Задание

1. По плакатам и имеющимся на рабочем месте аппаратам изучить рубильники, пакетные выключатели, автоматы, магнитные пускатели и т.д. производства России. Записать их паспортные данные и дать расшифровку обозначений на аппарате.

2. По каталогам ознакомиться с ПЗА современного и импортного производства.

3. Изобразить условное графическое и буквенно-цифровое обозначение аппарата соответствующее требованиям современных стандартов.

4. Выбрать аппараты защиты в соответствии с заданием преподавателя.

5. Составить отчет о выполненной работе и показать преподавателю.

Контрольные вопросы

1. Что такое рубильник? …автомат? ….магнитный пускатель? …..предохранитель?

2. Чем отличается магнитный пускатель от контактора?

3. Назначение, применение и конструкция теплового реле?

4. Условия выбора теплового реле.

5. Условия выбора автоматического выключателя.

6. Условия выбора магнитного пускателя.

7. Условия выбора предохранителя.

8. Принцип работы АП50Б?

9. Поясните, в следствие каких причин основные контакты пускателя разомкнутся?

10. Приведите пример и расшифруйте маркировку магнитного пускателя ПМЕ. ПМА, ПАЕ, ПА, ПМЛ.

11. Чем отличаются понятия «номинальный ток предохраните­ля» и «номинальный ток плавкой вставки»?

12. Какие существуют серии магнитных пускателей, применяемых в сельском хозяйстве

13. Что такое температурная компенсация теплового реле и для чего она служит?

14. Какие устройства защиты устанавливают в автоматических выклю­чателях?

15. В чем с точки зрения защиты преимущество автоматических выключателей перед предохранителями?

Лабораторная работа №5

Исследование нагрева электрических машин

Цель работы:

Изучение нагрева электрических машин, причины его возникновения.

Влияние нагрева на режим работы, мощность и долговечность электропривода.

2. Задание.

1. Изучить по литературе закога нагрева и охлаждения электрических машин и выяснить возможность использования их на практике.

2. Изучить способы измерения температуры отдельных частей электрических машин. Дать им сравнительную оценку.

3. Ознакомиться с лабораторной установкой, уяснить назначение приборов и оборудования и записать их паспортные данные в таблицы №1, №2.

4. Опытным путем снять и построить кривые нагрева и охлаждения асинхронной машины постоянного тока ? = ѓ(t) ( пример показан на рис.2). Данные записать в таблицу №3.

5. Определить установивщееся значение превышения температуры асинхронной машины.

6. Определить номинальную мощность электродвигателя по опытным данным.

7. Определить постоянную времени нагрева и охлаждения асинхронного двигателя тремя различными способами и взять среднее значение. Данные записать в таблицу №4.

8. Пересчитать мощность двигателя для работы в кратковременном режиме (ПВ = 15; 30; 45; 60; 90 минут) и в повторно-кратковременном режиме работы (ПВ % = 15; 25; 45; 60). Определить максимальную мощность электродвигателя Р_мах. Постоить графики Р = f( t_к ); Р = f( ПВ%); с учетом Р_мах. Данные занести в таблицу №5.

Таблица 1. - Паспортные данные двигателя

№ п/п	Наименование оборудования	Типоразмер	Заводс-кой номер	Рн кВт	Uн В	Iн А	nн об/мин	 %	cosφ	Приме-чание

Таблица 2. - технические данные приборов

№ п/п	Наименование оборудования	Тип	Заводс-кой номер	Класс точности	Предел измер-я	Род тока	В какой цепи включен	Прим.

Таблица 3. - Экспериментальные данные нагрева электродвигателя.

Вид опыта	№ п\п	Время t	Температура τ		Напряжение сети U	Ток I	Нагрузка Р
			Обмотки	Тела ста-тора
		мин	0С	0С	В	А	Вт
Нагрев	0
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	11
	12
Охлаждение	1
	2
	3
	4
	5
	6

Таблица 4. - Постоянные времени нагрева

Наиме нование параметра		1 метод	2 метод	3 метод	Среднее значение
Тн	Обмотка
	Статор
Тохл	Обмотка
	Статор
τуст	Обмотка
	Статор

Таблица 5. - Изменение нагрузки двигателя в зависимомти от режима работы

№ п/п	Кратковременный режим			Повторно-кратковременный режим работы
	tк	РК	λТ	ПВ%	Рпк
	мин	Вт		%	Вт

Схема лабораторной установки

Рис.1 Схема лабораторной установки

3. План проведения работы.

