Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрооборудование в строительстве. Лабораторный практикум
.pdf
2. Расчет числа секций пускового реостата и величин их сопротив-
Табл.1. Исходные данные для расчета системы реостатного пуска
Вариант
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
Максимально допустимый ток I1,
А
5 6 7,5
10,8
14
24,2
48
55
80
150
Ток переключения I2, А
2,2
3,3
5,5
6,6
11
12
26
36
50
82
0
0
lg
lg
m
я
R
R
m
1
ном
m
U
R
I
1
0
20
I
I
m
m
я
R
R
1
2
I
I
лений.
На основании данных, приведенных в табл.1, и в соответствии с заданным вариантом рассчитайте требуемое число секций пусковых реостатов.
Паспортные данные ДПТ НВ нужно взять из п.2 лабораторной работы №1.
Число секций пускового реостата можно найти по выражению [3,4]
где
- суммарное (максимальное) сопротивление якорной цепи,
обеспечивающее ограничение тока якоря двигателя в момент пуска до предельно допустимого значения I
U
ном
;
, где I
– предварительное значение тока переключения
20
(табл.1) при номинальном напряжении
1
(табл.1), при котором происходит переход на следующую ступень пуска.
Как правило, m0 получается дробным, поэтому его округляют до целого значения m.
Так как значение m отличается от расчетной величины m0, то нужно
скорректировать значение , которое будет использоваться в дальнейших
расчетах [3,4]
,
где m – число ступеней пуска.
Затем необходимо рассчитать точное значение тока переключения
Сопротивления отдельных секций пускового реостата находят по следующим выражениям [3,4]:
.
31
( ),
( ),
( ),
( ).
1
2
2
1
1
1
1
1
1
я
я
m
m я
m
m я
RR
RR
RR
RR
Рис.2. Базовая вычислительная модель реостатного пуска ДПТ НВ
3. Создание вычислительной модели базовой экспериментальной
установки реостатного пуска ДПТ НВ на основе блоков библио-
теки SimPowerSystems.
На рис.2 представлена вычислительная модель базовой экспериментальной установки трехступенчатого (m=3) реостатного пуска ДПТ НВ, которая содержит следующие блоки [1]:
Блок двигателя постоянного тока независимого возбуждения
(ДПТ НВ) DC Machine;
Блоки источников постоянного напряжения DC Voltage Source
для питания обмоток якоря и возбуждения ДПТ НВ;
Блоки Series RLC Branch, используемые в качестве пускового
реостата с m секциями с сопротивлениями R1 – Rm.
Блоки Breaker (группа SimPowerSystems, подгруппа Elements)
– ключи электрических сигналов, предназначенные для шунтирования секций пускового реостата в процессе пуска. Их число соответствует числу секций m пускового реостата.
32
Рис.3. Вычислительная модель реостатного пуска ДПТ НВ
в функции времени
Блоки Switch (группа Simulink, подгруппа Signal Routing) – ком-
мутаторы информационных сигналов, предназначенные для формирования управляющего воздействия, подаваемого на блок
Breaker.
Блоки Constant, обеспечивающие формирование сигналов логи-
ческого «0» и логической «1», которые подаются на блоки
Switch.
4. Создание вычислительной модели экспериментальной уста-
новки реостатного пуска ДПТ НВ в функции времени.
При разработке вычислительной модели экспериментальной установки реостатного пуска ДПТ НВ в функции времени (рис.3) в качестве
основы нужно использовать базовую модель из п.3, дополненную блоками
Clock (часы).
Блок Breaker имеет два электрических вывода (1 и 2) и один инфор-
мационный вход С (control – управление), с помощью которого осуществ-
ляется управление состоянием ключа. Этот блок содержит несколько
параметров настройки, значения которых заданы по умолчанию. Изменять их не требуется.
По умолчанию блок Breaker является нормально разомкнутым кон-
тактом и переходит в замкнутое состояние при поступлении на вход с логической «1». При изменении управляющего сигнала на логический «0»
происходит размыкание ключа.
33
Управляющий сигнал С для блока Breaker, шунтирующего секции
пускового реостата, должен формироваться в соответствии с моментами
времени достижения током якоря значения I2. Для их определения можно
использовать различные параметры работы двигателя, в частности, время
пуска. В этом случае к управляющему входу блока Switch (средний вход)
нужно подключить блок Clock (группа Simulink-Sources).
Блок Switch подает на выход сигнал либо с нижнего, либо с верхнего
входа в зависимости от результата выполнения логического условия, указанного в параметре Criteria for passing first input (критерий прохождения
сигнала первого входа). По умолчанию в этом блоке используется критерий u2>=Threshold, который в данном случае изменять не требуется.
Параметр Threshold должен содержать значение, с которым сравнива-
ется величина сигнала на управляющем (среднем) входе. В данном случае
это момент времени срабатывания ключа, т.е. интервал времени от момента пуска двигателя до момента шунтирования соответствующей секции
пускового реостата.
