Теория электропривода

неизвестна, а затем делается проверка правильности этого выбора. С этой целью (зная момент инерции ротора или якоря предварительно выбранного двигателя) рассчитываются переходные процессы и строится нагрузочная диаграмма электропривода, которая и является основой проверки.

При изучении данного раздела курса следует хорошо разобраться в существующих методах проверки допустимой нагрузки двигателей, усвоить, когда целесообразно применить тот или иной метод. Необходимо обратить внимание на то, что если фактический режим работы электропривода при повторно-кратковременной нагрузке отличается от стандартного (ПВ%факт ≠ ПВ%станд), то следует пересчитывать мощность двигателя на стандартную ПВ%.

Нужно также обратить внимание на то, почему нецелесообразно использование двигателей длительного режима работы в кратковременном или повторнократковременном режимах, почему проверка мощности предварительно выбранного к.з. АД, предназначенного для работы при большом числе включений в час, по методам эквивалентных величин не дает правильных результатов и приходится определять допустимое число включений в час.

Следует разобраться, двигатели какого режима применяются для работы в режимах S4–S8 и как выбирается мощность двигателя для работы в этих режимах. Необходимо также усвоить, по каким параметрам выбираются преобразователи длясистем Г–Д, ТП–Д, ТПЧ–АД.

Литература: [1. гл. 9, § 9.7; 9.8; 9.9; 9.10]; [2. гл. 9, § 9.5; 9.6; 9.7; 9.8].

8. Энергетика электроприводов

Потери энергии в установившихся режимах работы нерегулируемого и регулируемого электропривода. Потери энергии в электроприводах с двигателями постоянного тока в переходных режимах пуска, торможения, реверса, нерегулируемого и регулируемого электропривода. Потери энергии в электроприводах с двигателями переменного тока при переходных процессах пуска, торможения, реверса, нерегулируемого и регулируемого электропривода. Локализация по-

21

терь энергии при переходных режимах и способы их уменьшения. Потери энергии при переходных режимах в системе преобразователь – двигатель.

Методические указания

При изучении данного раздела курса следует усвоить, от каких факторов зависят потери энергии в установившихся и переходных режимах, как влияет на величину потерь в этих режимах сопротивление цепей двигателя, статическая нагрузка, механическая инерция, скорость вращения двигателя, какие возможны способы локализации и снижения потерь при переходных режимах.

Следует понять, почему возможно снижение потерь энергии выбором рационального закона управления, применением специальных двигателей, понять, как в системе УП–Д потери энергии при пуске зависят от темпа линейного (система ТП–Д), экспоненциального (система Г–Д) нарастания ЭДС-преобразователя или плавном изменении частоты подводимого к двигателю напряжения (система ТПЧ–АД).

Литература: [1. гл. 9, § 9.3]; [2. гл. 9, § 9.2].

III.КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

ИМЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Всоответствии с учебным планом по курсу «Теория электропривода» выполняются два контрольных задания на темы:

1.Расчет характеристик, соответствующих двигательному и тормозным режимам пусковых, тормозных и регулировочных сопротивленийдлядвигателяпостоянного тока независимого возбуждения.

2.Расчет характеристик асинхронного двигателя, соответствующих номинальным и неноминальным условиям, и расчет характеристик частотно-управляемого асинхронного электропривода.

Контрольные задания выполняются в тетрадях или на стандартных листах писчей бумаги. Оформление работ, условные обозначения должны соответствовать ГОСТам, ЕСКД, расчеты необходимо вести в системе СИ.

22

При расчетах характеристик подробный расчет делается только для их характерных точек. Результаты остальных расчетов сводятся

втаблицу. При оформлении работы требуется сначала написать расчетную формулу с расшифровкой буквенных обозначений, затем подставить численные значения входящих в нее величин, а далее – конечный результат с указанием размерности полученной величины.

Расчетные формулы и другие материалы, взятые из литературных источников, следует давать со ссылкой на источник, указанный

вквадратных скобках номером, под которым этот источник значится

вперечне литературы.

Расчетные схемы, графики с характеристиками и диаграммы должны быть выполнены на миллиметровой бумаге, пронумерованы и иметь название.

1. Контрольное задание № 1

Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения, тип

итехнические данные которого приведены в табл. 1, требуется:

1.Рассчитать и построить естественные электромеханическую

имеханическую характеристики в именованных и относительных единицах.

2.Рассчитать и построить искусственные электромеханическую

ω = f(Iя) и механическую характеристики ω = f(M), проходящие через точку с координатами ωи = 0,5ωн, Mи = 0,75Mн.

3.Определить величину сопротивления, которое необходимо ввестив цепь якоря дляобеспечения работыдвигателя взаданной точке.

4.Определить величину сопротивления, которое необходимо

ввести в цепь якоря, для снижения скорости до 0,5·ωн при номинальной нагрузке (номинальном токе и моменте), а также построить механическую характеристику, на которой будет работать двигатель с пониженной скоростью.

5.Рассчитать и построить на фоне естественных искусственные

электромеханическую ω = f(Iя) и механическую ω = f(M) характеристики при ослаблении магнитного потока на 30 %.

6.Определить максимально допустимую скорость двигателя при ослаблении магнитного потока и М= 0,6Мн.

23

7.Определить максимальный момент двигателя при ослаблении магнитного потока до заданной величины и проверить, не превышает ли он указанную в примечании к таблице величину.

8.Рассчитать и построить искусственные электромеханическую

ω= f(Iя) и механическую ω = f(M) характеристики при пониженном напряжении (U = 0,3Uн), подводимом к якорю.

