Константин Васильевич Лотоцкий
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
И ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
*** 1964 ***
|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) Когда при пуске нужно получить большие значения пускового момента и уменьшить пусковые токи, применяют асинхронные электродвигатели с фазным ротором.
Постоянный ток для электропривода в сельском хозяйстве не применяют из технико-экономических соображений, так как асинхронные электродвигатели переменного тока более дешевы и просты в эксплуатации. Электродвигатели постоянного тока в сельском хозяйстве можно встретить, например, на электрокарах. Синхронные электродвигатели применяют в электроприводах, требующих мощности 200 и больше кет. Б сельском хозяйстве находят широкое применение однофазные электродвигатели мощностью до 5 кет. Применять однофазные электродвигатели больших мощностей экономически нецелесообразно. Самым распространенным и удобным в сельском хозяйстве является напряжение 380/220 в, которое и является основным для электропривода сельскохозяйственных машин. При этом на линейное напряжение 380 в подключают электродвигатели, а на фазное напряжение 220 в подключают осветительные и бытовые электроприборы, а также однофазные электродвигатели. Выпускаемые теперь асинхронные электродвигатели серии А2 рассчитаны на напряжение 380/220 в или 657/380 в. Это дает возможность для работы соединять нормально обмотки в треугольник, а пуск производить при соединении обмоток в звезду в сетях 380/220 в. При использовании синхронных электродвигателей преимущественно для насосных станций находят применение более высокие напряжения 3000 и 6000 в. Другие напряжения в сельском хозяйстве, как правило, не применяют. § 3. Выбор электродвигателя с учетом влияния маломощных источников энергоснабжения Основным недостатком асинхронных короткозамкнутых электродвигателей является значительная величина пусковых токов, вследствие чего происходят значительные колебания напряжения, особенно в электрических сетях небольшой мощности. При этом вращающий момент асинхронных электродвигателей, подключенных к этой сети, изменяется пропорционально квадрату напряжения сети, вследствие чего снижается их скорость. Увеличение скольжения работающих электродвигателей приводит к еще большему увеличению потребляемого из сети тока и к дополнительной потере напряжения в сети. Согласно «Правилам устройства электроустановок», допускается снижение напряжения на 40% номинального напряжения сети при пуске в ход асинхронного коротко-замкнутого электродвигателя во всех случаях, когда начальный момент приводимого механизма не превышает х/3 номинального момента электродвигателя. Это положение может быть отнесено к приводам центробежных насосов, вентиляторов, а также к приводам с ременной передачей. При пуске указанных выше электродвигателей напряжение на зажимах остальных работающих электродвигателей не должно снижаться больше чем на 20% номинального напряжения сети. Поэтому выбор максимально допустимой мощности короткозамкнутого электродвигателя по условиям его пуска от сети малой мощности сводится к расчету потери напряжения на зажимах электродвигателя при пуске, что подробно рассматривается в курсе электрических линий и сетей. § 4. Выбор скорости вращения электродвигателя и передаточного отношения Диапазон скоростей рабочих органов сельскохозяйственных машин очень большой. Числа оборотов их рабочих шкивов изменяются от 40 об/мин до 6000—8000 об/мин. Только у незначительного числа сельскохозяйственных машин (насосов, вентиляторов и др.) число оборотов их рабочих шкивов совпадает со стандартными числами оборотов асинхронных электродвигателей, что позволяет осуществить непосредственное соединение их с электродвигателями на одном валу при помощи соединительных муфт. Это самый лучший вид соединения, который хледует предпочесть другим. В остальных случаях применяют ременную передачу, допускающую передаточное отношение не более 5 при строгом соблюдении минимального расстояния между осями валов, или клиноременную (текстропную) передачу, допускающую передаточное отношение до 10. Для особо тихоходных машин применяют контрприводы или редукторы. Самым распространенным асинхронным электродвигателем для привода сельскохозяйственных машин является двигатель на 1500 синхронных оборотов в минуту. § 5. Выбор электродвигателя по конструктивным особенностям и условиям окружающей среды Выбирая двигатель по конструктивным особенностям, исходят из способов его соединения с рабочей машиной, способов защиты его от окружающей среды и охлаждения. При непосредственном соединении или при соединении электродвигателя с рабочей машиной ременной передачей выбирают горизонтальное исполнение на лапах, а при клиноременной передаче может быть применен также двигатель вертикального исполнения на щитовых опорных подшипниках. Для отдельных машин или станков применяют электродвигатели фланцевого исполнения. Сельскохозяйственные помещения классифицируют следующим образом: 1) заведомо сухие; 2) сухие; 3) сырые; 4) особо сырые; 5) содержащие пары аммиака; 6) опасные в пожарном отношении. По способу защиты от окружающей среды различают электродвигатели открытые, защищенные, или полузакрытые, и закрытые. Закрытые электродвигатели подразделяются на закрытые не герметически, закрытые герметически и закрытые взрывобезопасные. По способу охлаждения электродвигатели делятся на следующие типы: 1) с естественным охлаждением; 2) с самовентиляцией; 3) с наружной самовентиляцией или с охлаждающим кожухом; 4) с посторонним охлаждением. При выборе типа электродвигателя необходимо пользоваться каталогами, издаваемыми Центральным институтом научно-технической информации электропромышленности и приборостроения. 