Таким образом, при используемых настройках на выход блока Switch
будет поступать сигнал первого (верхнего) входа до тех пор, пока управляющий сигнал не станет больше уставки Threshold, т.е. пока не будет вы-
полнено условие t≥t
где t
п,i
– момент времени перехода на i-ую ступень
п,i
пуска.
Для определения моментов времени t
воспользуйтесь следующей ме-
п,i
тодикой.
1) Запустите модель и по переходному процессу для тока якоря Iя(t)
(второй блок Scope Ia) определите момент времени t
, при котором
п,1
Iя=I2 (рис.4, а). В этот момент времени должна быть зашунтирована
первая секция пускового реостата, обладающая наибольшим сопротивлением.
2) Занесите значение t
в блок Switch 1, относящийся к ключу Breaker
п,1
1, который шунтирует секцию с наибольшим сопротивлением.
3) Снова запустите модель и по переходному процессу для тока якоря
Iя(t) определите следующий момент времени t
, при котором Iя=I2,
п,2
но уже после отключения первой секции (второй бросок тока) (рис.4,
б).
34
Табл. 2. Параметры переключения ступеней
при пуске в функции времени
Номер ступени
1 2 …
m
Момент переключения
t
п,1
t
п,2
t
п,m
Скорость двигателя в момент
переключения
ω
п,1
ω
п,2
ω
п,m
I2=27 А
tп1=0,45 с
I2=27 А
tп1
Рис.4. Настройка моментов времени переключения ступеней
реостатного пуска ДПТ НВ
а)
б)
tп2
4) Аналогичным образом определите остальные моменты времени сраба-
тывания ключей t
п,3
– t
и занесите эти значения в соответствующие блоки
п,m
Switch, а также в табл.2.
5) Определите скорости двигателя ω
в моменты переключения ступеней
п,i
пуска и занесите их в табл.2.
После выполнения настройки моментов переключения ступеней в блоках Scope w и Scope Iа будут показаны переходные процессы скорости ω(t)
(рис.5, а) и тока якоря Iя(t) (рис.5, б) при реостатном пуске ДПТ НВ.
35
5. Создание вычислительной модели экспериментальной уста-
ωп1
ωп2
ωп3
а)
б)
Рис.5. Переходные процессы Iя(t) и ω(t) при реостатном пуске ДПТ НВ
Рис.6. Вычислительная модель реостатного пуска ДПТ НВ
в функции скорости
новки реостатного пуска ДПТ НВ в функции скорости.
Для получения вычислительной модели экспериментальной установки
реостатного пуска ДПТ НВ в функции скорости (рис.6) необходимо из модели, рассмотренной в п.4, удалить блоки Clock, а освободившиеся связи
подключить к первому блоку Scope, отображающему скорость двигателя.
Уставками блоков Switch теперь являются значения скоростей ω
торые соответствуют моментам переключения. Рассчитать их значения
можно на основании уравнения механической характеристики двигателя.
п,i
, ко-
36
Например, для случая m=3 значения уставок находятся по выражениям
,
()
ном я ном m
п
U I R R R R U I R
СеФ СеФ
2 1 2 3 2
1, ,
( ) ( )
ном я ном m
п
U I R R R U I R R
СеФ СеФ
2 1 2 2 3
2, ,
( ) ( )
ном я ном m
п
U I R R U I R R R
СеФ СеФ
2 1 2 2 3
3
Табл. 3. Параметры переключения ступеней
при пуске в функции скорости
Номер ступени
1 2 …
m
Скорость двигателя в
момент переключения
ω
п,1
ω
п,2
ω
п,m
[3,4]
.
где R1 – R3 – сопротивления секций пускового реостата.
Рассчитанные значения скоростей переключения введите в соответствующие блоки Switch, а также занесите их в табл.3 и сравните с аналогичными параметрами табл.2.
Запустите моделирование и сохраните графики переходных процессов
скорости ω(t) и тока якоря Iя(t).
6. Исследование электромеханических характеристик реостат-
ного пуска ДПТ НВ.
Электромеханические характеристики ω(Iя) реостатного пуска ДПТ
НВ можно получить с помощью блока XY Graph (группа Simulink –
Sinks), добавленного в любую из моделей (п.4 или п.5) [1,2]. У этого блока
два входа, на которые должны быть поданы сигналы координат Х (аргумент) и Y (значение функции). В данном случае аргументом является ток
якоря Iя(t), а значением функции – скорость ω(t).
Соедините входы блока XY Graph со входами блоков Scope Iа и Scope
w и запустите моделирование. По окончании расчета откроется новое окно
XY Graph, в котором будет построен график электромеханической харак-
теристики реостатного пуска ДПТ НВ (рис.7).
