Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрический привод и электрооборудование в АПК. Практикум
.pdf
Рис. 4.4. Схема электропривода
с реостатно-релейным управлением
2. Найти число ступеней пуска m и построить характе-
ристики реостатного пуска (рис. 4.5).
3. Определить номинальное сопротивление двигателя Rн = Uн/Iн, сопротивление якоря rя, найти значения
ступеней r1, r2,…, rm и полное сопротивление пускового
реостата r
полн
.
Рис. 4.5. Механические пусковые и тормозные характеристики ДПТ НВ
41
Решение. Для расчета величин ступеней пусковых со-
10
,,
( )
==
rr
()
λλ
()
ì.
=++=
противлений (форсированный пуск) определяют следующие параметры (см. рис. 4.4).
Номинальное сопротивление двигателя:
R
= Uн/Iн = 5 Ом (72)
н
Сопротивление якоря двигателя:
r
ÿ
=−
Ð
í
UI
íí
R
3
Îì (73)
=05
í
Скорость холостого хода:
U
ωω
0
í
−
UIr
ííÿ
100=
=
í
ðàä/ñ (74)
Машинную постоянную двигателя определяют по фор-
муле (53):
ñ U rI
Φ= − =
í í ÿí í
2, 2 Âá
w
(75)
Приближенно число ступеней реостата т при заданном
значении ρ = r
/Rн = 0,06 находят, исходя из отношения пи-
я
ковых моментов к моментам переключения:
µ
1
λ
==
µµρµρ
11
m
21 1
3
202
, (76)
При числе ступеней m = 3 отношение моментов λ~2. Сле-
довательно, корректировку μ
, μ2 при соблюдении условий
1
μ1=2–2,2; μ2= 1–1,2 μс можно не проводить, приняв λ =2; m = 3.
Сопротивления ступеней реостата по принятой величине λ:
rr rrrr
=−
λλ
1
mÿ mmmm
;; ,..., (77)
Сопротивления ступеней реостата при m = 3:
rr rr rr
103061 122=−
=====
λλλ
ÿ32312
,; ,; , Î
Относительные сопротивления ступеней ρ
рис. 4.5).
Полное сопротивление реостата при m = 3:
rrrr
ïîëí
== =
−−−
12112
123
213, Îì (79)
42
(78)
= rt/Rн (см.
t
Сопротивление якорной цепи:
=+ =
rrr
общяполн
244, Îì (80)
Пример 11. Для привода постоянного тока с реостатно-релейным управлением (см. рис. 4.4) рассчитать ступень
сопротивления для торможения противовключением и для
динамического торможения. Характеристики приведены на
рис.4.5. Номинальные значения параметров двигателя: Р
8,5 кВт; U
= 94 рад/с. Двигатель переключается в тормозной режим
w
н
= 220 В; Iн = 44 А; rя = 0,3 Ом; w0= 100 рад/с;
н
н
=
противовключения или динамического торможения при
μ
= 1 и ν = νн. Максимальный тормозной момент при пере-
с
ключении μ
максимального значения момента при пуске с μ
= 1. Пусковые характеристики рассчитаны для
т
= 2.
1
1. Определить номинальное сопротивление двигателя
, рассчитать относительное сопротивление цепи якоря ρ =
R
н
ρ
и найти полное (без разбивки на ступени) сопротивление
я
пуска ρ
полн
.
2. Построить механические характеристики двигателя
ν = f (μ) в долевых величинах при переключении в режим
торможения противовключением или режим динамического
торможения.
3. Определить величины добавочных сопротивлений
ступени противовключения и динамического торможения
ρпв и ρдт.
Расчет. Для привода постоянного тока с реостатно-ре-
лейным управлением при расчете величин ступеней сопротивлений торможения (см. рис. 4.4) определяют следующие
параметры.
Номинальное сопротивление двигателя Rн пo формуле (72).
Относительное сопротивление цепи якоря:
r
ÿ
ρ
=
(81)
R
í
43
Полное сопротивление:
ω
íí
Φ
U
=−
+
ñ
í
ρ
=
ïîëí
µ
1
0
(82)
IR
Величина добавочного сопротивления (см. рис. 4.5) сту-
пени динамического торможения r
и ρдт = rдт /Rн:
дт
где U
r
– напряжение двигателя в начальный момент тормо-
нач
жения, U
ток, I
доп
≈ Uн; I
нач
≈ Iн при μ
íà÷
äò
I
äîï
доп
= –1.
max
, (83)
r
ÿ
– максимально допустимый
Величина добавочного сопротивления ступени тормо-
жения противовключением rпв и ρпв = rпв /Rн:
U U
=
ííà÷
I
äîï
r
− (84)
ÿ
r
ïâ
Контрольные вопросы
1. Какие типы двигателей постоянного тока применяют-
ся в ЭП?
