Литература -->  Изомерия в производственном цикле 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [ 23 ] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163

Перемножая эти равенства, получаем:

&с fm

Ш Jn

Если разделить линию fn на 100 частей, то отрезок fm дает значение скольжения s в %. Таким способом моясно легко определить скольжения, соответствующие различным точкам круговой диаграммы. Точка С соответствует скольжению s=l, точкаН-скольжению s=+ оо и точка О-скольжению s=0. Скольжение и точка круговой диаграммы К, соответствующие М аз:, получаются проведением касательной ор к кругу параллельно линии ОН, соединяющей точки s=0 и s = 4; оо. Точка F, соответствующая максимальной мощности даоа; получается проведением касательной rs параллельно линии ОС.

и) Определение кпд из круговой диаграммы. Продолжаем линию СО до пересечения с осью абсцисс ОХ в точке t и проводим через эту точку линию и перпендикулярно к линии 00 , т. е. в данном случае параллельно оси ординат ОТ. Проводим линию Ы параллельно оси абсцисс ОХ и продолжаем линию Ш и 1С до пересечения с линией Ы в точках кий.

Тр-к tec подобен тр-ку ild, поэтому 4 = = .

te Id

Тр-к tDe подобен тр-ку tlk, поэтому - =

De ti

Перемножая эти равенства, получаем ?=.4,

Пе Id

откуда

Id-Ik Ре-сё Dc

Id Id De De Если разделить линию Id на 100 частей, то отрезок kd даст значение кпд в %. Точка i! соответствует п=0, точка h, получаемая на продолжении касательной, к кругу из точки t, соответствует Vmax-

к) Влияниесопротивленияро-тора на начальный момент. Начальный момент выражается вектором СБ (фиг. 17). Если отложить от точки о параллельно оси абсцисс сумму Xi + + Xz (фиг. 18) и от конца этого отрезка восставить пер-пендикуляр,то продолжения линий ОН и 0(7 отсекут

на нем отрезки SQ и QL, равные в том же масштабе сопро-Фиг. 18. тивлениям Eg и R.

При увеличении вторичного сопротивления с помощью введения добавочного сопротивления Ro, точка короткого замыкания перемещается вверх по кругу, благодаря чему возрастает и начальный момент. Если увеличить сопротивление Еа. до значения, равного ST, то точка короткого замыкания станет в положение 1С опрокидывающего момента М ах,

/ /

>Rd

\ L

И двигатель будет пускаться в ход при максимальном вращающем моменте.

5. Асинхронный генератор. Асинхронная машина работает от точки короткого замыкания s= 1,0 до точки холостого хода s=0 в режиме двигателя. Если при помощи постороннего двигателя увеличить ее скорость выше синхронной, то в этом случае ротор будет вращаться скорее по.тя с отрицательным скольжением s< О, благодаря чему изменяется направление тока в проводниках ротора и машина переходит в режим работы генератора. В данном случае изменяется знак вторичного тока Jg, компенсируемого гл. обр. активной составляющей первичного тока, поэтому двигатель продолнает работать с отстающим cos (р, получая намагничивание из сети. Круговая диаграмма (фиг. 19) щ


Фиг. 19.

В нижней своей части выражает область работы асинхронной машины в качестве генератора. Скольжение в этом случае получается графически на продолжении линии /п влево от точки /, при чем масштаб для скольжений остается прежний, но они должны считаться отрицательными. Мощность на валу выражается отрезком Dc, а полезная мощность, отдаваемая в сеть, отрезком Ве. Кпд

выражается отношением = . Для полу-

чения кпд из графическ. построения нужно провести линию Id параллельно линии ОС, соединяющей точки s = 1,0hs=0, до пересечения с линией tV и осью абсцисс. Если разделить линию idна 100 частей и провести через конец вектора тока D линию Dtk до пересечения с линией Id, то отрезок kd даст кпд в %.

Асинхронные генераторы находят применение на небольших ветросиловых и гидроэлектрических станциях, т. к. пуск в ход их чрезвычайно прост и не требует синхронизирующих устройств. Кроме того, свойство асинхронного двигателя переходить в режим генератора при вышесинхронной скорости используется для рекуперации энергии на электрич. ж. д. при тяге трехфазными двигателями, а также при подъемных устройствах. Преимуществом асинхронного генератора по сравнению с синхронным является его простота и дешевизна, но недостатком является работа с отстающим cos <р,т. к. асинхронный генератор намагничивается той же самой сетью, к-рой он отдает энергию. Последний недостаток м. б. преодолен при применении к асинхронному генератору трехфазного возбудителя (см. далее-о фазовых



компенсаторах), благодаря чему генератор может работать не только при cos 9? = 1, но даже и при опережающем cos 9?.

