укороч.Эл. привод методичка

ЭЛЕКТРОПРИВОД (методичка)

Задание состоит из двадцати вариантов, каждый из которых состоит из пяти вопросов.
Первые вопросы всех вариантов предусматривают построение естественных и искусственных механических или скоростных характеристик двигателей постоянного тока или асинхронных двигателей.
Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения механические и скоростные характеристики (=f(M) и (=f(Iя), являются прямыми линиями. Для их построения достаточно знать две точки в прямоугольной системе координат.
Естественную механическую и скоростную характеристику (рис.1) можно построить по точкам с координатами :
1) (=(н и М=Мн (механическая) или I=Iн (скоростная)
2) (=(о; и М=0 (механическая) или I=0 (скоростная)
где (н -номинальная угловая скорость, рад/с
13 EMBED Equation.3 1415, (1)
Мн - номинальный момент, Нм,
13 EMBED Equation.3 1415, (2)
где Рн - номинальная мощность, кВт;
(о - угловая скорость идеального холостого хода, рад/с,
13 EMBED Equation.3 1415, (3)
Если внутреннее сопротивление двигателя гд не задано, то его ориентировочно определяют по выражению:
13 EMBED Equation.3 1415, (4)
Искусственную характеристику можно построить по точкам с координатами:
1) (=(о и М=0 (механическая) или I=0 (скоростная
2) (=(и и М (механическая) или I (скоростная)
где (и - угловая скорость на искусственной характеристике, соответствующая произвольному значению момента - М, рад/с или тока - I
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415, (5)
где R- полное сопротивление якорной цепи, Ом.
R=(rд+RД) , (6)
где Rд - добавочное сопротивление в якорной цепи двигателя, Ом.


Рис.1

Естественную механическую и скоростную характеристику двигателя постоянного тока последовательного возбуждения строят по данным универсальных характеристик, которые в табличной форме имеют следующий вид:


·*
1,6
1,1
0,8
0,65
0,5

M*
0,3
0,75
1,2
2,0
3,2

I*
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0


Здесь все величины выражаются в относительных единицах. Подобную форму выражения величин используют при расчете характеристик и сопротивлений двигателей как постоянного, так и переменного тока.
Относительные единицы служат для выражения основных размерных величин безразмерными числами, что оказывается целесообразным при расчете пусковых реостатов.
Относительные числа обозначаются так же, как и размерные, но им присваивается
индекс *.
При расчете относительных величин за базовое значение берется номинальное значение величины. Исключение составляет угловая скорость, при расчете относительного значения которой за базовое значение берется угловая скорость идеального холостого хода:
1) относительный ток
13 EMBED Equation.3 1415, (7)
где I - текущее значение тока, А;
Iн - номинальное значение тока, А.
2) относительный момент
13 EMBED Equation.3 1415, (8)
где М - текущее значение момента, Нм;
Мн - номинальное значение момента, Нм.
3) относительное сопротивление
13 EMBED Equation.3 1415, (9)
где R - текущее значение сопротивления, Ом;
Rн- номинальное значение сопротивления, Ом.
- для двигателей постоянного тока
13 EMBED Equation.3 1415, (10)
- для асинхронных двигателей с фазным ротором
13 EMBED Equation.3 1415, (11)
где Е2н, - номинальное значение линейной ЭДС в роторе, В;
I2н - номинальный фазный ток в роторе, А.
относительная угловая скорость
для двигателей параллельного и независимого возбуждения:
13 EMBED Equation.3 1415, (12)
для двигателей последовательного и смешанного возбуждения:
13 EMBED Equation.3 1415, (13)
Построение естественной механической или скоростной характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения производится табличным методом (таблица 1).