9.Рассчитать и построить механическую характеристику ω = f(M)

при динамическом торможении, проходящую через точку ωи = 0,8ωн, Mи = Mн, а также определить величину тормозного сопротивления, на котороедолжен бытьзамкнут якорь двигателя.

10.Рассчитать величину тормозного сопротивления, которое следует включить в цепь якоря для перевода двигателя в режим про-

тивовключения при Iнач = Iдоп = 2Iн, ωнач = 0,9ωн

11.Определить скорость двигателя в режиме рекуперативного спуска груза при условии, что во время спуска тормозной момент

двигателя должен быть равен 0,85Мн, а также сопротивление, которое нужно ввести в якорную цепь для обеспечения спуска груза

сзаданным условием.

12.Рассчитать и построить пусковую диаграмму двигателя при

пуске в четыре ступени. Определить пусковое сопротивление

исопротивления ступеней.

13.Определить время свободного выбега двигателя при его отключении в момент работы с номинальной скоростью и номинальной

нагрузкой (Мс = Мн).

Таблица 1

24

Окончание табл. 1

Примечание. Двигатели допускают увеличение скорости вращения в два раза за счет ослабления магнитного потока. При этой скорости максимальный момент не должен превышать 0,8Мн при Uн = 220 В и 0,64Мн при Uн = 440 В. Сопротивления обмоток даны при t = 20 °C. Рабочая температура, при которой определяется сопротивление его обмоток, t = 150 °C. Число пар полюсов pп = 2.

Методические указания

Методика расчета естественной и искусственных характеристик, пусковых, тормозных и регулировочных сопротивлений, скорости изложена в работах [1, 2, 3, 4]. Ниже даны особые указания к отдельным пунктам задания.

1. Необходимо учесть, что в табл. 1 приведен номинальный ток двигателя. Не следует вычитать из номинального тока двигателя ток возбуждения, так как обмотка возбуждения питается отдельно от обмотки якоря. Сопротивление обмотки якоря приводится к рабочей температуре 150 °C.

2. Величины питающего напряжения и магнитного потока при выполнении пп. 1, 2, 3, 4, 10, 11, 12 принять номинальными.

25

Кп. 5. Напряжение питающей сети при расчетах считать номинальным, а Rдоб = 0.

Кп. 6. Выражение для максимально достижимой скорости при

ослаблении магнитного потока можно получить, если обе части уравнения механической характеристики разделить на ω0 и разделить

ти этого уравнения.

максимума), получим поток, при котором скорость будет максимальной:

ϕосл = 2ρµ = 2 Rя Mс .

Rн Mн

Подставляя φ в уравнение механической характеристики, находится

К п. 7. Максимальный момент при ослаблении потока

Mмакс = kФослI'я ,

где I'я = Iя н Фн .

Фосл

26

Производится проверка этого момента с допустимыми значениями, указанными в примечании к табл.1 и делается вывод.

Кпп. 8, 9, 10, 11. Магнитный поток при расчетах принять номинальным.

Кп.12. Пусковую диаграмму и сопротивления ступеней рассчитать графическим и аналитическим методами.

Кп. 13. Время свободного выбега из уравнения движения

2. Контрольное задание № 2

Для к.з. асинхронного двигателя серии МТКF, основные паспортные данные которого приведены в табл. 2, требуется:

1.Рассчитать и построить естественную механическую характеристику ω = f(M).

2.Рассчитать и построить на фоне естественной характеристики (на одном графике) искусственные механические характеристики, соответствующие частотам напряжения

f'1 = 0,5 f1н; f''1 = 0,75 f1н; приU1л = U1лн = 380 В= const.

3.Определить сопротивление (активное и индуктивное), которое нужно включать в цепь статора для максимального ограничения пускового тока двигателя при питании его от сети ограниченной мощности с моментом сопротивления на валу Мс = 0,6Мн

4.Определить допустимое число включений в час при работе двигателя в повторно-кратковременном режиме с номинальной нагрузкой при стандартной ПВ% = 40 %

(ε = 0,4), Jмex = 0,8 кг м2 .

5. Для частотно-регулируемого электропривода с к.з. АД указанной серии рассчитать и построить в одних координатных осях механические характеристики для частот f1 = 10, 25, 50 Гц:

27

а) при пропорциональном регулировании напряжения; б) при компенсации падения напряжения на активном сопротив-

лении обмотки статора; в) при компенсации падений напряжения на полном сопротивле-

нии обмотки статора.

Таблица 2

Примечание. В таблице указаны действительные сопротивления обмоток двигателя. Активные сопротивления даны в нагретом состоянии.

Методические указания

К п. 1. Расчет естественной механической характеристики ведется при использовании уточненной формулы Клосса

28

К п. 2. Расчет искусственных механических характеристик ведется аналогично, но предварительно следует пересчитать значения xk , ω0 и Мкр , поскольку f1 ≠ f1н:

К п. 3. Поскольку сеть ограниченной мощности, необходимо сначала определить допустимый коэффициент снижения напряжения Кu, так как при пуске двигателя от пускового тока оно значительно уменьшается. Уменьшается и пусковоймомент

Полное сопротивление к.з. при пуске с пониженным напряжени-

ем и ограничением пускового тока ZKu = ZK .

Ku

29

Добавочные сопротивления, которые нужно включить в цепь обмоток статора, находятся из треугольника к.з.:

К п. 4. Допустимое число включений в час определяется при заданных условиях по формуле

Потери энергии при пуске двигателя и торможении противовключением

К п. 5. При расчете статических механических характеристик частотно-управляемого асинхронного электропривода используется уравнение электромагнитного момента