Добавил:

Energy Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Кубанский государственный технологический университет

Предмет:

Электрический привод

Файл:

МУ ЛР

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

29.01.2021

Размер:

1.44 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 75 6 7 > Следующая >>>

5 Лабораторная работа 05.11. Исследование переходных процессов в электроприводе с асинхронным двигателем

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Переходный режим электропривода имеет место при переходе от одного установившегося состояния привода к другому, когда изменяются угловая скорость, момент и ток. Причинами возникновения переходных режимов в электроприводах являются либо изменение нагрузки, связанное с производственным процессом, либо воздействие на электропривод при управлении им, т.е. пуск, торможение, реверс и т.п. Переходные процессы в электроприводах могут возникать в результате аварий или нарушения нормальных условий электроснабжения /1;3/.

В работе предусматривается исследование переходных процессов в электроприводе с асинхронным двигателем (АД) при пуске в две ступени и торможении противовключением.

При разработке данных методических указаний использовались методические указания к лабораторной работе № 05.21 «Исследование схемы автоматического управления пуском асинхронного двигателя с контактными кольцами» (Составители Сибирский В.А., Добробаба Ю.П., Андреев Ю.П.).

ЦЕЛЬ И ПРОГРАММА РАБОТЫ

Цель работы - исследование переходных процессов в электроприводе с АД при пуске в две ступени по принципу времени и торможении противовключением по принципу времени.

Программа работы.

Ознакомление с описанием лабораторной работы и оборудованием установки.

Построение переходных процессов в электроприводе с АД при заданном значении коэффициента пропорциональности между угловой скоростью двигателя и моментом сопротивления.

Сборка схемы экспериментальной установки.

Экспериментальное исследование переходных процессов в электроприводе с АД при заданном значении коэффициента пропорциональности между угловой скоростью двигателя и моментом сопротивления.

Экспериментальное исследование переходных процессов в электроприводе с АД при большем, чем заданное, значении коэффициента пропорциональности между угловой скоростью двигателя и моментом сопротивления.

Экспериментальное исследование переходных процессов в электроприводе с АД при меньшем, чем заданное, значении коэффициента пропор-

циональности между угловой скоростью двигателя и моментом сопротивления.

Оценка результатов экспериментальных исследований.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Схема установки для управления пуском и торможением электропривода с АД, представленная на рисунке 11, содержит: двигатель М, статорные цепи которого подключены через автоматический выключатель F, и главные контакты одного из контакторов KM1 или КМ2 к сети 3~50 Гц, 380 В; три пусковых резистора первой ступени R1; три пусковых резистора второй ступени R2; три резистора торможения противовключением RТ; генератор постоянного тока G1, нагруженный на резистор R3; тахогенератор G2; пять контакторов KM1, KM2, КМУ1, КМУ2 и КМТП; три реле времени КТ1, КT2 и КТТ; два реле напряжения КV1 и KV2; две кнопки управления SB1 и SB2. Валы двигателя М, генератора G1 и тахогенератора G2 жестко соединены друг с другом. Обмотка возбуждения генератора G1 получает питание от выпрямителя однофазного тока VD1 VD4. Главные контакты контактора торможения противовключением КМТП закорачивают три резистора торможения противовключением RT. Главные контакты контактора ускорения КМУ1 закорачивают три пусковых резистора первой ступени R1. Главные контакты контактора ускорения КМУ2 закорачивают три пусковых резистора второй ступени R2.

Токи статора и ротора двигателя измеряются амперметрами A1 и А2. Для измерения тока нагрузки генератора G1 служит амперметр A3. Ток возбуждения генератора G1 измеряется амперметром А4. Напряжение, пропорциональное угловой скорости электропривода, снимается с обмотки тахогенератора G2, измеряется вольтметром V. Регистрирующий прибор Р проводит запись тока ротора и угловой скорости электродвигателя.

Переменный резистор R3 служит для регулирования тока генератора G1 (момента сопротивления электропривода).

Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1, что приводит к срабатыванию контакторов KM1 и КМТП и реле времени КT1. Размыкающий контакт контактора KM1, разрывая цепь катушки контактора КМ2, осуществляет электрическую блокировку; главные контакты контактора KM1 подключают двигатель к сети; главные контакты контактора КМТП закорачивают три резистора RТ; замыкающий контакт контактора KM1 шунтирует кнопку SB1; другой замыкающий контакт контактора KM1 включает реле напряжения KV1. Замыкающий контакт реле напряжения KV1 шунтирует замыкающий контакт контактора KM1, другой замыкающий контакт реле напряжения подготавливает к включению цепь катушки контактора КМ2. Реле времени КТ1, отсчитав время, замыкает своим контактом цепи катушек контактора КМУ1 и реле времени КТ2. Главные контакты контактора КМУ1 закорачивают три резистора R1. Это вызывает увеличение тока ротора АД и

ускорение процесса разгона. Реле времени КТ2, отсчитав время, замыкает своим контактом цепь катушки контактора КМУ2. Размыкающий контакт контактора КМУ2 отключит контактор КМТП и реле времени KT1, которое, в свою очередь, отключит контактор КМУ1 и реле времени КТ2; замыкающий контакт контактора КМУ2 шунтирует замыкающий контакт реле времени КТ2; главные контакты контактора КМУ2 закорачивают три резистора R2. Это вызывает увеличение тока ротора АД и ускорение процесса разгона. АД выходит на естественную характеристику и заканчивает свой разгон в точке установившегося режима. При этом главные контакты контакторов КМТП и КМУ1 разомкнуты.

Остановка двигателя осуществляется нажатием кнопки SB2, что приводит к отключению контакторов KM1 и КМУ2. Главные контакты контактора KM1 отключают АД от сети; главные контакты контактора КМУ2 прекратят шунтировать резисторы в цепи ротора АД; замыкающий контакт контактора KM1 прекратит шунтировать кнопку SB1; другой замыкающий контакт контактора KM1 не отключит реле напряжения KVI, так как шунтирован его замыкающим контактом; размыкающий контакт контактора KM1 включит контактор КМ2. Размыкающий контакт контактора КМ2, разрывая цепь катушки контактора KM1, осуществляет электрическую блокировку; главные контакты контактора КМ2 подключают двигатель к сети, но при этом изменится чередование фаз питающего напряжения - двигатель начнет тормозиться; замыкающий контакт контактора КМ2 шунтирует замыкающий контакт реле напряжения KV1; другой замыкающий контакт контактора КМ2 включает реле времени КТТ. Реле времени КТТ, отсчитав время, включит своим контактом реле напряжения KV2. Размыкающий контакт реле напряжения KV2 отключит контактор КМ2 и реле напряжения KV1. Главные контакты контактора КМ2 отключат АД от сети; замыкающий контакт контактора КМ2 отключит реле времени КТТ, которое, в свою очередь, отключит реле напряжения KV2.

УКАЗАНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

Без разрешения преподавателя или лаборанта напряжение на схему не подавать!

При аварийном состоянии установки немедленно отключить питание установки автоматическим выключателем F.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Механическая характеристика электропривода с АД описывается выражением (по Клоссу)

M M к		2 q			,

	s		sк	q
	s		sк

	sк		s

где

3Uф2

- критическое значение момента дви-

M к

гателя, Н·м;

r 2

- критическое

значение скольжения

sк

ротора;

r 2

x 2

2rc

- параметр АД;

2 x

- скольжение АД;

- момент двигателя, Н·м;

- синхронная угловая скорость, рад/с;

- угловая скорость электропривода,

рад/с;

U ф

- фазное напряжение, В;

- активное фазное сопротивление об-

мотки статора, Ом;

rp rp ke2

- активное приведенное к обмотке ста-

тора

фазное

сопротивление обмотки

ротора, Ом;

- активное фазное сопротивление об-

мотки ротора, Ом;

- коэффициент трансформации;

R k

- активное приведенное к обмотке ста-

тора

добавочное

сопротивление,

включенное в обмотку ротора, Ом;

Rд

- активное добавочное сопротивление,

включенное в обмотку ротора, Ом;

- индуктивное

фазное

сопротивление

обмотки статора, Ом;

k 2

- индуктивное приведенное к обмотке

статора фазное сопротивление обмот-

ки ротора, Ом;

- индуктивное

фазное

сопротивление

обмотки ротора, Ом.

