Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические машины. Учебно-методическое пособие
.pdf
Нужно выбрать номинальный ток аппарата управления:
н.п.
при Uнл = 380 В.
н
По табл. П5 выбираем для управления двигателем аппарат с номинальным напряжением 380 В и
= 250 A >
н.п.
= 201 A.
н
Это контактор типа КВДК630 с воздушным гашением дуги при
размыкании контактов.
Такой воздушный контактор на Uнл = 380В не снабжается устройствами защиты от перегрузки, поэтому такую защиту в нашем случае
выполнит автоматический выключатель. Таким образом, двигатель
будет защищен от тепловых перегрузок тепловым расцепителем автомата. Номинальный ток этого расцепителя настраивается по усло-
вию
н.у.т.
.
н
По табл. П6 определяем, что подходят автоматические выключатели ВА51-35, ВА51-37, ВА52-39 и ВА83-41. У этих аппаратов номинальный ток:
= 250 А
н.а.
= 201 А.
н
Настраиваем уставку зашиты двигателя от перегрузки тепловым
расцепителем автомата:
= 210 А
н.у.т.
= 201 А.
н
Если в вашем варианте требуется применение магнитного пускателя, а не контактора, защищать двигатель от перегрузок тепловым
расцепителем автомата не нужно. Защита от перегрузок будет осуществляться тепловым реле пускателя. Следует настроить уставку
теплового реле магнитного пускателя по условию
н.у.т.
н.
4. Методика расчета и выбора защиты цепей двигателя от
коротких замыканий.
1. Рассчитать токовую уставку защиты цепей двигателя от корот-
ких замыканий.
2. Определить тип воздушного автомата, защищающего от корот-
ких замыканий участки цепей и электротехнические устройства,
61
включенные после этого автомата, в частности выбранный электродвигатель.
К коротким замыканиям относят возникающие в процессе работы
недопустимые в нормальных условиях соединение двух или трех фаз
между собой. В случае источника с заземленной нейтралью, к ним
относят и соединение одной из фаз с землей. Как правило короткие
замыкания происходят из-за пробоя изоляции обмоток двигателя или
проводов кабеля.
Короткие замыкания приводят к скачкообразному росту линейных токов. Их максимумы превышают как номинальные значения токов (в 10 раз и более), так и токи, возникающие при перегрузках двигателя. При этом возникают значительные динамические усилия и
перенапряжения, способные вывести из строя всю электроустановку.
При коротких замыканиях цепи электродвигателя должны быть отключены за возможно более короткое время.
Цепи электродвигателей защищают от коротких замыканий в
большинстве случаев электромагнитным расцепителем, входящим в
состав автоматического выключателя, вход которого соединен непосредственно с сетью.
При возникновении перегрузок электромагнитный расцепитель
автомата не должен срабатывать и отключать двигатель от сети. Также он не должен срабатывать и отключать двигатель в нормальных
пусковых режимах. Применяют термин «отстройка» электромагнитного расцепителя от пусковых токов. Действительно, при «прямом»
(без понижения напряжения) пуске электродвигателя в электродвига-
теле, трехфазном кабеле, пускателе и автомате протекают токи
пуск.
близкие к токам коротких замыканий:
пуск
= K
пуск
·
,
н
,
где K
– коэффициент пускового тока (см. табл. П1, 2).
пуск
Таким образом, защиту электродвигателей от коротких замыканий правильно выбирать так, чтобы электромагнитный расцепитель
не отключал двигатель при прямом пуске, но отключал двигатель при
токах коротких замыканий.
62
Двигатель не должен также отключаться автоматом при изменениях напряжения питания во время пуска и неточностей в настройке
тока срабатывания. Для этого в расчет вводится коэффициент запаса
Кз. Тогда минимальное значение тока, при котором сработает элек-
тромагнитный расцепитель, можно рассчитать по выражению
ср.min
= КЗ·K
пуск
·
.
н
В большинстве случаев KЗ = 1,25.
Рассмотрим пример расчета.
Сначала выбираем автомат с номинальным током
н.а.
. Его
н
номинальное напряжение соответствует номинальному напряжению
сети: Uнл = 380 В.
По табл. П6 возможно в нашем варианте применить воздушные
автоматы напряжением 380 В типов ВА 51-35, ВА 51-37, ВА 52-39
или ВА 83-41. Так как для них выполняется:
= 250А
н.а.
= 201А.