1. Ознакомиться с лабораторной установкой ( рис.1 ), состоящей из асинхронного двигателя совмещенного с вентилятором. Вентилятор служит для создания нагрузки и ее изменения на валу двигателя. Температура обмотки двигателя измеряется термистором, сопротивление которого измеряется цифровым мультиметром. Температура статора измеряется цифровым прибором Щ4500.

2. Проверить схему лабораторной установки рис.1. При неоходимости собрать схему и пригласить преподавателя для проверки. После получения разрешения преподавателя на проведение эксперимента можно включить установку.

3. Включить автомат QF1. Записать начальную температуру двигателя. Нажать кнопку SB1 "Пуск" "Наклонный транспортер" пульта управления транспортерами. Записать показания вольтметра, амперметра и ваттметра в таблицу № 3. В дальнейшем показания приборов записывать через каждые 5 минут в течении часа.

4. После завершения нагрева нажать на кнопку SB1 "Стоп". С этого момента начался этап охлаждения. Показания приборов записывать через каждые 5 минут в течении 30 минут.

4.Обработка результатов опыта.

Поскольку опыт проводят в течение небольшого промежутка времени, то получить установившуюся температуру двигателя не удается, т.к. температура машины считается установившейся, если ее изменение в течение часа не превышает одного градуса при постоянной нагрузке. Но имея начальную часть кривой нагрева, можно графическим построением найти установившуюся температуру двигателя ( рис.2 ). Для этого находят приращения превышения температуры ₁, Δτ₂, Δτ₃ и т.д. за равные промежутки времени t.

Рис.2 Кривые нагрева и охлаждения двигателя

Через точки кривой нагрева 1, 2, 3, 4 проводят горизонтальные линии и на них влево от оси ординат откладывают величины ₁, Δτ₂, Δτ₃. Получают точки б, в, г, через которые проводят прямую до пересечения с осью  в точке д. Отрезок 0д в выбранном масштабе равен установившемуся превышению температуры _уст . Горизонтальная прямая, проведенная через точку д, будет асимптотой для кривой нагрева.

Установившаяся температура может быть найдена также по известной формуле:

τ_уст =

Постоянную времени нагрева T_н и охлаждения T_охл можно определить несколькими способами.

T_н можно найти по кривой нагрева, используя точку при _уст = 0,632τ_уст. Отрезок времени t, заключенный между началом кривой и этой точкой, равняется постоянной времени ( 1 метод ).

Если известна и проведена линия τ_уст , то можно в любой точке нагрева ( лучше во второй половине кривой ), например, в точке а, провести касательную к кривой и найти ее проекцию на линии _уст . Отрезок этой проекции также есть постоянная времени нагрева в масштабе T_н ( 2 метод ).

Если _уст не известно и не определено, то можно найти постоянную времени нагрева методом трех точек по формуле ( 3 метод ):

T_н =

Величины t, τ₁ , τ₂ , τ₃ берут из графика или делают три замера температуры через одинаковые промежутки времени.

Существуют еще 2 способа определения постоянной времени нагрева - интегральный и аналитический.

Для определения постоянной времени охлаждения Т_о применяют три метода.

По первому методу ( рис. 2 ) берут точку на кривой охлаждения равную 0,368 _нач и отрезок времени, заключенный между началом кривой охлаждения и этой точкой равняется постоянной времени охлаждения Т_о.

Второй метод - метод касательной. В этом случае касательная проводится к кривой охлаждения.

По третьему методу достаточно взять две точки на кривой охлаждения и для нахождения Т_о воспользоваться формулой:

T_о =

В нормальных двигателях Т_охл > Т_н, т.к. теплоотдача в неподвижной машине меньше, чем во вращающейся.

Если неизвестна номинальная мощность машины, то используя данные опыта нагрева можно определить Р_н по следующей формуле:

Р_н = Р_дв

Где Р_дв - мощность двигателя во время опыта;

τ_{max n} - максимальное допустимое превышение температуры обмоток

двигателя для данного класса изоляции ( для класса В 130 - 40 = 90 ^оС );

τ_{уст n} - установившееся превышение температуры обмоток при проведении

исследования нагрева машины ( определяется по опытным данным ).