6. Электрический тормоз. Если вращать асинхронный двигатель против направлетия вращения поля (s > 1,0), то он будет работать в режиме электрич. тормоза, поглощая электрическую энергию, подведенную из сети, и механич. энергию, подведенную к его валу. На круговой диаграмме эта область работы выражается отрезком круга между точками С и Н, со скольжением s=l,0 и s =±00 (фиг. 17, 18 и 19). Для какой-либо точки D (фиг. 19), находящейся в области тормозного режима,подведенная электрич.мощность выражается отрезком De, момент на валу- отрезком Db и мощность, подведенная к валу механич. путем,-отрезком Dc. Если при помощи увеличения вторичного сопротивления перевести точку со скольжением s=l,0 в точку (фиг. 18), то при скольжении, соответствующем точке К, двигатель будет развивать наибольший тормозящий момент.

Электрич. тормоз находит себе применение, напр., при тормояении подъемных механизмов при спуске груза или для быстрых остановок мощных двигателей с маховиком, для чего переключением двух фаз первичной цепи можно заставить двигатель вращаться против поля.

7. Точная круговая диаграмма. Приближенная круговая диаграмма не содержит в себе особо значительных погрешностей и дает достаточно точный результат при применении ее к хорошим двигателям с относительно небольшим намагничивающим током и не слишком значительн. реактивными сопротивлениями 1 и Жг. Неточность этой диаграммы, однако, становится заметной при применении ее к мелким двигателям (напр. до 1 kW), у к-рых эти величиныстановятся относительно большими, благодаря чему центр круговой диаграммы О получается не на линии ОЕ, а несколько выше. Если исходить из точной эквивалентной схемы (фиг. 7), то конец вектора тока и в этом случае описывает окружность.

Существуют различные способы для построения точной диаграммы, напр. Оссана (Ossana), Лакура (La Cour) и др., но они отличаются значительной сложностью, не оправдываемой повышением точности получаемых результатов. Если при построении исходить из данных опыта холостого хода и короткого замыкания, то в этом случае производится автоматически правильно учет влияния намагничивающего контура по схеме фиг. 7, и поэтому отпадают затруднения, связанные с применением .приближенной схемы фиг. 15. По этим опытам, векторы тока 2ои4. строятся след. обр. (фиг. 20). Соединяют концы этих векторов линией ОС и в ее середине Р восставляют перпендикуляр F0 . Соединяют точки О и С прямой и из середины М дуги КО проводят линию МО параллельно оси абсцисс О X до пересечения с линией F0 в точке О , которая и будет центром круга, проходящего через точки О и О. При таком построении центр круга, по сравнению с фиг. 17, лежит выше линии ОЕ. Это построение достаточно точно, если

Щ ж х&х. Дальнейшее построение весьма сходно с приведенным выше построением для приближенной диаграммы.

Полезная мощность выражается отрезком Dc , параллельным касательной к кругу в точке О, наклоненной вследствие повышения центра О к вектору напряжения Vi. Для нахождения точки круга со скольжением s=±oo опускают перпендикуляр из точки

С для s=l,0 на ось абсцисс и отрезок С А делят на части СВ и В А, пропорциональные El и Eg. Продолжение линии ОВ пересекает круг в точке Н со скольжением s= ±оо. Момент врашения определяется отрезком Db, параллельным касательной Of. Первичная мощность выражается отрезком De . Скольжение и кпд определяются в точной диаграмме подобным же образом, как и в приближенной, с той разницей, что линии Of


Фиг. 20.

и (1, параллельные оси ординат на фиг. 17, в точной диаграмме фиг. 20 д. б. параллельны касательной к кругу в точке О холостого хода при s=0.

8. Пуск в ход асинхронных двигателей. В на-

чальный момент пуска в ход cos 99 2 = ----

относительно весьма невелик, так как Жа в несколько раз больше Eg. Несмотря на то, что при пуске в ход ток в несколько раз больше нормального, вращающий момент получается непропорционально малым по сравнению с кратностью пускового тока. Введением добавочного сопротивления Е, при пуске можно одновременно уменьшить пусковой ток и увеличить cos 9? и пусковой момент. Если Rz+Rd. то, согласно формуле (26), пусковой момент достигает максимального значения при снижении пускового тока приблизительно на 40%. После того как двигатель пришел во вращение и s<l,0, величина Ей. уже не соответствует значению М,пах. Поэтому Еа. при уменьшении скольжения S нужно непрерывно уменьшать, поддерживая, согласно ф-ле (26),соотношение Е. = sx-Rz- Непрерьшное изменение Е. в двигателе с кольцами достигается лишь посредством жидкостных реостатов, при применении же металлич. реостатов изменение Еа. производится ступенями. В случае ступеней при пуске-момент достигает значения Moar и затем начинает снижаться. После выключения 1Ш.кой-либо ступени сопротивления он




Фиг. 21.