Таблица 1
Естественная характеристика
Искусственная

I,А
I*
(*
(,рад/с
М*
М,Нм
Ее,В
Еu,В
(u, рад/с

1
2
3
4
5
6
7
8
9











1.Последовательность решения:
1.1 Задаются значениями тока в якорной цепи (от минимального 0,4 Iн до максимального 2 Iн ) и эти значения вносят в графу 1 таблицы 1.
1.2 От размерных значений токов переходят к относительным значениям по формуле 7 и заполняют графу 2 таблицы 1.
1.3 Пользуясь универсальными кривыми, по относительным значениям I* находят относительные значения угловых скоростей (* и заполняют графу 3 таблицы 1.
1.4 От относительных значений угловых скоростей переходят к размерным значениям по формуле: (=(* (н, и заполняют графу 4 таблицы 1.
1.5 Пользуясь универсальными кривыми, по относительным значениям тока I*, находят соответствующие значения моментов М* и заполняют графу 5 таблицы 1.
1.6 От относительных значений моментов переходят к размерным по формуле: М=М* Мн и заполняют графу 6 таблицы 1.
1.7 Рассчитывается ЭДС машины на естественной характеристике по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
и заполняется графа 7 таблицы 1.
1.8 Рассчитывается ЭДС машины на искусственной характеристике по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
и заполняется графа 8 таблицы 1.
1.9 По формуле 14 рассчитываются угловые скорости на искусственной характеристике и заполняется графа 9 таблицы 1.
13 EMBED Equation.3 1415, (14)
Если внутреннее сопротивление двигателя последовательного возбуждения 13 EMBED Equation.3 1415 не задано, то его ориентировочно рассчитывают по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415, (15)
По данным граф 1 и 9 строится искусственная скоростная характеристика .
По данным граф 6 и 9 строится искусственная механическая характеристика
Для асинхронного двигателя с фазным ротором естественная механическая характеристика (=f(M) строится по упрощенной формуле Клосса
13 EMBED Equation.3 1415, (16)
где Мк- критический момент, Нм;
sк- критическое скольжение;
13 EMBED Equation.3 1415, (17)
где sн - номинальное скольжение;
13 EMBED Equation.3 1415, (18)
где (н -номинальная угловая скорость, рад/с;
(о- синхронная угловая скорость, рад/с.

13 EMBED Equation.3 1415, (19)
где f- частота питающей сети, Гц;
р - число пар полюсов;

·- перегрузочная способность асинхронного двигателя.
13 EMBED Equation.3 1415, (20)
где Мн- номинальный момент, Нм;
13 EMBED Equation.3 1415, (21)
где Рн- номинальная мощность, кВт.
Если число пар полюсов р не задано, то его можно определить из формулы (19), подставив в нее вместо (о значение (н и округлив полученное значение до ближайшего целого числа.
Изменяя значение скольжений s от 1 до 0, по формуле 16 рассчитывают значения момента, а по формуле ( = (о(1 - s) рассчитывают значения угловой скорости ( и заполняют таблицу 2.
Таблица 2
s
1
0,9