2. Основная схема включения двигателя постоянного
тока независимого возбуждения.
3. Виды и признаки энергетических режимов двигателя.
4. Основные способы регулирования координат ЭП
с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением.
5. Что такое пусковая диаграмма двигателя и как она
строится?
6. В чем состоят особенности схемы включения и характеристик двигателя с последовательным возбуждением?
7. Способы торможения двигателем с последовательным возбуждением.
44
5. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
ω
ωω
r
′
()
5.1. Электромеханические свойства
электроприводов переменного тока
Основным типом электродвигателя привода переменного
тока является асинхронный трехфазный двигатель (АД) с короткозамкнутым или фазным ротором. При включении обмотки статора в сеть трехфазного тока в АД возникает вращающееся магнитное поле статора, угловая скорость которого
определяется только числом пар полюсов р и частотой тока
статора f
и называется синхронной скоростью w1 = w0:
1
2=πf
1
0
(85)
ð
Вращающееся магнитное поле пересекает проводники
обмотки ротора и индуктирует в них ЭДС. Если роторная
обмотка замкнута, то возникающий в ней ток I
во взаимо-
2
действии с магнитным полем статора Ф создаст вращающий момент М.
Для возникновения вращающего момента необходимо,
чтобы ротор вращался со скоростью w, отличной от скорости поля.
Скольжение s характеризует разницу скоростей w0 и w:
s =
(86)
ω
0
−
0
Связь между моментом и скольжением имеет вид
2
ðU
′
2
1
s
2
+′+
2
′
21
, (87)
3
Ì
где
R
, r’2 – активные сопротивления фазы статорной и ро-
1
=
π
2
+
frrs õõ
()
11 2
торной, приведенной к напряжению статора,
обмоток; х1, х’2 – индуктивные сопротивления
рассеяния статора и ротора; U1 – фазное напря-
жение.
45
Зависимость М = f (s), так же как и зависимость w = f
(
)
..
=+
ÒííÒ
II
íí
()
(М), называется механической характеристикой АД.
Механическая характеристика АД общего применения
нелинейная и имеет максимум, характеризующийся критическими значениями момента и скольжения Мкр, sкр. Построение характеристики затруднено, к тому же в формулу для
момента входят параметры схемы замещения АД, которые
в каталоге отсутствуют.
Основные параметры двигателя могут быть вычислены.
Номинальное сопротивление АД с фазным ротором
Å
í
R
2
2
=
í
(88)
I
3
í
2
Номинальный момент АД Мн вычисляется по формуле (85).
Критический момент находят через коэффициент k
м.к
перегрузки:
М
= k
к
(89)
м.кМн
Критическое скольжение:
sskk
=+−
êíìê ìê
2
1 (90)
Пусковой момент АДФР без сопротивления в цепи ротора:
ÌÌs
ïêê
2
Отношение пускового момента к номинальному μ
1
(91)
s
ê
п.е
= Мп/
Мн. Коэффициент трансформации ЭДС от статора к ротору:
Å
í
= =
Ò
1
Å
í
2
k
095,
U
í
1
(92)
Å
í
2
Приведенное сопротивление фазного ротора:
′
==rrkRsk
2222
2
(93)
При прямом пуске АД пусковой ток характеризуется
кратностью k
Ik
:
i
==
ïi
47... (94)
46
Регулирование скорости возможно изменением числа
()
ää
()
=+
22
−+
ωω
s
..
()=−
1
пар полюсов, изменением скольжения за счет введения сопротивления (реактора) в цепь статора. Первый способ дает
дискретное регулирование, а второй является неэкономичным и применяется при малых мощностях или при пуске
АД. Наиболее перспективен частотный способ путем изменения частоты и напряжения АД.
Регулирование скорости АД с фазным ротором возможно путем введения сопротивления в цепь ротора и индуктивного сопротивления в цепь статора. Критический
момент двигателя с добавочным индуктивным сопротивлением в цепи статора х
Ì
=
êõä.
:
1д
rrõõõ
2
ω
++++
(
01 1
2
mU
11
2
11 2
(95)
2
′
)
Критическое скольжение с добавочными сопротивлениями в цепи статора и ротора r
srrrõõ õ
=+′+
êõ
.
