5 Розрахункові формули

Потужність на валу визначають за формулою

Р_В=Р₁–ΔР, (6.9)

де Р₁ – електромагнітна потужність (потужність, що підводиться до статора електродвигуна Р₁= UІ_Я) , кВт;

– втрати потужності в електродвигуні, кВт

, (6.10)

де – додаткові втрати потужності, кВт:

Р_дод = 0,005 Р₁;

– втрати потужності в обмотці якоря (втрати в міді), кВт:

ΔР_М=І_Я²R_Я;

. (6.11)

– втрати потужності неробочого ходу, кВт. За відсутності навантаження (якщо не визначено дослідним шляхом) Р_нх=0,2 кВт.

ККД розраховують за формулою

. (6.12)

Номінальну потужність електродвигуна за умовами нагрівання визначають за формулою

, кВт, (6.13)

де Р_ДВ – потужність асинхронного двигуна, визначена дослідним шляхом

, кВт, (6.14)

де U_я – напруга генератора (за вольтметром РV1), В;

І_я – струм генератора (за амперметром РА1), А;

Р_нх – втрати на нагрівання якоря генератора, кВт;

τ_тах – максимальне перевищення температури обмоток двигуна для даного класу ізоляції (за ГОСТом 183-66 для ізоляції класу А Δτ_тах=60°С) над температурою навколишнього середовища;

τ_у – визначають графічно за кривою нагрівання, побудованою на основі результатів вимірювань.

6 ЗМІСТ ЗВІТУ

У звіті необхідно подати:

6.1 Схему лабораторної установки та її короткий опис.

6.2 Таблиці з дослідними і розрахунковими даними.

6.3 Розрахунок за даними дослідів з розрахунковими формулами.

6.4 Графічне і аналітичне визначення постійних часу нагрівання Т_н і охолодження Т₀ та часу нагрівання і охолодження.

6.5 Температурні криві з вказаними τ_доп, ТВ%, t_ц, t_р, t₀.

6.6 Порівняння отриманих даних, висновки.

6.7 Розрахунок та вибір потужності за умовами нагрі-вання для тривалого і повторно-короткочасного режимів роботи.

6.8 Розрахунок ККД двигуна та потужності двигуна.

7 Контрольні запитання

7.1 Наведіть закон нагрівання і охолодження двигуна змінного струму, який працює в тривалому і повторно-короткочасному режимах.

7.2 Як вибрати потужність електродвигуна?

7.3 Як визначити постійні часу нагрівання і охолод-ження?

7.4 Як визначити потужність на валу асинхронного двигуна?

7.5 Які режими роботи асинхронних двигунів ви знаєте?

7.6 Для чого призначені елементи схеми лабораторної установки (рис. 6.5).

Лабораторна робота № 7 дослідження механічних характеристик регульованого приводу змінного струму

Мета роботи: дослідження режимів роботи регульованого приводу змінного струму

1 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

1. Призначення електроприводу ЕКТ2Д

Електропривід ЕКТ2Д (електропривід комплектний тиристорний частотний) призначений для керування асинхронними електродвигунами змінного струму типу ВАО, АО2, 4А, синхронно-реактивними двигунами та ін.

Електропривід призначений для роботи в закритих приміщеннях і має степінь захисту ІР21.

Електропривід забезпечує:

- регулювання вихідної напруги в функції частоти за законом:

U/f = const = 4,0…7,6 при f_ном = 50 Гц,

де U – діюче значення вхідної напруги, В;

f – вихідна частота, Гц, але не вище від напруги мережі живлення;

- роботу із струмом 1,5І_ном протягом 120 с;

- пуск, гальмування, реверс електродвигуна, роботу з номінальним струмом на навантаження, що має коефіцієнт потужності 0,15…0,9 при f_ном = 50 Гц.

1.2 Принцип роботи електроприводу ЕКТ2Д

Принцип роботи ЕКТ2Д грунтується на перетворенні змінної напруги промислової частоти 50 Гц в змінну напругу регульованої частоти і його можна розглянути за допомогою рис. 7.1 і рис. 7.2.

Подача напруги на керований випрямляч УВ здійснюється автоматичним вимикачем QF (рис. 7.2), який керується кнопками "Увімкнено" і "Вимкнено", а також сигналами захистів. Всі команди на увімкнення і вимкнення вимикача формуються за допомогою плати захисту ПЗ системи керування.