τ_{уст n} = τ_уст - τ_{окр. ср}

Номинальную мощность двигателя в кратковременном режиме определяется как:

Р_к = Р_н

Где Р_н - номинальная мощность длительного режима;

- коэффициент тепловой перегрузки.

Коэффициент тепловой перегрузки определяется по формуле:

=

где t_к - время работы электродвигателя;

Т_н - постоянная времени нагрева.

Номинальная мощность двигателя в повторно-кратковременном режиме может быть найдена как:

Р_п.к. =

Где Р_н - номинальная мощность длительного режима;

Е - относительная продолжительность включения:

Е =

При расчетах Р_к и Р_п.к. следует учитывать, что механическая мощность асинхронной машины не может быть больше величины:

Р_max = μ_кР_н

Где _к - кратность максимального момента ( для двигателей общего использования 1,8 … 2,5 );

n_к - критическая частота вращения ротора;

n_н - номинальная частота вращения ротора.

n_к = n₀ ( 1 - s_к); s_к = s_н(μ_к + )

Где s_к - критичекое скольжение двигателя;

n₀ - синхронная частота вращения.

5. Литература

1. Епифанов А.П. и др. Электропривод. Учебник/ Под редакцией А.П. Епифанова. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 400с., ил./ с.206 – 233.

2. Г.И. Назаров и др. Электропривод и применение злектрической энергии в сельском хозяйстве. Москва .Колос 1972, 25 - 109.

3. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. – М., Энергоатомиздат, 1981, с.348-359.

4. Басов А.М. и др. Основы электропривода и автоматическое управление электроприводом в с/х. - М., Колос, 1972, с.189-209.

5. Жилинский Ю.М. и др. Практикум по основам электропривода и применению электричексой энергии в с/х. - М., Колос, 1967, с.97-104.

6. Контрольные вопросы

1. Назовите основные причины перегрева электрических двигателей.

2. Каким образом класс изоляции влияет на мощность электродвигателя?

3. Какое существует различие между установившейся температурой и допустимой? От каких факторов они зависят?

4. Дайте определение постоянной времени нагрева расскажите о способах ее определения.

5. Дайте определение длительному, кратковременному и повторно-кратковременному режимам работы.

6. Как влияет температура окружающей среды на допустимую мощность двигателя?

7. Что понимают под коэффициентом тепловой перегрузки и от каких факторов он зависит?

8. Как пересчитать мощность двигателя для температуры окружающей среды, отличающейся от стандартной?

9. Как пересчитать мощность электродвигателя для работы его в кратковременном и повторно-краковременном режимах работы?

10. Напишите уравнение теплового баланса электродвигателя и объясните его физический смысл.

11. Назовите способы измерения температуры электродвигателя и их недостатки и преимущества, особенности.

12. Перечислите основные режимы работы двигателя. Как влияет режим работы на мощность двигателя?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРЕМЯ ДВИГАТЕЛЯМИ СВЯЗАННЫМИ ЕДИНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

1. Цель

Изучить способы автоматизированного управле­ния технологической линией (тремя двигателями, связанными единым технологическим процессом).

2.Программа

1.Ознакомиться с оборудованием лабораторного стенда. Паспортные данные используемых приборов и аппаратов занести в таблицу 1.

Таблица 1. – Паспортные данные технических устройств.

№ п/п	наим-ние обору-ния	тип	Заводской номер	Класс точности	Пределы измерения	род тока	В какой цепи включен	Прим.

2.Изучить работу схем управления технологическим процессом.

3.Настроить программные аппараты.

4.Опробовать схемы в работе.

5.Сделать выводы о проделанной работе.

6.Выбрать ПЗА для схемы рис.1.

3.Общие сведения

В данной работе рассматривается схема управления трех рабочих машин, связанных единым технологическим процессом по принципу поточной линии. Поточная линия представляет собой систему рабочих машин, емкостей и механизмов, связанных одним технологическим процес­сом или циклом. Она характеризуется непрерывностью и ритмичностью заботы.