′
()
22 1
Следовательно, скольжение s
, xiД:
2д
2
+++
11 2
н.x
2
′
(96)
при номинальной нагрузке с дополнительными сопротивлениями (из формулы
Клосса)
s
.
ÌÌ
2
íê
кхнхнх
s
.
s
.
, (97)
s
.
êõ
откуда
Ìs
2
êõ êõ
s
íõ
..
Ì
í
Таким образом, скорость при включенных сопротивлениях
íõ íõ
5.2. Естественные и искусственные характеристики
АД, как и ДПТ, может работать в трех тормозных режимах.
Динамическое торможение АД характеризуется тем,
что статорные обмотки отключаются от сети переменного
тока и подключаются к сети постоянного тока.
ss
íõ íõ.
..
0
47
= (98)
0
(99)
Для торможения противовключением надо поменять
местами две любые фазы статора. В фазный ротор вводится
сопротивление.
Пример 12. Для привода переменного тока центробежного насоса с трехфазным асинхронным двигателем (АД),
пускаемым через реактор по схеме (рис. 5.1), определить
величину добавочного индуктивного сопротивления реактора хр. Номинальные данные асинхронного двигателя:
Pн = 26 кВт; Uн= 380 В; Iн = 44 А; cosjн = 0,9; wн = 100 рад/с;
ki = Iп/Iн = 5; k
= Мк/Мн=2. В режиме короткого замыкания
м.к
cosjкз= 0,6. Характеристики пуска показаны на рис. 5.2.
Рис. 5.1. Схема реакторного пуска АД
Рис. 5.2. Характеристики пуска
48
1. Найти полное сопротивление короткозамкнутого
U
==
==
= =
асинхронного двигателя zкз и его активную и реактивную
z
составляющие
= Rкз + Jxкз.
кз
2. Для заданного снижения пускового момента при реакторном пуске μ
и полное сопротивление z
= 0,5 μ
п.х
определить пусковой ток I
п.с
короткозамкнутого двигателя
кз.х
п.х
при реакторном пуске.
3. Определить сопротивление реактора х
для заданных
р
условий пуска привода с асинхронным короткозамкнутым
двигателем.
Решение. Определение сопротивления пускового реак-
тора (см. рис. 5.1) начинается с расчета пускового тока асинхронного двигателя:
I
= ki ×In = 220 A (100)
n
Полное сопротивление zкз = Rкз + Jxкз короткозамкнутого асинхронного двигателя и его активная и реактивная составляющие:
í
z
==
êç
rz
êç êç êç
õzr
=−=
êç êç êç
1
3
Îì
I
ï
06
cos,
φ
22
Îì
08
,
Îì
(101)
Допустимый коэффициент снижения пускового тока по
заданному снижению пускового момента μ
µ
õ
π
à
Ò
.
µ
,071 (102)
ñ
π
.
Ток при пуске с реактором в статорной цепи двигателя
I à I
ïõ Òï.
,
1556 À (103)
Полное сопротивление статорной цепи асинхронного
короткозамкнутого двигателя при реакторном пуске
U
z
êç õ
í
,==
141π Îì (104)
I
3
õ..
49
п.х
(μ
= 0,5 μ
п.х
п.с
):
Сопротивление реактора для заданных условий пуска
привода с асинхронным короткозамкнутым двигателем при
неизменном значении r
õz rõ
=−−=.,
ðêçõ êç êç
(см. рис. 5.2):
к
22
048 Îì (105)
Пример 13. Для привода с асинхронным двигателем
с фазным ротором и реостатно-релейным управлением
(рис. 5.3) построить статические характеристики реостатного пуска и рассчитать ступени пускового реостата (рис. 5.4).
Номинальные данные асинхронного двигателя привода:
Р
= 22 кВт; U1н = 380В; I1н = 50 А; w0 = 104,7 рад/с; sн =
п
0,0625*; k
= Мк/Мн = 3; cosjн = 0,85; Е
m.k
= 173 В; I2н = 100 А.
2н
Двигатель пускается в три ступени (m= 3) с максимальным
моментом при пуске μ1= 2 и минимальным μ2= 1. Для динамического торможения (ДТ) двигателя обмотки статора подключаются к сети через трансформатор Т и выпрямитель V.
Рис. 5.3. Схема реостатно-релейного
пуска и торможения АДФР
1. Определить при r1s ≈ 0: сопротивление ротора r
s = s
s
, полное сопротивление пускового реостата r
н
= 1 и коэффициент отношения моментов двигателя при
п
2р
1+m
при
при
реостатном пуске λ = μ1/μ2.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]