Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Основы электропривода. Лабораторный практикум. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
Прак тическая работа № 1
()
()
()
Построение считается выполненным правильно, если выход на естественную электромеханическую характеристику происхо­дит в точке 7 при токе I1.
Пуск двигателя начинается в точке 1 с координатами I = I1, ω = 0.
В соответствии с характеристикой 12 угловая скорость электродвигателя при его разгоне увеличивается до значения ω2, равного
IR R R R

ωω
20
2 я123
Ф
k
ном
.
(1.12)
При скорости ω2 замыкается контакт К3 и шунтируется третья секция R3 пускового реостата (с наибольшим значением сопротивления). Угловая скорость электродвигателя из-за инер­ции механической системы элек тропривода не может измениться мгновенно, а ток якоря быстро растет. Поэтому переход на новую характеристику осуществляется практически по линии, парал­лельной оси абсцисс, т. е. при скорости ω2 = ω3.
Далее электродвигатель будет разгоняться по прямой 34 до точки 4. В этой точке контакт К2 замкнется и шунтируется вторая секция R2 пусковог о реостата. Происходит переход на сле­дующую характеристику при скорости ω4 = ω
5
IR R R

ωω
40
2 я12
Ф
k
ном
.
(1.13)
После замыкания контакта К1 шунтируется первая секция
R1 пускового реостата (с наименьшим значением сопротивления).
Осуществляется последний этап пуска электродвигателя, т. е. переход на естественную электромеханическую характеристику при скорости ω6 = ω
7
ωω
60
IR R
2 я1
Ф
k
ном
.
(1.14)
Если нагрузка на валу электродвигателя равна номиналь­ной, то он по окончании пуска будет работать на естественной электромеханической характеристике с угловой скоростью ω и током I
ном
.
ном
11
Прак тические работ ы
Решить задачу. Для ДПТ НВ рассчитать m-ступенчатый пусковой реостат. Тех-
нические данные электродвигателя представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Технические данные ДПТ НВ
Вариант
1 2ПО132М 1,3 110 800 65,5 0,472 0,308 2 2 2ПО132L 2,2 220 1000 75,5 0,88 0,64 3 3 2ПО160М 3,2 110 112 0 80,5 0,11 0,078 4 4 2ПО132М 4,5 220 2240 76,5 0,271 0,204 2 5 2ПО180L 5,2 110 800 80,5 0,065 0,044 3 6 2ПО132L 6,7 220 3000 86 0,12 0,089 4 7 2ПО180L 7,5 110 1000 89 0,042 0,03 2 8 2ПО180L 9,0 220 1060 86 0,143 0,073 3
9 2ПО160М 9,5 110 3000 86 0,02 0,018 4 10 2ПО180M 10,0 220 1500 86,5 0,121 0,071 2 11 2ПО20 0L 11,0 440 1000 87 0,5 0,264 3 12 2ПО160L 12,0 440 3000 89,5 0,171 0,131 4 13 2ПО200M 14,0 220 1500 88 0,071 0,041 2 14 2ПО180M 14,0 440 2120 89 0,232 0,154 3 15 2ПО200L 17,0 220 1500 89 0,055 0,037 4
Тип
ДПН НВ
Р
кВт
ном
,
U
ном
,Вn
,
ном
об/мин
η
,%rя,Омrдп,
ном
Ом
m
1. Тема практической работы.
2. Цель практической работы.
3. Основные теоретические сведения.
4. Технические данные электродвигателя согласно варианту.
5. Расчеты для решения задачи.
6. Пусковая диаграмма ДПТ НВ в масштабе при m-ступенча-
том пуске.
7. Вывод о выполненной работе.
1. Начертите и опишите основную схему включения ДПТ НВ.
2. Приведите математическое выражение электромеханиче-
ской характеристики ДПТ НВ.
12
Прак тическая работа № 2
U MR
3 Назовите виды электромеханических характеристик элек-
тродвигателей.
4. Поясните назначение и устройство пускового реостата.
5. Поясните назначение пусковой диаграммы ДПТ НВ.
6. Изложите порядок построения пусковой диаграммы ДПТ НВ.
Цель: научиться рассчитывать параметры ЭП с ДПТ НВ
при различных способах регулирования его скорости вращения.
1. Изучить основные теоретические сведения.
2. Выписать исходные данные для решения задач.
3. Выполнить задание.
4. Составить отчет о выполненной работе.
5. Ответить на контрольные вопросы.
Механическую характеристику ДПТ НВ описывают следую-
щим выражением:
ω
Ф
k
( Ф)
k
,
2
где ω – угловая скорость электродвигателя, рад/с; U – напряже­ние, под водимое к якорю электродвигателя, В; М – момент, раз­виваемый электродвигателем, Н·м; R – сопротивление якорной цепи, Ом; k – конструктивный коэффициент электродвигателя; Ф – магнитный поток электродвигателя, Вб.
Сопротивление якорной цепи определяют по формуле
R = Rя + Rд, (1.16)
где Rд – сопротивление добавочного резистора в цепи якоря, Ом.
Сопротивление якоря Rя определяют по формуле (1.5). При номинальном магнитном потоке электродвигателя
коэффициент
определяют по формуле (1.9).
ном
(1.15)
13
Прак тические работ ы
  