Керований випрямляч УВ виконаний за трифазною мостовою схемою із застосуванням фазоімпульсного керування. УВ здійснює регулювання значення вихідної напруги за амплітудою і керується системою керування випрямлячем СУВ. Увімкнення УВ здійснюється за командою сигналу задання з плати регулювання ПР.

Система автоматичного керування САК забезпечує плавне регулювання швидкості асинхронних двигунів, а також їх розгін, гальмування і реверс.

Основні пристрої регулювальної частини електроприводу розташовані на платі регулювання ПР.

Регулювальна частина забезпечує:

- формування вхідного сигналу завдання;

- регулювання темпу зміни завдання частоти;

- зміну вихідної напруги електроприводу в функції частоти;

- підтримання вихідної напруги певного значення при частоті, що вища від номінальної.

У САК передбачена робота на однодвигунний або багатодвигунний привод. В обох випадках підтримання швидкості здійснюється без застосування обертових давачів швидкості.

З метою забезпечення високої точності частоти і підтримання обертів синхронно-реактивних двигунів передбачена можливість роботи САК із застосуванням зовнішнього цифрового задаючого генератора.

Рисунок 7.1 - Панель керування ЕКТ2Д

1 – сигнальні лампи;

2 – перемикач “Задання швидкості “Вперед-Назад”;

3, 4 – резистори “Швидкість обертання”;

5 – кнопки “Вкл” і “Викл”;

6 – автомат “Власні потреби”;

7 – автомат “Електродвигун вентилятора”

Р исунок 7.2 – Схема частотного перетворювача приводу ЕКТ2Д

Система САК виконана двоконтурною за принципом підпорядкованого регулювання. Внутрішнім контуром є контур регулювання вихідного струму перетворювача, зовнішнім – контур регулювання ЕРС двигуна або частоти.

1.3 Конструкція і робота основних частин ЕКТ2Д

1.3.1 Силова схема

Силова схема електроприводу призначена для перетворення змінної напруги мережі живлення в змінну напругу регульованої частоти і амплітуди.

Силова схема містить такі функціональні вузли:

• силовий керований випрямляч УВ;

• LC-фільтр Ф;

• автономний інвертор напруги АИН.

Силовий керований випрямляч зібраний за трифазною мостовою схемою. В електроприводі з рекуперативним гальмуванням встановлені два ввімкнені зустрічно-паралельно трифазні керовані випрямлячі з роздільним керуванням і комбінованою логікою перемикання мостами.

Регулювання значення випрямленої напруги в УВ досягається зміною кута відкривання тиристорів, яке здійснюється системою фазоімпульсного керування випрямлячем СУВ.

УВ вмикається у мережу живлення автоматичним вимикачем QF з дистанційним керуванням і автоматичним приводом.

1.3.2 Система автоматичного керування

Система автоматичного керування САК регулює вихідну напругу і частоту електроприводу.

САК складається з таких вузлів:

• плата керування випрямлячем ПУВ;

• плата керування інвертором ПУИ;

• плата регулювання ПР;

• плата захисту ПЗ.

Елементною базою вузлів САК є жорстка логіка на інтегральних логічних та аналогових мікросхемах і дискретних елементах.

1.4 Механічні характеристики регульованого електроприводу змінного струму

Механічна характеристика асинхронного двигуна є залежністю зміни моменту М на валу двигуна від ковзання s (або від швидкості обертання ротора ω), тобто М = f(s). Момент двигуна виражається через параметри схеми заміщення і ковзання за формулою

, (7.1)

де m₁ – кількість фаз статора;

U_ф – фазна напруга статора, В;

s – ковзання ротора;

ω₀ – швидкість магнітного поля статора (синхронна швидкість), об/хв;

r₁ і х₁ – активний і індуктивний опори обмоток статора, Ом;

r₂^′ і х₂^′ – активний і індуктивний опори ротора, зведені до обмотки статора, Ом.

Синхронна швидкість визначається за формулою:

, об/хв, (7.2)

де f₁ – частота струму мережі живлення, Гц;

p – кількість пар полюсів;

ω₁ – швидкість обертання ротора, об/хв.

На рис. 7.3 подані механічні характеристики електропривода з асинхронним електродвигуном, отримані при частотному регулюванні. Як бачимо, робота електропривода при частотах менше 10 Гц небажана, оскільки при цих частотах стають співрозмірні активний та індуктивний опори обмоток двигуна, що приводить до різкого зменшення критичного моменту.

Рисунок 7.3 – Механічні характеристики частотно- регульованого електроприводу

2 ПРОГРАМА РОБОТИ