Fox / Всё / Электротехника 69

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ТОЭ

Индивидуальная работа

по курсу «Электротехника»

Вариант 69

Выполнил:

студент гр. 4А34

Хасанова А.И.

Принял:

Аристова Л.И.

Томск 2006

1. Построить график нагрузочной диаграммы производственного механизма за цикл работы по данным [1, табл. 7.1.] Определить режим работы.

Данные для варианта 69[1, табл. 7.1.]

n_C=3000 об/мин.

t1=0,7 мин. t2=1,2 мин. t3=1,7 мин. t4=1,5 мин. t5=2 мин. t6=1,9 мин.

М1=23 кВт М2=45 кВт М3=15 кВт М4=35 кВт М5=64 кВт М6=30 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.

2. Рассчитать эквивалентную мощность приводимого в движение механизма за цикл работы.

Мощность двигателя для режима постоянной нагрузки (S6) можно рассчитать только для времени работы:

,

где t_pn – время работы в n-ом режиме;

P_n – мощность в n-ом режиме;

Тогда:

Тогда расчетная мощность электродвигателя:

3. 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 4А180М2У3, со следующими параметрами:

- номинальная мощность на валу =30 кВт;

• кратность пускового момента =1,4;

• кратность максимального момента =2,5;

• номинальное скольжение =1,8 %;

• критическое скольжение =12,5%;

• кратность пускового тока =7,5;

• номинальный коэффициент мощности =0,9;

• номинальный коэффициент полезного действия =90,5%.

4. 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.

5. 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	0,018	0,024	0,09	0,125	1,0
n, об/мин	3000	2991	2946	2928	2730	2625	0
M, Нм	0	35,004	205,87	270,23	691,99	728,50	179,61

Графики механических характеристик представлены на рис.2 и рис. 3.

Рис. 2

Рис. 3

6. 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

= .

7. 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 = 56,03 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 .

9. 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,%	82	88,5	90,5	90,5	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	23	2900	6,9	0	0
2	45	2875	13,54	87,5	15,47
3	15	2950	4,63	0	0
4	35	2925	10,7	86,5	12,36
5	64	2850	19,09	90,1	21,18
6	30	2935	9,21	86	10,7

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.

11