Номинальный момент электродвигателя М
, Н·м, рас-
ном
считывают по формуле
Р
ном
M
ном
Номинальную угловую скорость ω
.
ω
ном
электродвигателя нахо-
ном
(1.17 )
дят по формуле (1.10).
Если известна естественная механическая характеристика 1
ДПТ НВ (рис. 1.2) и его сопротивление якоря Rя и требуется рас­считать сопротивление добавочного резистора Rд, при включе­нии которого в цепь якоря желаемая искусственная характерис­тика 2 пройдет через точку А с координатами Ми и ωи, то данную задачу можно решить методом пропорций.
ω
ω
0
ω
ном
ω
ω
и
ω
е
1
и
А
2
0
М
ном
М
М
и
Рис. 1.2. Механические характеристики ДПТ НВ
для расчета сопротивления добавочного резистора в цепи якоря
Сопротивление добавочного резистора Rд, Ом, в цепи якоря
ДПТ НВ, которое обеспечит прохождение искусственной меха­нической характеристики электродвигателя через точку с кооро­динатами Ми и ωи, рассчитывают по формуле
Δω
и
Δω
1,RR
е
дя
14
(1.18)
Прак тическая работа № 2
где Δωи и Δωе – изменение угловой скорости электродвигателя относительно скорости идеального холостого хода ω0 на искус­ственной и естественной механических характеристиках ДПТ НВ соответственно, рад/с.
Изменение угловой скорости Δωи электродвигателя относи-
тельно скорости идеального холостого хода на искусственной ме­ханической характеристике определяют по формуле
ωи = ω0 + ωи. (1.19)
Изменение угловой скорости Δωе электродвигателя относи-
тельно скорости идеального холостого хода на естественной ме­ханической характеристике определяют по формуле
MR
Ф
k
ия
ном
.
2
(1.20)
Δω
е
Математическое выражение механической характеристики
ДПТ НВ, питаемого от тиристорного преобразователя, имеет вид
E
ω
Ф
k
п
ном
МR R
яп
Ф
k
ном
,
2
(1.21)
где Еп – среднее значение ЭДС на выходе преобразователя, В;
Rп – внутреннее сопротивление преобразователя, Ом.
Среднее значение ЭДС преобразователя равно
где Е
Еп = Е
– среднее значение ЭДС преобразователя при α = 0, В;
ср.о
cos α, (1.22)
ср.о
α – угол открывания тиристоров, эл. град.
Решить задачи. Исходные данные для решения взять из таб-
лицы 1.2.
1. Определить сопротивление добавочного резистора, вклю-
ченного в цепь якоря ДПТ НВ, для снижения угловой скоро­сти электродвигателя до значения ω при моменте нагрузки Мс на валу электродвигателя.
2. Для ДПТ НВ, работающего с номинальным моментом на-
грузки на естественной характеристике, определить напряжение, подводимое к якорю электродвигателя, при котором его скорость уменьшится в N раз.
15
Прак тические работ ы
Таблица 1.2
Задача 3 Задача 4 Задача 5
,
E
,
M
,
ω
,
R
,
M
,
ω
,
М
Ф,
В
ср.о
с
Н·м
и
ра д /с
п
Ом
и
Н·м
и
70 10 0,1 70 10 207
ра д /с
ном
с
Н·м
0,8М
ном
100 15 0,1 100 15 360
0,9М
60 28 0,12 60 28 360
90 20 0,12 90 20 207
ном
ном
ном
0,7М
0,8М
ном
ном
ном
160 15 0,15 160 15 207
0,5М
85 40 0,1 85 40 207
90 25 0,1 90 25 360
180 30 0,12 180 30 360
ном
ном
ном
ном
0,7М
0,9М
0,9М
ном
ном
ном
ном
250 25 0,12 250 25 207
0,8М
70 75 0,15 70 75 360
200 35 0,15 200 35 360
ном
ном
ном
М
0,6М
ном
ном
ном
240 30 0,1 240 30 360
0,9М
50 150 0,1 50 150 360
160 50 0,1 160 0 360
230 45 0,1 230 45 360
ном
ном
ном
ном
М
0,7М
0,6М
ном
ном
ном
ном
Вб
16
2 0,9Ф
N
ча 2
Зада-
,
с
М
Н·м
Задача 1
ω,
ра д /с
Исходные данные для решения задач
rдп, Ом
1,7 0,8Ф
1,5 0,7Ф
ном
ном
ном
1,3 0,9Ф
3 0,8Ф
2 0,9Ф
1,8 0,7Ф
ном
ном
ном
ном
3,5 0,7Ф
4 0,9Ф
2 0,7Ф
3,1 0,9Ф
3,8 0,7Ф
2,9 0,8Ф
ном
ном
2,5 0,8Ф
ном
ном
ном
2,3 0,8Ф
ном
ном
ном
rя, Ом
ном
η
, %
об/мин
ном
n
,
ном
U
, В
ном
Р
, кВт
Вариант
2 2,8 220 1500 76,5 0,6 01 0,454 90 0,9М
3 3,4 110 1500 79 0,12 0,089 80 0,8М
1 1,8 110 1000 70 0,346 0,224 100 0,7М
4 4,0 220 1000 82 0,328 0,227 70 0,6М
5 5,3 110 2200 83,5 0,055 0,039 150 0,5М
6 6,0 220 160 0 84,5 0,235 0,151 120 0,7М
7 7,5 110 1500 85 0,044 0,031 95 0,9М
8 8,0 220 2240 86,5 0,145 0,101 180 0,8М
9 9,5 110 3000 86 0,02 0,018 230 М
10 10,0 220 2360 88,5 0,069 0,049 165 0,7М
11 11,0 220 1000 86,5 0,125 0,08 75 0,8М
12 12,0 220 3000 89 0,044 0,031 270 0,6М
13 14,0 220 2120 89 0,058 0,037 160 М
14 15,0 220 750 80,5 0,146 0,064 50 0,5М
15 17,0 220 3000 89 0,038 0,025 250 0,9М
Прак тическая работа № 3
3. Определить угловую скорость ДПТ НВ, работающего с маг-
нитным потоком Ф и активным моментом нагрузки Мс на валу электродвигателя.
4. Для ДПТ НВ определить сопротивление добавочного ре-
зистора в цепи якоря, включение которого обеспечит прохож­дение искусственной механической характеристики двигателя через точку с координатами ωи и Ми.
5. Определить значение ЭДС Еп на выходе тиристорного
преобразователя с внутренним сопротивлением Rп, при кото­ром механическая характеристика ДПТ НВ пройдет через точку с координатами ωи и Мс. Определить для рассчитанного значе­ния Еп угол открывания α тиристоров преобразователя, приняв
Е
из таблицы 1.2.
ср.о
1. Тема практической работы.
2. Цель практической работы.
3. Основные теоретические сведения.
4. Исходные данные для решения задач.
5. Расчеты для решения задач.
6. Вывод о выполненной работе.
1. Приведите основную схему включения ДПТ НВ и пояс-
ните ее.
2. Поясните понятие «жесткость механической характеристи-
ки ДПТ НВ».
3. Охарактеризуйте основные способы регулирования скоро-
сти ДПТ НВ.
4. Начертите механические характеристики ДПТ НВ при раз-
личных способах регулирования его скорости.
5. Поясните, что представляет собой система ЭП «тиристор-
ный преобразователь – ДПТ НВ».
Цель: научиться рассчитывать сопротивления добавочных
резисторов, включенных в роторную или статорную цепь А Д.
17
Прак тические работ ы
ωω
00
nn

