6.4 Паспортні дані машин Досліджуваний двигун м

Тип НО-30-4; № 14119 ∆ / Y

U = 220/380 B Р = 0,6 кВт t_пуск=1,53 с

І = 4,2/2,4 А n = 1410 об/хв cos_кз=0,4

 = 0,76 cos = 0,79 cos_хх=0,2

Клас ізоляції А =0,3

А=105С

Навантажувальний генератор G І = 4,2/2,4 А

Тип П-31; № 23281

Р = 1,5 кВт U = 220 В

І = 8,6 А n = 1500 об/хв

 = 0,79 R_Я = 2,93 Ом

6.5 Зміст звіту

1. Мета та програма роботи.

2. Схема дослідної установки.

3. Паспортні дані електричних машин та апаратів.

4. Таблиці з дослідними та розрахунковими даними.

5. Основні розрахункові формули та приклад розрахунку однієї точки для кожної характеристики.

6. Криві нагріву та охолодження для повторно – короткочасного режиму роботи із вказанням , ТВ%, t_ц, t₀, t_р, І_доп, І_П.К.

7. Порівняння отриманих результатів.

8. Висновки.

6.6 Контрольні питання

1. Класифікація режимів роботи двигунів.

2. Особливості повторно-короткочасного режиму роботи двигунів.

3. В чому сутність перевірки двигуна за нагрівом?

4. Поясніть чому стала часу охолодження Т_о більша сталої часу нагріву Т_н? У якому випадку ці сталі можуть бути рівними?

5. Чим визначається величина усталеного перевищення температури _у?

6. Від чого залежить стала часу нагріву Т_н? Що її визначає? Як за наявною кривою нагріву визначити сталу часу нагріву Т_н?

7. Внаслідок чого в електричній машині можуть змінюватись стала часу нагріву Т_н та усталене перевищення температури _у?

8. Види та системи охолодження електричних машин.

9. Визначення та фізична суть коефіцієнта погіршення тепловіддачі .

10. Як змінюється струм навантаження для повторно-короткочасного режиму І_П.К..

11. Які причини зумовлюють нагрівання двигуна?

12. Що таке стала часу нагрівання і від чого вона залежить?

13. Що таке стала часу охолодження і від чого вона залежить?

14. Що таке допустима температура перегріву?

15. Коефіцієнти теплового та механічного перевантаження двигуна.

Лабораторна робота №7

Вивчення та налагоджування реверсивної схеми керування пуском асинхронного двигуна з фазним ротором в функції часу при розрахунку опорів графічним методом.

Мета: вивчити схему керування пуском в функції часу і реверсом асинхронного двигуна з фазним ротором; принцип роботи, конструкцію та призначення апаратів керування, характеристики реле керування. Привести розрахунки опорів графічним способом.

1. Основні теоретичні відомості

Автоматичне керування пуском двигуна можна виконати в функції швидкості, струму, часу і т.д. Інколи керування двигуна виконується в функції шляху. Однак принцип автоматичного керування прискоренням в функції часу асинхронних двигунів з фазним ротором найбільш розповсюджений оскільки має ряд переваг.

Застосування принципу незалежної затримки часу забезпечує виведення секцій пускового реостата через деякі встановлені проміжки часу, тривалість яких визначається за заздалегідь заданими уставками реле часу. Такий принцип пуску не допускає тривалої роботи електродвигуна на проміжних ступенях пуску, оскільки це може призвести до пошкодження пускових опорів.

При різкому збільшенні навантаження на валу двигуна зростає середній пусковий момент двигуна. Цю небезпеку виключає застосування максимального захисту, за допомогою якого двигун вимикається з мережі.

Широке застосування таких схем, які виготовляються серійно у вигляді станцій значно прискорює монтажні роботи і зменшує капітальні затрати.

Для виконання нормального пуску, реверсу і гальмування двигуна при налагоджуванні таких установок необхідні: розрахункова перевірка опорів, уставок реле і налагодження апаратури. Таку роботу потрібно виконувати при вивченні та налагоджуванні реверсивної схеми керування асинхронним двигуном з фазним ротором.

Розрахунок затримок часу реле прискорення і гальмування

Час розгону і гальмування приводу t_i визначається затримкою часу реле прискорення і гальмування t_ві і власним часом спрацювання контактора прискорення t_сп. Отже, розрахувавши час t_i, можна визначати затримки часу реле прискорення і гальмування,

t_ві=t_i - t_сп. (7.1)

Власний час спрацювання контакторів знаходиться в діапазоні

t_сп=(0,120,15)с.

Для визначення часу руху на пускових ступенях t_i асинхронного

двигуна з фазним ротором необхідно розв’язати систему рівнянь, що описує електромеханічні процеси в приводі. Для окремого випадку, коли момент статичного опору М_с=0, ці рівняння можуть бути записані в спрощеному вигляді

, (7.2)

. (7.3)

З врахуванням того, що і , систему рівнянь (7.2), (7.3)

можна представити у вигляді (7.4)

Враховуючи, що під час пуску на і-му ступені ковзання двигуна змінюється від початкового значення S_поч.і до кінцевого S_кін.і, можна розв’язати рівняння відносно часу руху t_i

(7.5)

де – електромеханічна стала часу двигуна при пуску на і-му ступені;

– критичне ковзання і-ої штучної пускової характеристики;

r_i – опір кола ротора, що включає опір ротора і зовнішні пускові опори.

Далі визначається затримка часу реле прискорення кожного пускового ступеня t_ірп.

t_ві=t_i-t_сп. (7.6)

Останній вираз отриманий з врахуванням нелінійності характеристики асинхронного двигуна. В тих випадках, коли криволінійні пускові механічні характеристики асинхронного двигуна можна замінити прямолінійними ділянками (наприклад, для випадку пуску двигуна з максимальним пусковим моментом (М₁­0,7М_к), можуть бути використані більш прості вирази для розрахунку часу розгону на пускових ступенях. В таких двигунах пускові механічні характеристики можна виразити рівнянням

(7.7)

де – ковзання на і-ій пусковій механічній характеристиці, при номінальному моменті, а час розгону на і-ій пусковій характеристиці визначиться виразом:

, (7.8)

д

пускової характеристики.

е – електромеханічна стала часу приводу для і-ої

Розрахунок та побудова пускової діаграми, механічних характеристик та пускових опорів

Пуск двигунів може здійснюватись в нормальному та форсованому режимах. В тих випадках, коли не вимагається швидкого прискорення привода, двигун запускається в нормальному режимі. Це стосується електроприводів, які запускаються рідко та працюють в довготривалому режимі, коли немає потреби, щоб двигун працював з великими піками струмів і моментів. Для того, щоб ці піки були найменшими, слід задаватись величиною перемикального моменту М₂, значення якого повинне знаходитись в межах М₂=(1,11,2)М_нон. Що стосується значення максимального моменту М₁, то його величина розраховується, а потім перевіряється за допустимим моментом М_доп.

Для приводів, що потребують швидкого прискорення, двигун запускається в форсованому режимі. В цьому випадку для досягнення швидкого прискорення привода необхідно задаватись максимально допустимим значенням моменту М₁, а величину моменту перемикання М₂ розраховувати.

Існує ряд способів розрахунку пускових опорів. Ці способи базуються на таких припущеннях:

– механічні характеристики двигуна за будь-яких значень зовнішніх опорів прямолінійні і перетинаються в точці ідеального холостого ходу;

– для будь-якого усталеного значення моменту статичного опору падіння швидкості двигуна пропорційне величині опору силового кола.

Значення пускових опорів розраховуються двома способами: графічним і аналітичним.

Графічний спосіб розрахунку пускових опорів.

Послідовність розрахунку розглянемо на прикладі пуску асинхронного двигуна в три ступені при включенні пускових опорів в одинарну зірку. Схема силової частини наведена на рис.7.1,

де r₁, r₂, r₃ – додаткові опори пускових ступеней ввімкнених в одну фазу ротора двигуна.

При розрахунку необхідно враховувати, що максимальне значення пускового моменту М₁ не повинне перевищувати 85% величини критичного моменту М_к.

В залежності від необхідної точності і за наявності технічних даних асинхронного двигуна пускові опори можна розраховувати точним або наближеним способом (точний спосіб описаний в літературі).

S=0

S= S_Н

S₃=

S₂=

S₁=

S=1

Рисунок 7.1 – Графічний спосіб розрахунку пускових опорів

Наближений спосіб розрахунку пускових опорів ротора можна застосовувати, коли максимальний момент М₁ не перевищує 70% критичного моменту М₁0,7М_к. Спосіб ґрунтується на заміні природної і штучної характеристик асинхронного двигуна прямолінійними характеристиками. Отже природна характеристика може бути побудована за виразом , як зображено на рис.7.1. У цьому випадку механічні характеристики двигуна апроксимуються прямою лінією, яка проходить через точки синхронної швидкості (М=0, S=0) і номінального ковзання (М=М_ном, S=S_ном).

Номінальне ковзання двигуна визначається за паспортними даними

, (7.9)

де n₀ – синхронна швидкість двигуна, об/хв,

n – номінальна швидкість двигуна, об/хв.

Номінальний момент, Н·м

, (7.10)

де Р – номінальна потужність двигуна, кВт.

Побудова пускових характеристик і розрахунок пускових опорів ротора. Спочатку будується природна механічна характеристика двигуна. Вона може бути побудована (у спрощеному вигляді) як пряма, що проходить через точку ідеального холостого ходу n₀ і точку, що відповідає номінальній швидкості n_н (рис 7.1). Потім на рисунку проводяться дві вертикальні лінії. Одна з них відповідає піку максимального моменту М₁, інша – моменту перемикання М₂. Припускається, що для прийнятого значення М₂ буде отримана необхідна за завданням кількість ступенів з однаковими піковими моментами та моментами перемикання. Якщо після побудови пускової діаграми цього не відбудеться, то необхідно задатись новими значеннями М₂ (враховуючи, що М₂(1,11,2М_ном)) і повторювати побудову, поки не буде отримана рівномірна діаграма, яка зображена на рис.7.2.

Для визначення значень пускових опорів необхідно через точку, що відповідає в масштабі номінальному моменту М_ном, провести лінію, паралельну осі швидкостей. Відрізок аd дорівнює у встановленому масштабі швидкості ₀, в іншому масштабі може зображати опір R_ном. Тоді відрізок аb зображає внутрішній опір двигуна r_p (ротора). Відрізок bс – опір R₃, відрізок cd – опір R₂, а відрізок de – опір R₁.

Отже, значення пускових опорів визначається як добуток R_н на відношення відрізків, що відтинаються на лінії af механічними характеристиками, до величини відрізка af.

Для випадку, що зображений на рис.7.1 значення пускових опорів визначаються виразами:

; ; . (7.11)