0

M





(












Для построения искусственной характеристики рассчитывается скольжение Su по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415, (22)
гдеRp=rp + Rд - полное сопротивление роторной цепи, Ом;
Rд - дополнительное сопротивление в цепи ротора, Ом;
rр- внутреннее сопротивление роторной обмотки, Ом.
rp = sн Rн, (23)
где Rн- номинальное сопротивление роторной цепи, Ом. (см. формулу 11)
Заполняется последняя графа таблицы 2. Затем по расчетным данным Su, M (таблица 2) строится искусственная характеристика.
Вторые вопросы вариантов задания включают в себя задачи по расчету пусковых сопротивлений для двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения и для асинхронных двигателей с фазным ротором.
Расчет пусковых сопротивлений для асинхронных двигателей и для двигателей постоянного тока независимого возбуждения может быть произведен аналитическим или графическим методом (в задачах указан метод расчета). Для двигателей постоянного тока последовательного возбуждения используется графоаналитический метод расчета.
Если в условии задачи не указано количество ступеней пускового реостата, считая, что управление двигателем релейно-контакторное (независимо от типа двигателя), можно принять следующее число ступеней:
- для двигателя малой мощности (до 10кВт) m= 1-2;
- для двигателей средней мощности (до 50кВт) m=2-3;
- для двигателя большой мощности (свыше 50кВт) m=3-4,
где m - число ступеней пускового реостата,
Различают нормальный и форсированный пуск.
Форсированный пуск применяют для приводов, часто пускаемых или часто реверсируемых. В этом случае по условию задачи задается пусковой момент, который выбирается из условия:
М*1<(2-3)
Нормальный пуск применяют для приводов, редко пускаемых, но длительно работающих. В этом случае по условию задачи задается переключающий момент М*2, который выбирается из условия
М*2
·(1,1 - 1,2)Мс*,
где Мс* - относительный статический момент.
Аналитический метод расчет.
Рассмотрим два возможных случая:
а) число ступеней пускового реостата m задано (например m = 3), пуск форсированный, т.е. по условию задачи задан пусковой момент М*1
1) рассчитывается отношение пускового момента к переключающему
· по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415, (24)
где rд*- внутреннее сопротивление двигателя параллельного или независимого возбуждения в относительных единицах.
13 EMBED Equation.3 1415, (25)
2) проверяется переключающий момент:
13 EMBED Equation.3 1415
· 1,1 ч1,2, (26)
Если это условие не выполняется, то это означает, что М2 < Мн и при номинальной нагрузке переключение ступеней не произойдет. Поэтому следует увеличить число ступеней пускового реостата – m и начать расчет сначала.
далее по формулам 27, 28, 29 рассчитываются сопротивления отдельных секций пускового реостата r1, r2, r3. Номер секции пускового реостата указывает на очередность, в которой они шунтируются в процессе пуска двигателя.
r3=rд(
·-1), (27)
r2=r3
·, (28)
r1=r2
·, (29)

б) число ступеней пускового реостата m задано, пуск нормальный, т.е. по условию задачи задан переключающий момент m2*.
1) рассчитывается
· по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415, (30)
2) проверяется пусковой момент:
13 EMBED Equation.3 1415, (31)
далее по формулам 27, 28, 29 рассчитываются сопротивления r1, r2, r3.
Следует иметь в виду, что:
для МПТ параллельного (независимого) возбуждения действительны соотношения
13 EMBED Equation.3 1415, (32)
13 EMBED Equation.3 1415, (33)
- формулы 27; 28; 29; действительны и для относительных значений величин.
4) Метод расчета пусковых реостатов для асинхронного двигателя аналогичен методу расчета для МПТ параллельного возбуждения. Разница состоит только в том, что в формулу 27 вместо rд подставляется rр, а в формулу 24 для расчета
· вместо rд* подставляется номинальное скольжение sн.

Графический метод расчета базируется на следующих положениях:
1 .Механические характеристики линейны и пересекаются в одной точке
·о
2.На линии номинального момента относительный перепад угловой скорости
·
·* численно равен относительному сопротивлению в якорной цепи R*:

·
·*=R*, (34)
Построение пусковой диаграммы начинается с построения естественной характеристики по точкам с координатами:
1)
·
·* = r*д, M*=1;
2)
·*=1, М*= 0;
Задача состоит в том, чтобы, при принятых или заданных пусковом и переключающем моментах, через заданное число ступеней выйти на построенную естественную характеристику.
Если построение не получилось, то его производят заново, меняя в допустимых пределах тот момент, который был взят приблизительно.
На построенной пусковой диаграмме, на линии номинального момента, измеряются отрезки между смежными характеристиками. Это и есть сопротивления отдельных секций пускового реостата в относительных единицах. От относительных единиц переходят к размерным по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415, (35)
При расчете пускового реостата для асинхронного двигателя следует учитывать, что механические и скоростные характеристики двигателя прямолинейны и момент пропорционален току ротора при условии:
М*1
·0,75М*к , (36)
Расчет пусковых реостатов для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения производится в следующей последовательности:
1. По универсальным характеристикам строится естественная скоростная характеристика и на оси абсцисс отмечаются значения пускового тока - I1 и тока переключения - I 2 (рис. 2);
2. Определяется общее сопротивление пускового реостата
R1 = (1-
·u /
·е1 ) * (Uн /I1- rд) (37)
Где
·u =0 (в момент пуска) и rд определяется из (15)
3. Определяется значение
·u1 при І=І2 по формуле:

·u /
·е2 = (Uн-I2(rд+ R1)/ (Uн-I2 rд) (38)
4. По формуле (37), подставив
·u=
·u1 определяется сопротивление пускового реостата R2 (после отключения первой секции)
5. По формуле (38) определяется
·u2 и т. д., вплоть до выхода на естественную характеристику. Если построение не получилось, то его производят заново, меняя в небольших пределах то значение тока, которое было взято приблизительно.



Рис. 2.

Третий вопрос задания - расчет мощности двигателей для механизмов, работающих в длительном и повторно-кратковременном режимах.
Нагрузочные диаграммы представлены в виде зависимости мощности двигателя, тока или вращающего момента от времени.
При расчетах используется метод эквивалентных величин (Iэкв, Мэкв, Рэкв). В задачах, где графики нагрузки включают в себя участки трапециевидной или треугольной формы, каждый из таких участков заменяется, эквивалентным по потерям мощности, участком с постоянной величиной I, M или Р.
Для трапеции с начальным током I1 и конечным I2:
13 EMBED Equation.3 1415, (39)
Для треугольника с начальным током I2 и конечным, равным нулю:
13 EMBED Equation.3 1415, (40)
После сделанных пересчетов можно использовать одну из формул эквивалентных величин.
Эквивалентный ток:
13 EMBED Equation.3 1415, (41)
где I1... In- токи на отдельных участках нагрузочной диаграммы , А;
t1 ...tn время действия этих токов по отдельным участкам нагрузочной диаграммы включая и паузы в работе двигателя,
Методом эквивалентного момента и эквивалентной мощности можно пользоваться при условии постоянства магнитного потока машины, а расчетные формулы выглядят так:
Эквивалентный момент:
13 EMBED Equation.3 1415, (42)
где М1...Мn- моменты на отдельных участках нагрузочной диаграммы, Нм.
Эквивалентная мощность:
13 EMBED Equation.3 1415, (43)
где Р1...Р n - мощности на отдельных участках нагрузочной диаграммы, кВт.
Для ответа на четвертый вопрос требуется предварительно изучить способы регулирования частоты вращения электроприводов. В каждом варианте необходимо подробно объяснить требуемый способ регулирования, сопровождая ответ механическими характеристиками и схемами.
Пятый вопрос в зависимости от варианта предусматривает приведение либо полных релейно-контакторных схем управления электроприводом, либо чертятся только фрагменты, содержащие требуемые элементы защиты, реле времени, а также силовые цепи обеспечивающие необходимые режимы работы двигателей. Ко всем схемам дается их описание.
Пятый вопрос некоторых вариантов требует изучения замкнутых систем автоматического управления электроприводом, которые позволяют поддерживать частоту вращения постоянной или изменять ее по заданному закону с помощью обратных связей.























Литература

Цейтлин Л.С. Электропривод, электрооборудование и основы управления. –М.: Высшая школа, 1985.
Москаленко В.В. Электрический привод. -М.: Высшая школа, 1984.
Васин В.М. Электрический привод. –М.: Высшая школа, 1984.
Хализев Г.П. Электрический привод. –М.: Высшая школа, 1977.








13PAGE 141015


13PAGE 141115













Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 234476
    Размер файла: 174 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий