а величина активного статического момент не изменяется и направлена в сторону спуска груза.

Если электродвигатель своевременно не отключить от сети и не затормозить механическим тормозом, такой режим приведёт к аварии.