На рисунке 12 построены механические характеристики электропривода с АД при двухступенчатом разгоне и торможении противовключением.

Механическая характеристика электропривода АД принимает следующий вид:

в точке а

2 q

;

sк1

в точке б

M 2

2 q

;

sпер1

к1

sк1

sпер1

в точке в

2 q

;

sпер1

к 2

sк 2

sпер1

в точке г

M 2

2 q

;

sпер2

к 2

sк 2

sпер2

в точке д

2 q

;

sпер2

ке

sке

sпер2

в точке е (изменено чередование фаз)

M1	M к		2 q			.

		2		sкт
		2		sкт	q
					q
		sкт	2

Следовательно:

							М		1										М		1				2				M		2
			2		1				1		q				2		1				1		q				4				1
			2		1						q				2		1						q				4
							М к																						M		2
s							М к												М к										M		к		;
s	к1															М1																	;
	к1
													2
													2			М к



								М		1										М		1					2			M		2
				2 1						1		q					2 1					1		q				4				1
				2 1								q					2 1							q				4				2
								М												М										M		2
								М		к										М		к								M		к
s	пер2																																		s	ке	;
s																		М1																	s		;

														2

																		М к


		sк1
sк2						sпер2 ;


sпер1
					sпер2 ;



																										2					2
							М		1										М		1								M		2
			2		1				1		q				2		1				1		q				4				1
			2		1						q				2		1						q				4				2
																															2
sкт							М к												М к										M		к			,
sкт															М1																			,

														М к
														М к

а значение момента двигателя, при котором производится закорачивание дополнительных резисторов, М2 определяется по формуле:

M 2

M к

2 q

;

sпер1

к1

sк1

sпер1

Так как

sке

;

r R R

sкт

r 2 x

R R

k 2

;

к1

r 2

k 2

sк2

;

то
R1 rр	s		к1		s	к2
			к1			к2		;
				sке				;
				sке

R2 rр		s		к2	s		ке
				к2			ке	;
					sке			;
					sке
Rт rр		sкт sк1
		sкт sк1						.
								.
					sке

Так как механическая характеристика электропривода с АД нелинейна, то для построения переходных процессов и определения интервалов времени разгона по ступеням и торможения ее необходимо линеаризировать. На первом участке разгона справедлива система уравнений:

где

что

01 kc1 M ;

M kc		d
	J		,
	J	dt	,
		dt

пер1 М

- угловая скорость идеального холостого хода

на первом участке разгона по линеаризирован-

М1

М 2

ной механической характеристике, рад/с;

kc1

пер1

- коэффициент пропорциональности линеари-

зированной механической характеристики на

М1

М 2

первом участке разгона, рад/(Н·м·с);

- коэффициент пропорциональности между уг-

ловой скоростью двигателя и моментом сопро-

тивления, (Н·м·с)/рад;

- момент инерции электропривода, кг·м2 .

Следовательно

м1

у ст1

Tм1

kc1 J

- электромеханическая постоянная

времени

kc kc1 1

электропривода на первом участке разгона, с;

у ст1

- установившееся значение угловой

скорости

kc kc1 1

электропривода на первом участке разгона,

рад/с.

Координаты электропривода на первом участке разгона с учетом того,

	3I 2	r R
M	2	p д	,
M		0 s	,
		0 s

где

Tм1

(t) у ст1 e

у ст1;

(t) I

Tм1

;

2 у ст1

M (t) M

Tм1

у ст1

М у ст1 kc у ст1

- установившееся значение момента элек-

тродвигателя на первом участке разгона,

Н·м;

- установившееся значение приведенного то-

у ст1(0 у ст1)

ка ротора на первом участке разгона, А.