1. Изучить основные теоретические сведения.
2. Выписать исходные данные для решения задач.
3. Выполнить задание.
4. Составить отчет о выполненной работе.
5. Ответить на контрольные вопросы.
Расчет сопротивлений резисторов в цепи ротора
Типовой задачей для ЭП с АД с фазным ротором является
расчет резисторов в цепи ротора, обеспечивающих заданную пу­сковою диаграмму электродвигателя.
Пусковую диаграмму АД строят по аналогии с ДПТ НВ
в предположении, что рабочий участок механических характе­ристик АД близок к линейному. При построении пусковой диа­граммы АД пусковой момент М1, Н∙м, принимают равным
М1 = (0,8...0,9)Мк, (1.23)
где Мк – критический момент АД, Н·м.
Кратность пускового момента к моменту переключения оп-
ределяют по формуле
M
ном
m
где М
λ
MS
– номинальный момент АД, Н·м; S
ном
1 но м
,
– номинальное
ном
(1.24)
скольжение АД, о.е; m – число секций пускового реостата.
Номинальный момент электродвигателя рассчитывают по
формуле (1.17).
Номинальное скольжение электродвигателя в относительных
единицах находят по формуле
S
ном
0 ном 0 ном
n
,
ω
где n0 – синхронная частота вращения электродвигателя, об/мин;
ω0 – синхронная скорость вращения электродвигателя, рад/с.
Синхронную частоту вращения АД определяют по формуле
60,f
1
18
np
0
(1.25 )
(1.26)
Прак тическая работа № 3
1,
  
