ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ТОЭ
Индивидуальная работа
по курсу «Электротехника»
Вариант 63
Выполнил:
студент гр. 4А34
Межаков А.Н.
Принял:
Аристова Л.И.
Томск 2006
Построить график нагрузочной диаграммы производственного механизма за цикл работы по данным [1, табл. 7.1.] Определить режим работы.
Данные для варианта 63[1, табл. 7.1.]
nC=1000 об/мин.
-
t1=1,8 мин.
t2=1,2 мин.
t3=1,6 мин.
t4=1 мин.
t5=3 мин.
t6=1,3 мин.
М1=105 кВт
М2=187 кВт
М3=230 кВт
М4=124 кВт
М5=0 кВт
М6=80 кВт
Строим график нагрузочной диаграммы производственного механизма за цикл работы (рис.1).
Рис.1
Из диаграммы найдем продолжительность включения:
,
где
-
время работы;
- время отключенного
состояния.
Тогда:
Выбираем режим S6 – режим продолжительной работы при переменной нагрузке.
Рассчитать эквивалентную мощность приводимого в движение механизма за цикл работы.
Мощность двигателя для режима постоянной нагрузки (S6) можно рассчитать только для времени работы:
,
где tpn – время работы в n-ом режиме;
Pn – мощность в n-ом режиме;
Тогда:
Тогда расчетная мощность электродвигателя:
Выбрать типоразмер асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А [Л. 3,4,7] или серии АИР [Л. 4,8]. Степень защиты двигателя установить самостоятельно.
Из каталога выбираем электродвигатель основного исполнения, степени защиты IP44 серии 4A200L6Y3, со следующими параметрами:
- номинальная
мощность на валу
=30
кВт;
кратность пускового момента
=1.3;кратность максимального момента
=2.4;номинальное скольжение
=2.1
%;критическое скольжение
=13.5%;кратность пускового тока
=6.5;номинальный коэффициент мощности
=0,9;номинальный коэффициент полезного действия
=91%.
Рассчитать моменты: номинальный, пусковой и максимальный. Проверить выбранный двигатель на перегрузочную способность и пусковой момент с учетом возможного понижения напряжения сети на 5 %.
Используя каталожные данные на выбранный двигатель, рассчитаем его моменты.
Номинальный момент:
,
где n – частота вращения ротора асинхронного двигателя.
Тогда:
Максимальный момент:
Пусковой момент:
Выбранный двигатель проверим по перегрузочной способности и пусковому моменту. При этом должны выполняться условия:
;
.
Находим величины
;
Тогда:
;
.
Условия для выбранного двигателя выполняются.
Построить механические характеристики асинхронного двигателя
и
.
Подставляю в формулу Клосса ряд значений скольжения, получим данные для построения механических характеристик и :
=
.
Результаты расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1
s |
0 |
0,003 |
0,021 |
0,024 |
0,09 |
0,135 |
1,0 |
n, об/мин |
1000 |
997 |
982 |
976 |
910 |
865 |
0 |
M, Нм |
0 |
31.21 |
218.87 |
249.61 |
354.51 |
702.64 |
630.5 |
Графики механических характеристик представлены на рис.2 и рис. 3.
Рис. 2
Рис. 3
Рассчитать линейный ток питающей сети при номинальной нагрузке и при пуске двигателя в ход.
Исходя из того,
что обмотки статора соединены звездой
и линейное напряжение сети
= 380 B из формулы потребляемой мощности
определяется линейный ток
=
.
Выбрать предохранители для защиты двигателя от токов, возникающих при больших перегрузках и при коротких замыканиях. Данные по некоторым типам предохранителей приведены в [1, прил. 1.].
Номинальное
линейное напряжение
=
380 В;
Номинальный
линейный ток двигателя
=
55.65 A;
Кратность пускового
тока двигателя
.
Плавкая вставка не должна перегорать при пуске двигателя. Так как в задании не оговорены условия пуска (легкие, тяжелые), то принимаем нормальные условия, для которых
Где коэффициент
2,5 характеризует условия пуска. По
каталогу выбираем предохранитель типа
ПР-2-200 с номинальными данными
=
380 В,
=
200A и номинальным током плавкой вставки
I=160
А.
8. Определить реактивную мощность двигателя при номинальной нагрузке.
Потребляемая реактивная мощность определяется по формуле:
,
где
.