н
Определяем значение минимального тока, при котором сработает
электромагнитный расцепитель, учитывая необходимость «отстроить» автомат от тока прямого пуска двигателя, с учетом неточностей
его настройки:
ср.min
ср.min
= 1,25·7·201 = 1760 А.
= Kз·K
пуск
·
.
н
Токовую уставку электромагнитного расцепителя (номинальный
ток уставки –
ший относительно
) по табл. П6 определяем как ток ближайший боль-
н.у.э.
ср.min
н.у.э.
(
н.у.э.
ср.min
= 2000А >
ср.min
):
= 1760А.
Выбираем автомат ВА51-35 с номинальными данными:
Uн = 380 В;
= 250 А;
н.а.
= 2000 А.
н.у.э.
63
Выбранный автомат защитит электродвигатель и от перегрузки.
А
В
С
N
КМ
КК
КМ
КК1
КК2
М
КМ
QF
F
S
SВ1
SВ2
Он содержит расцепитель с двумя токовыми уставками: электромагнитной (
= 2000 А) и тепловой (
н.у.э.
= 210 А).
н.у.т.
Электрическая схема электроустановки. Построим принципиальную электрическую схему электропитания, защиты и управления с
асинхронным двигателем, учитывая типы выбранной аппаратуры.
Нужно выбрать конкретную принципиальную схему с трехфазным асинхронным двигателем промышленного применения.
В пояснении к схеме необходимы указания определенных в процессе расчетов: типоразмера двигателя, типа автомата, типа магнитного пускателя (контактора), номинальных токов, уставок защит от
перегрузок и коротких замыканий.
В табл. П7 приведены примеры принятых в схемах условных
обозначений.
Соотношения размеров условных обозначений нужно выбирать
соответствующими принятым стандартам (см. табл. П7). Рис. 4.4 иллюстрирует один из возможных вариантов построения схемы.
Рис. 4.4. Пример построения схемы
64
4.4. РАСЧЕТ ПРИ ПОВТОРНО-КРАТКОВРЕМЕННОМ
№
вари-
анта
Активная мощность
нагрузки
Интервалы времени
в цикле
Длина кабеля,
L, м,
и условия
прокладки
P1,
P2,
P3,
P4,
P5,
t1,
t2,
t3,
t4,
t5,
кВт
кВт
кВт
кВт
кВт
с с с с с
39
21
25,5
0
30
0
15
20
70
30
20
105; возд.
%,100
ц
р
Т
Т
ПВ
%.9,41%100
155
65
ПВ
РЕЖИМЕ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ
Исходные данные оформить в виде табл. 4.2.
Таблица 4.2
Отличие методики расчета от методики, рассмотренной выше.
Так как за цикл работы в отдельные интервалы времени мощность нагрузки снижается до Р = 0, то режим работы – повторнократковременный. Нужно учесть время работы (продолжительность
включения) двигателя за период работы.
Находим этот период (длительность цикла):
Т
= t1+ t2+ t3+ t4+ t5 = 15+ 20+ 70+ 30+ 20 = 155 c.
ц
Находим время работы в цикле: Tр = 15+ 20+ 30 = 65 с.
Это значит, что за период 155 с двигатель вращается только 65 с.
Тогда продолжительность включения двигателя:
Для двигателя с самовентиляцией, как в нашем случае, периоды
пауз, пуска и торможения ухудшают теплоотдачу во внешнюю среду.
Вводятся коэффициенты, учитывающие это ухудшение. Для времени
пауз коэффициент принимают 0,5.
Для промежутков пусков и торможений коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи, принимают 0,75.
Можно принять интервалы пусков и торможений двигателя при
нашей нагрузочной характеристике близкими к нулю. В этом случае
65
эквивалентная мощность двигателя для повторно-кратковременного
.
5,05,0
54321
525424323222121
ttttt
tPtPtPtPtP
P
ЭКВ
.3,17
205,030705,02015
030300205,251521
222
кВтР
ЭКВ
;
н
ЭКВРАСЧ
ПВ
ПВ
P P
режима определяется:
Эквивалентная мощность при продолжительности включения
двигателя ПВ = 41,9 %:
Значит, переменную мощность Р(t) можно заменить на эквивалентную неизменную мощность Р
, если продолжительность вклю-
экв
чения двигателя ПВ = 41,9 %.