2 у ст1

3(r

R )

Время разгона на первом участке

tр1

Tм1 ln

у ст1

у ст1 пер1

На втором участке разгона справедлива система уравнений:

02 kc2 M ;

M kc		d
	J		,
	J	dt	,
		dt

пер2

М1 пер1 М 2 - угловая скорость идеального холостого хо-

да на втором участке разгона по линеаризи-

М1 М

рованной механической

характеристике,

рад/с;

kc2

пер2

пер1

- коэффициент пропорциональности лине-

аризированной механической характеристи-

М1 М 2

ки на втором участке разгона, рад/(Н·м·с).

Следовательно

м2

у ст2

Tм2

kc2 J

- электромеханическая постоянная

времени

kc kc2

электропривода на втором участке разгона, с;

у ст2

- установившееся значение угловой скорости

kc kc2 1

электропривода на втором

участке

разгона,

рад/с.

Координаты

электропривода

на

втором

участке

разго-

(t) пер1 у ст2 e

Tм2

у ст2;

(t) I

на I

Tм2

;

2 у ст2

M (t) M

у ст2

Tм2

у ст2

где

М у ст2 kc у ст2

- установившееся значение момента элек-

тродвигателя

на втором

участке

разгона,

Н·м;

- установившееся значение приведенного то-

M у ст2(0 у ст2)

ка ротора на втором участке разгона, А.

2 у ст2

3(r R )

где

Время разгона на втором участке

t		T	ln	у ст2	пер1	.
	р2
		м2	у ст2		пер2

На третьем участке разгона справедлива система уравнений:

0е kcе M ;

M kc		d
	J		,
	J	dt	,
		dt

0е

у ст М1

пер2

М с

- угловая скорость идеального холостого хо-

да на третьем участке разгона по линеаризи-

М1 М с

рованной

механической характеристике,

рад/с;

kcе

у ст пер2

- коэффициент пропорциональности лине-

аризированной механической характеристи-

М1

М с

ки на третьем участке разгона, рад/(Н·м·с).

Следовательно

у ст

Tм

kcе J

- электромеханическая

постоянная времени

kc kcе

электропривода на третьем участке разгона, с;

у ст 0 1 sу ст

- установившееся значение угловой скорости

электропривода на третьем участке разгона,

рад/с;

2 1

sу ст

sке .

М с

М к

Координаты электропривода на третьем участке разгона

(t) пер2

у ст e

Tм у ст;

(t) I

Tм

;

2с

M (t) M M e

Tм

M ,

установившееся значение приведенного

где

M с 0 sу ст

тока ротора на третьем участке разгона, А.

2с

3rp

Теоретически время разгона на третьем участке равно бесконечности. Максимальное значение фазного приведенного тока ротора соответ-

ственно в точках а, в и д находят по формулам:

M1 0

;

3(r R R )

21а

1 0

sпер1

;

21в

3(r R )

M1 0

sпер2

21д

3rp

Следовательно

I .

21а

21в

21д

Значение фазного приведенного тока ротора, при котором закорачивают дополнительные резисторы в цепи ротора АД, соответственно в точках б и г определяют по формулам:

;

M 2

sпер1

3(r

R R )

22б

M 2 0 sпер2

22г

3(r R )

Следовательно

I .

22б

22г

На участке торможения противовключением справедлива система уравнений:

0т kcт M ;

M kc		d
	J		,
	J	dt	,
		dt

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 75 6 7 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Электрический привод

#
01.02.20211.99 Mб80КР.xmcd
#
29.01.20211.44 Mб59МУ ЛР.pdf
#
29.01.2021599.95 Кб34МУ ПЗ.pdf
#
29.01.2021653.44 Кб54МУ+курсовая+работа.pdf
#
29.01.20214.38 Mб39Схемы и таблицы.docx