Рассчитать энергию, потребляемую двигателем из сети за цикл работы.
Активная энергия, потребляемая двигателем из сети за цикл работы равна
,
где
-
мощность потребляемая двигателем из
сети при k-той
нагрузке:
,
-
мощность, снимаемая с вала двигателя
,
-
частота вращения вала двигателя, которую
следует определить по механической
характеристике
(рис. 3) для каждого заданного нагрузочной
диаграммой момента
.
КПД -
,
соответствующий работе двигателя при
-
той нагрузке, возьмем из графика
(рис.4), который построим по каталожным
данным, приведенным в таблице 2.
Таблица 2
|
КПД, % при P2/P2ном,, % |
||||
P2/P2ном ,% |
25 |
50 |
75 |
100 |
125 |
КПД,% |
88 |
91 |
91 |
90 |
89 |
P2, кВт |
7,5 |
15 |
22,5 |
30 |
37,5 |
Рис. 4
Результаты выполненных расчетов приведены в таблице 3.
Таблица 3
Номер режима |
, Нм |
, об/мин |
, кВт |
, % |
кВт |
1 |
105 |
950 |
10.4 |
90.1 |
0.11 |
2 |
187 |
940 |
18.39 |
91 |
0.2 |
3 |
230 |
920 |
22.1 |
91 |
0.243 |
4 |
124 |
945 |
12.2 |
90.6 |
0.135 |
5 |
0 |
1000 |
0 |
88 |
0 |
6 |
80 |
960 |
8 |
88.7 |
0.09 |
,
Активная энергия, потребляемая двигателем из сети за цикл работы:
=
.
10. Составить электрическую схему управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Описать принцип работы составленной схемы управления.
Схема управления реверсивным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором (рис.5) [2, c.543].
Рис. 5
Приняты обозначения:
А — автоматический выключатель, с помощью которого установка вручную подключается к трехфазной сети переменного тока. Он же защищает установку от больших перегрузок, автоматически отключая ее.
В — контактор переменного тока, предназначенный для включения обмотки двигателя в трехфазную цепь переменного тока в условном направлении «Вперед».
Н — такой же контактор для включения двигателя в условном направлении «Назад».
В обоих контакторах, кроме главных контактов, обозначенных так же, как и катушки (В и Я), использованы по два блокировочных контакта — один замыкающий и один размыкающий. Замыкающий контакт блокирует соответствующую кнопку, а размыкающий включается последовательно в цепь катушки «чужого» контактора. Такое включение называют электрической блокировкой, исключающей одновременное включение обоих контакторов во избежание короткого замыкания.
T1 и Т2 — размыкающие контакты теплового реле. Нагревательные элементы с теми же обозначениями включены в фазы C1 и C3 обмотки двигателя. При длительной перегрузке двигателя нагревательные элементы нагревают биметаллические пластинки и контакты Т1 и Т2 разомкнут цепь питания катушек контакторов.
Включением автомата А подготавливают схему к пуску. Далее если будет нажата кнопка «Вперед», цепь катушки контактора В получит питание через следующие элементы этой цепи: размыкающий контакт «Стоп», размыкающий контакт Н и два размыкающих контакта Т1 и Т2 (цепь управления защищена предохранителями П).
Якорь контактора В втянется, замыкающие силовые контакты В замкнутся и фазы статорной обмотки двигателя C1, С2, С3 будут соединены соответственно с линейными проводами сети Л1, Л2, Л3. Ротор двигателя начнет вращаться в условном направлении «Вперед».
Для изменения направления вращения сначала отключают двигатель от сети путем нажатия на кнопку «Стоп», а затем включают кнопку «Назад». При этом получит питание катушка контактора Н и подвижная система контактов подключит обмотку двигателя к линейным проводам в следующем порядке: C1 — Л3, С2 — Л2, С3 — Л1. Ротор двигателя изменит направление вращения на противоположное.
Литература
1.
2. |
Электропривод: Варианты заданий и методические указания к выполнению индивидуальной работы по курсам “Электротехника”, “Электротехника и электропривод” для студентов неэлектротехнических специальностей / Сост. А.В. Лукутин, Н.М. Малышенко; Том. политехн. ун-т. –Томск, 2003, -32 с.
Электротехника. Учеб. пособие для вузов. Под. ред. В.С. Пантюшина. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Высш. школа», 1976. 560 с. с ил. |