где f1 – частота напряжения питающей сети, Гц; p – число пар полюсов AД (определяют из типа электродвигателя). Последняя цифра после латинской буквы обозначает число полюсов АД.
Сопротивление n-й секции R
, Ом, пускового реостата,
2д.n
включенного в цепь ротора АД, рассчитывают по формуле
R
2д.n
= R
n–1
(λ – 1), (1.27 )
где n = 1...m, R2 – активное сопротивление фазы ротора, Ом.
Активное сопротивление фазы ротора определяют по фор-
муле
US
RI
2
2ном ном
3
2ном
,
(1.28)
где U ра при неподвижном роторе, В; I
– номинальное линейное напряжение на кольцах рото-
2ном
– номинальный ток фазы
2ном
ротора, А.
Если задана некоторая точка искусственной характеристики
с координатами Ми и Sи, то искомое добавочное сопротивление в фазе обмотки ротора можно найти по формуле
S
RR
2д2
и
S
е
(1.29)
где Sе – скольжение АД на естественной характеристике, со­ответствующее моменту Ми, о.е. В случае Ми = М
Sе = S
ном
.
скольжение
ном
Скольжение Sи определяют с помощью формулы (1.25) с уче-
том работы АД со скоростью ωи на искусственной характеристике.
Расчет сопротивлений резисторов в цепи статора
Рассмотрим распространенную задачу, когда включение до-
бавочного резистора во все три фазы статора должно обеспечить заданную кратность μ пускового момента
М
п.и
где М
п.и
μ
, М
– пусковые моменты АД при включении добавоч-
п.е
М
п.е
,
(1.30)
ного резистора (на искусственной механической характеристике) и без него (на естественной механической характеристике), Н·м.
19
Прак тические работ ы
кк п
22
к кк
x Zr
д кк
R xr
Полное комплексное сопротивление короткого замыка-
ния Zк, Ом, соответствующее моменту пуска АД, равно
U
1ном
,
3
п
где U
ZI
к
– номинальное напряжение АД (линейное), В; Iп – пу-
1ном
сковой ток АД, А.
Активное сопротивление короткого замыкания rк, Ом, опре-
деляют по формуле
φ
cos ,rZ
где cos φп – коэффициент мощности АД в момент его пуска.
Реактивное сопротивление короткого замыкания хк, Ом, ра с-
считывают по формуле
(1.31)
(1.32)
.
(1.33)
Для получения заданной кратности момента требуемое со-
противление добавочного резистора R1д, Ом, определяют по фор­муле
2
Z

к


1
μ

2
.
(1.34)
Решить задачи. Исходные данные для решения приведены
в таблице 1.3.
1. Для АД с фазным ротором рассчитать m-ступенчатый пу-
сковой реостат.
2. Рассчитать сопротивление добавочного резистора, вклю­ченного в цепь ротора АД, чтобы при номинальном вращающем моменте его угловая скорость равнялась ωи.
3. Рассчитать сопротивление добавочного резистора, вклю­ченного в цепь ротора АД, чтобы начальный пусковой момент равнялся максимальному моменту электродвигателя.
4. Для А Д рассчитать сопротивление добавочного резистора, вк лючение которого в цеп ь статора обеспечит снижение пусково­го момента двигателя на N %.
20