снова резко возрастает до М у., затем снова снижается и т. д. Фазовая обмотка ротора трехфазного асинхрон. двигателя выводится на контактные кольца 81,8 nSc наложенными на них щетками Bi, В2 и В к к-рым присоединяется пусковой реостат с добавочными сопротивлениями R, Rn R (фиг. 21).

9. Включение и выключение асинхронных двигателей. Асинхронные двигатели присоединяются к сети включением трехполюсно-то рбильника, без добавочных сопротивлений в статоре. Если ротор имеет фазовую обмотку, то сначала полностью вводят пусковой реостат ротора и затем, после включения статора, уменьшают сопротивление ротора до полного замьитния его накоротко. Для уменьшения сопротивления вторичной цепи при работе и уменьшения потерь на трение щеток о контактные кольца обыкновенно двигатели имеют приспособления для замыкания накоротко ротора на ходу, после чего щетки поднимаются. В высоковольтных двигателях с напряжением выше 3 ООО V усиливается изоляция первых витков, соединенных с выходными зажимами, т. к. при включении напряжение распространяется по обмотке не мгновенно, а с нек-рой конечной скоростью; поэтому первый виток в момент включения может получить полное напряжение, в то время как при нормальной работе напряжение распределяется равномерно между всеми витками.

В отличие от обычных двигателей, для защиты высоковольтных двигателей при включении применяют ступенчатые выключатели, при помощи к-рых между сетью и статором предварительно включается омическое или реактивное сопротивление, к-рое затем замыкается накоротко. Кроме того, до включения статора нужно ввести в ротор полное сопротивление пускового реостата, к-рый поэтому, в случае высоких напряжений, обычно делается без холостого контакта. При выключении Двигателя сначала вводится все сопротивление пускового реостата, после чего уже отключается от сети статор. Благодаря этим мерам уменьшаются перенапряжения в обмотке статора.

Если ротор имеет короткозамкнутую обмотку, выдерживающую пусковой ток при полном напряжении, то он включается в сеть простым включением статора. В момент включения вращающееся поле двигателя создается не мгновенно, а путем нек-рого переходного режима. В период этого переходного режима получается неподвижное поле Ф , которое затухает согласно ур-ию:

Ф = -Фе-°*, (42)

-амплитуда вращающегося поля и

- равна постоянной времени кривой затухания. В момент включения f= О, и поэтому Ф = -Ф, т. е. неподвижное поле равно амплитуде вращающегося поля Ф. Если пустить двигатель в ход, выключить и затем снова включить его статор при почти полной скорости ротора, то в этом случае

поле Фп индуктирует в роторе ток, силою

(43)

Ток ротора


Ток статора

Фиг. 22.

где V,-первичное напряжение, приведенное к вторичной цепи. Если приведенные сопротивления Ri и приблизительно равны сопротивлениям Ri и Хх, то толчок тока будет приблизительно в два раза больше, чем при нормальном

коротком замыкании. На фиг. 22 представлены осциллограммы тока ротора и статора при таком включении.

iO. Особые способы пуска короткозамкнутых двигателей, а) Переключение со звезды на треугольник(фиг.23). При нормальной работе 3 фазы соединяются в тр-к, а при пуске в ход они с помощью переключателя 17 соединяются на звезду. Благодаря этому напряжение на концах каждой фазы и ток в ней уменьшаются в отношении 1: t/3, Т.к. пусковой момент, согласно ф-ле (24в), пропорционален квадрату потока Ф, то при звезде он получается в три раза меньшим, чем при тр-ке; сила тока из сети при звезде получается также в три раза меньшей, чем при тр-ке. Этот способ дает возможность переключением на звезду при малых нагрузках получить более благоприятные условия работы двигателя в отношении кпд и cos 9?, чем при тр-ке (см. далее-о регулировании скорости Ц31ценением частоты и напряжения).

б) Пуск в ход при помощи ав-тотрансформато-р а. Автотрансформатор (фиг. 24) дает воз-

1°)

Фиг. 23.

Фиг. 24.

можность, подобно переключателю со звезды на тр-к, уменьшать одновременно пусковой ток и момент; но, в то время как первый имеет определенное отношение между величинами пускового и рабочего положений, автотрансформатор позволяет изменять это отношение произвольным образом. Назовем через 1д силу тока в статоре, а через Д и Fi-силу тока и напряжение сети. Фазовое напряжение на зажимах двигателя при пуске д. б. равно

F = F,.Jj, (44)

где1 .-сила тока короткого замыкания при напряжении Fi- При отсутствии потерь

3FiJi cos <р, = 3 (Fi la cos ip, , (45)

откуда Ii = 4 (46)

Задаваясь значением одной из величин тока



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 [ 23 ] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163