Лекція 10 Синхронне обертання електроприводів
Синхронне обертання електроприводів застосовується в тому випадку, коли необхідно забезпечити однаковий або пропорційний закон руху декількох механізмів, які не мають механічного зв'язку. Така необхідність виникає в тих випадках, коли механічний зв'язок між окремими механізмами ускладнений або взагалі неможливий через велику відстань між ними або громіздкості конструкції (наприклад, у приводах розвідних мостів, шлюзових затворів і воріт, папероробних машин тощо). Механічний зв'язок у цих випадках замінюється електричним синхронним зв'язком — електричним валом. Системи синхронного обертання окремих механізмів часто дозволяють виконати машинний комплекс простіше, ніж системи механічного зв'язку.
Електрична синхронізація у електроприводів змінного струму досягається застосуванням як допоміжних машин, так і регулювального реостата в колі роторів виконавчих двигунів.
Схема електричного вала з допоміжними машинами (рис. 4.28) складається з головних двигунів М1 і М2, які приводять в обертання вали 1 і 2, та допоміжних машин М3 і М4 для синхронізації їх обертання. Головні двигуни — звичайно асинхронні, трифазного струму, які рівні за потужністю та мають однакові механічні характеристики. В якості допоміжних машин застосовують також асинхронні двигуни з фазним ротором тому, що вони конструктивно простіше синхронних і не вимагають джерела постійного струму для збудження. Потужність допоміжних двигунів залежить від переданого ними зрівняльного моменту і може бути рівною або менше потужності головних двигунів. Електрорушійні сили роторів допоміжних машин спрямовані назустріч один одному так, що якщо навантажувальні моменти Мст1 і Мст2 однакові, то результуюча ЕРС у їхньому колі дорівнює нулю і допоміжні машини не розвивають обертальних моментів. По обмотках їх статорів протікає тільки струм, що намагнічує.
Припустимо, що навантажувальні моменти неоднакові (Мст1 > Мст2). Тоді вал 1 відстане на деякий кут від вала 2, у колі роторів допоміжних машин виникає результуюча ЕРС і з'явиться зрівняльний струм. Зрівняльні моменти допоміжних машин, які виникли в результаті цього, компенсують неузгодженість і забезпечать синхронне обертання обох валів. Тому що обидва вали повинні обертатися з однаковою кутовою швидкістю, то моменти головних двигунів повинні бути однакові. Це може бути лише в тому випадку, якщо машина М3 працює в режимі двигуна (розвантажить двигун М1), а машина М4 — у режимі рекуперативного гальмування і додатково навантажує двигун М2.
Ротори допоміжних машин можуть обертатися не тільки в бік обертання магнітного поля статора, але і проти нього. Умови роботи системи при цьому принципово не змінюються. Однак у випадку обертання допоміжних машин проти напрямку обертання магнітного поля додатковий (зрівняльний) приплив потужності буде значно більше, ніж у випадку обертання машин у напрямку обертання магнітного поля. Останнє пояснюється тим, що ЕРС їхніх роторів, які пропорційні ковзанню, будуть у першому випадку значно більшими, а отже, більшими будуть і зрівняльні моменти.