Запомните основные требования, предъявляемые к автоматизированному электроприводу поточных линий:

1. Пуск электродвигателей включаемых машин и механизмов поточной линии производится в обратной последовательности направлению движения перерабаты­ваемого продукта (зерна, корнеплодов и т. п.), а отключение—по ходу его движения.

2. При аварийном отключении одной машины должны отключаться все агрегаты, работающие на ее загрузку.

3. Электрические двигатели поточной линии должны иметь защиту от коротких замыканий и перегрузки.

4. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала перед пуском поточной линии должен пода­ваться предупредительный звуковой или световой сиг­нал.

4.Порядок выполнения работы

Для проведения исследований в данной работе необходимо собрать схемы управле­ния тремя двигателями, работающими в едином техноло­гическом процессе. Схемы представлена на рис. 1 и 2. Выполнять работу необходимо в следующей последовательности:

1. Изучить схемы управления технологической линией.

2. Настроить программные аппараты на заданные параметры ( по указанию преподавателя).

3. Соберите схему рис.1. Проверьте работу схемы в различных режимах: исправном и аварийном. Авария имитируется при помощи тумблеров SF1, SF2, SF3 (перегрев двигателя). Затормаживание имитируется нажатием кнопок SB1 SB2 SB3. Определите время остановки технологической линии.

4. Соберите схему рис.2. Проверьте работу схемы. Аварийный режим имитируется SF1, SF2, SF3. Обратите внимание на последовательность отключения рабочих машин и время их остановки.

5. Сравните проведенные эксперименты и сделайте выводы о работе технологической линии в различных режимах.

5.Описание работы технологической линии

Схема электрическая принципиальная представлена на рис.2. Управление работы технологической линией осуществляется с помощью кнопок SB1, SB2, SB3. Для защиты электродви­гателей и цепей управления от коротких замыканий служат автоматы QF1 и SF1.

Подготовка схемы к пуску осуществляется подачей напряжения посредством вклю­чения автоматов SF1 и QF1. При включении автомата SF1 подается напряжение на цепи управления.

Пуск поточной линии осуществляется нажатием кноп­ки SB4. При нажатии SB4 включается промежуточное реле КL1, которое с помощью контактов: КL1 : 1 шунтирует кнопку SB4. Одновременно с KL1 включается магнитный пускатель KM3 и реле времени KT1. Технологическая машина с двигателем М3 начинает работать. По истечении определенного времени, которое определяеся контактом реле KT1:1, срабатывает магнитный пускатель KM2 реле времени KT2. Технологическая машина М2 начинает работать. По истечении времени, определяемого контактом KT2:1, срабатывает магнитный пускатель КМ1. Технологическая машина с двигателем М1 начала работать – что соответствует началу работы всей технологической линии.

Контакт КL1 : 3 - подготавливает цепь питания кату­шек КT3 и КT4, которые учавствуют в остановке линии.

Для остановки линии необходимо нажать кнопку SB3. В результате реле КL1 отключится. Одновременно с этим реле отключится магнитный пускатель КМ1 и включится реле времени КТ3 и КТ4 – начался процесс остановки технологической линии. По истечении определенного времени остановятся технологические машины М2 и М3. Их очередность остановки зависит от выдержек времени контактов КТ3:1 и КТ4:1. После остановки всех машин необходимо выключить автоматические выключатели QF1 и SF1.

Для остановки поточной линии занимающей большую площадь необходимо предусмотреть несколько кнопок остановки. Для этой цели кнопки SB1 распола­гаются равномерно вдоль всей поточной линии на видном, хорошо доступном месте и служат для аварий­ного отключения всей линии.

Схема управления технологической линией

рис.1

Схема управления технологической линией по программе

Рис.2

6.Контрольные вопросы

1. Что называется поточной линией, чем она характеризуется?

2. Какие основные требования предъявляются к автоматизирован­ному электроприводу поточных линий?

3. Как работает электрическая схема управления поточной линией?

4. Каково устройство, принцип действия и назначение используемой аппаратуры?

Литература

1.Епифанов А.П. и др. Электропривод. Учебник/ Под редакцией А.П. Епифанова. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 400с., ил./ с.233 – 359.

2. Кудрявцев И.Ф., Калинин Л.А. и др. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок. – М.: Агропромиздат, 1988. Стр.84 – 204.

Лабораторная работа №7

Исследование электрических водонагревателей