37
7. Содержание отчета о выполнении лабораторной работы
Рис.7. Электромеханическая характеристика реостатного пуска ДПТ НВ
1. Название работы;
2. Технические характеристики исследуемого двигателя;
3. Описание этапов экспериментальных исследований, включающее:
3.1 название этапа работы;
3.2 вычислительную модель экспериментальной установки (при
наличии);
3.3 таблицы с экспериментальными данными (при наличии);
3.4 графики статических или динамических характеристик ДПТ НВ
(при наличии);
3.5 выводы о результатах исследования.
4. Выводы по работе.
5. В отчете должны быть представлены следующие графики:
1) переходные процессы для скорости ω(t) и тока якоря Iя(t) при рео-
статном пуске ДПТ НВ в функции скорости (п.5);
2) электромеханическая характеристика реостатного пуска ДПТ НВ
(п.6).
8. Контрольные вопросы
1. С какой целью при пуске двигателя постоянного тока в его якорную
цепь включают дополнительные резисторы?
2. Как рассчитать значение тока якоря двигателя в момент пуска?
3. Каким образом можно уменьшить требуемое число секций пускового
реостата?
38
Лабораторная работа №3
Табл.1. Номинальные данные асинхронных двигателей серии 4А
Вариант
1 2 3 4 5
Тип двигателя
4А71
В2У3
4А90
L2У3
4А132
М2У3
4А180
М2У3
4А315
М2У3
Номинальная мощность Pн, Вт
1100
3000
11000
30000
200000
Номинальное линейное напряжение Uл, В
380
Номинальная частота fn, Гц
50
Активное сопротивление статора rs, отн. ед.
0.13
0.072
0.04
0.03
0.012
Индуктивное сопротивление статора xs, отн. ед.
0.054
0.057
0.061
0.073
0.08
Приведенное активное сопротивление ротора rr’, отн. ед.
0.069
0.047
0.025
0.018
0.011
Приведенное индуктивное сопротивление ротора хr’, отн.
ед.
0.084
0.1
0.12
0.11
0.19
Индуктивное сопротивление главного поля хμ, отн. ед
2.8
3.4
4.2
3.8
4.9
Момент инерции J, кг∙м
2
0.0011
0.0035
0.023
0.085
1.6
Коэффициент трения скольжения F
0
Число пар полюсов p
1 1 1 1 1
КПД η, отн. ед.
0.78
0.85
0.88
0.915
0.93
cosφ
0.87
0.88
0.9
0.9
0.9
«Исследование статических и динамических характеристик
асинхронного короткозамкнутого двигателя»
Цель работы: исследование статических и динамических характеристик
асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
1. Расчет параметров модели асинхронного короткозамкнутого двига-
теля.
Использование известных математических моделей асинхронного
двигателя требует знания параметров его схемы замещения, т.е. данных о
сопротивлениях и индуктивностях его обмоток.
В таблице 1 указаны номинальные данные некоторых типов короткозамкнутых асинхронных двигателей серии 4А, включая параметры схемы
замещения, приведенные в относительных единицах [5].
39
Табл.1. Номинальные данные асинхронных двигателей серии 4А (окончание)
Вариант
6 7 8 9 10
Тип двигателя
4А100
L4У3
4А160
S4У3
4А250
М4У3
4А132
S6У3
4А250
S6У3
Номинальная мощность Pн, Вт
4000
15000
90000
5500
45000
Номинальное линейное напряжение Uл, В
380
Номинальная частота fn, Гц
50
Активное сопротивление статора rs, отн. ед.
0.067
0.047
0.024
0.067
0.037
Индуктивное сопротивление статора xs, отн. ед.
0.079
0.086
0.093
0.072
0.09
Приведенное активное сопротивление ротора rr’,
отн. ед.
0.053
0.025
0.014
0.041
0.015
Приведенное индуктивное сопротивление ротора
х
r
’, отн. ед.
0.14
0.13
0.12
0.11
0.14
Индуктивное сопротивление главного поля хμ, отн.
ед
2.4
4.0
5.0
1.9
3.8
Момент инерции J, кг∙м
2
0.011
0.1
1.2
0.021
0.74
Коэффициент трения скольжения F
0
Число пар полюсов p
2 2 2 3 3
КПД η, отн. ед.
0.84
0.89
0.93
0.85
0.92
cosφ
0.84
0.88
0.91
0.8
0.89
л
ф
U
U
1
1
3
.
cos
n
ном ф
ф
P
I
U
1
1
3
Основой вычислительной модели экспериментальной установки является блок Asynchronous Machine SI Units, параметры которого должны
быть заданы в единицах измерения СИ [1]. Для пересчета параметров
схемы замещения АД, представленных в табл.1, в систему СИ необходимо
использовать следующую методику [5]:
1) Рассчитайте номинальное значение фазного напряжения
.
2) Рассчитайте номинальное значение фазного тока
,
где Pn – номинальная мощность двигателя, Вт; η – КПД двигателя, отн. ед
(η=КПД(%)/100); cosφ – коэффициент мощности, отн. ед.
3) Найдите коэффициент приведения
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]