1 Как выбрать электродвигатель при постоянной по величине длительной нагрузке? 2 На какой ток и на какое напряжение выбирают электродвигатели для сельскохозяйственного производства? 3 На какие скорости вращения выбирают электродвигатели для сельскохозяйственных машин? 4 Как выбирают электродвигатели по конструктивным особенностям и по условиям окружающей среды? Глава XLII КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ И СПОСОБЫ ЕГО УЛУЧШЕНИЯ § 1. Причины низкого коэффициента мощности в электроустановках Асинхронные электродвигатели и трансформаторы потребляют реактивную мощность из сети. Коэффициент мощности незагруженного электродвигателя составляет величину порядка 0,1—0,2. Коэффициент мощности силового трансформатора при холостом ходе снижается примерно до такой же величины. Наиболее резкое снижение коэффициента мощности трансформаторов наблюдается в том случае, когда нагрузка трансформаторов снижается больше чем на 40% номинальной. Сварочные трансформаторы при работе имеют низкие значения коэффициента мощности, порядка 0,3—0,4, вследствие того, что большое количество времени они находятся в режиме холостого хода. Как известно из электротехники, линейный ток в трехфазной сети равен ... Как видно из этой формулы, величина тока, забираемого из сети, обратно пропорциональна величине коэффициента мощности (cos ф). Низкие значения коэффициента мощности в электроустановках приводят к увеличению потерь электроэнергии на нагрев проводов электрических линий, а также обмоток статоров синхронных генераторов и трансформаторов. Вследствие загрузки реактивными токами линий, трансформаторов и генераторов снижается величина коэффициента использования установленной мощности электроустановки и их к. п. д. При этом увеличиваются колебания напряжения у потребителей. Коэффициент мощности в сельских электроустановках изменяется от 0,6 до 0,9 в зависимости от сезона года и времени суток. Наименьшие значения приходятся на летнее время в дневное время суток, когда величина активной — осветительной нагрузки наименьшая. § 2. Способы улучшения коэффициента мощности Коэффициент мощности повышают естественным способом и искусственной компенсацией. К естественным способам относятся следующие. 1. Правильный выбор асинхронных электродвигателей в соответствии с потребностью рабочих машин и их режимов, не допуская излишних запасов мощности. Асинхронные двигатели работают с наилучшим к. п. д. и коэффициентом мощности при их загрузке на 75—100% их номинальной мощности. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют более высокий коэффициент мощности, чем двигатели с фазным ротором. Электродвигатели на шариковых подшипниках имеют более высокие значения коэффициента мощности, чем двигатели на подшипниках скольженйя, так как у них зазор между сталью статора и ротора меньше, чем у двигателей с подшипниками скольжения. При выборе электродвигателей следует отдавать предпочтение высокооборотным двигателям, так как у них коэффициент мощности выше, чем у двигателей с малым числом оборотов, в связи с тем, что при увеличении числа пар полюсов возрастают магнитные потоки рассеяния. 2. Замена не полностью загруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности. Если нагрузка на электродвигатель составляет около 70% его номинальной мощности, то заменять его двигателем меньшей мощности нецелесообразно. 3. Ограничение холостого хода асинхронных электродвигателей и сварочных трансформаторов. С этой целью предусматривают устройство для автоматического отклю- чения электродвигателей и сварочных трансформаторов на период, когда не ведется сварка. Установка ограничителей холостого хода на станках экономически целесообразна в тех случаях, когда длительность межоперационного периода больше 10 сек. 4. Переключение обмотки статора незагруженного асинхронного электродвигателя с треугольника на звезду, если обмотки нормально соединены в треугольник. Применяют этот способ в том случае, когда нагрузка на электродвигатель меньше 35% его номинальной мощности. 5. Замена неза1руженных трансформаторов трансформаторами меньшей мощности. Такая замена вполне целесообразна в том случае, когда нагрузка на трансформатор составляет меньше 30% его номинальной мощности. К искусственным способам улучшения коэффициента мощности относятся следующие. 1. Установка статических конденсаторов. Конденсаторы могут быть установлены у электродвигателей или возле щитов в цехах и на подстанциях. При индивидуальной компенсации, когда конденсаторы устанавливают непосредственно у двигателей, от реактивных токов разгружают всю питающую распределительную сеть и трансформаторы электроустановки. Это самый совершенный способ, но он требует значительных затрат. В большинстве случаев применяют групповую компенсацию, когда батареи конденсаторов присоединяют к групповому распределительному щиту. 2. Использование синхронных генераторов и синхронных двигателей в качестве компенсаторов. В сельском хозяйстве синхронные компенсаторы непосредственно не применяют, так как они выпускаются на большие мощности (15—30 тыс. квар). Для этих целей используют синхронные генераторы, работающие вхолостую с перевозбуждением, или синхронные двигатели, работающие с перевозбуждением и не несущие нагрузки или нагруженные не на полную мощность. 3. Синхронизация асинхронных двигателей. Для этой цели применяют асинхронные двигатели с фазным ротором. Двигатель пускают в ход, как обычно, пусковым реостатом, а затем переключателем П включают постоянный ток в обмотку фазного ротора (рис. 309), при этом двигатель втягивается в синхронизм и работает как синхронный. |