Двигатели имеют только номинальные ПВ, поэтому нужно выбирать номинальное ПВН, большее или меньшее рассчитанного. По
табл. П2: ПВН = 40 % > ПВ = 41,9 %. Тогда расчетная мощность Р
отличается от расчетной Р
экв
:
расч
Р
= 17,7кВт.
РАСЧ.
Чем большую ПВН допускает двигатель, тем меньше он нагревается под нагрузкой. И тем меньше его номинальная мощность.
По условию Рн Р
, учитывая, что ПВн = 40 %, по табл. П2 вы-
расч.
бираем асинхронный двигатель с синхронной скоростью вращения n1
= 1500 мин-1. Выбираем ближайшее большее значение:
Р
= 20кВт > Р
н
= 17,7 кВт.
расч.
Это двигатель АС180М (см. табл. П2).
Проводим проверку на перегрузочную способность. Необходимо
определение максимальной мощности:
Р
max.дв
Р
max.дв
= 2·20 = 40кВт.
= 2Рн;
66
Находим максимальную мощность нагрузки (по нагрузочной характеристике Р(t)):
Р
max.нагр
= Р4 = 30кВт.
Двигатель способен работать с перегрузкой при условии:
Для нашего случая Р
Р
max.дв
max.дв
Р
max.нагр.
= 40 кВт > Р
max.нагр
= 30 кВт – условие
выполняется.
Если условие способности работы двигателя при перегрузке не
выполняется, следует выбрать двигатель большей мощности.
Таким образом, следует выбирать асинхронный двигатель
(см. табл. П2) 4АС160М с номинальными данными:
Р
= 20 кВт; Uнл = 380 В; ПВН = 40 %;
н
КПДН = 87 %; cos Н = 0,87; К
пуск
= 7.
Остальные пункты выполняются как в методике расчета для продолжительного режима работы двигателя.
Глава 5. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
5.1. ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
Перед началом выполнения работ необходимо повторить теоретический материал по теме лабораторной работы – прочитать лекционный материал, дополнительную литературу. Ознакомьтесь со схемой и перечнем оборудования, используемого в работе, порядком
выполнения экспериментов, проанализируйте, какие выводы должны
быть получены в результате проведения лабораторной работы.
При выполнении работы необходимо соблюдать правила техни-
ки безопасности и правила работы в лаборатории:
1) оформить отчет по лабораторной работе (рис. П1);
2) собрать схему, исследуемую в работе;
3) пригласить лаборанта или преподавателя для проверки пра-
вильности собранной схемы;
67
4) провести необходимые измерения и записать полученные
данные в отчет;
5) представить результаты измерений для проверки преподавате-
лю;
6) разобрать схему по разрешению преподавателя.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ!
1. Подавать в схему напряжение, если правильность сборки схе-
мы не проверена лаборантом или преподавателем.
2. Оставлять схему под напряжением, если эксперимент не про-
водится.
3. Производить переключения в схеме, находящейся под напря-
жением.
4. Разбирать схему, если результаты эксперимента не проверены
преподавателем.
5.2. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
1. Отчет оформляется на листах формата А4 или в отдельной
тетради в клетку.
2. Указывается цель работы, чертятся схема и таблицы, в кото-
рые записывают результаты измерений, приводятся необходимые для
расчета формулы, чертятся графики и диаграммы.
3. Схемы, таблицы и графики выполняют карандашом, с исполь-
зованием чертежных инструментов, соблюдая ГОСТ.
5.3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО МУЛЬТИМЕТРА
Для измерения трех базовых электрических величин (тока,
напряжения и омического сопротивления) используется мультиметр
(рис. 5.1-5.3). До его подключения к цепи необходимо выполнить
следующие операции:
68
– установить род тока или напряжения (постоянный
/переменный);
– выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому ре-
зультату измерений;
– правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой
цепи.
Рис. 5.1. Подключение мультиметра (как вольтметра)
для измерения напряжения
Рис. 5.2. Подключение мультиметра (как амперметра)
для измерения тока
Рис. 5.3. Подключение мультиметра(как омметра)
для измерения омического сопротивления
69
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
КОЛЛЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
Цель работы – изучить устройство и принцип работы коллектор-
ных двигателей постоянного тока, снять и проанализировать основные характеристики.
При подготовке к работе повторите теоретический материал:
устройство и принцип работы коллекторных двигателей постоянного
тока, способы и схемы возбуждения, способы пуска и регулирования
частоты вращения двигателей.
Программа работы
1.1. Ознакомиться с устройством и номинальными данными ис-
следуемого двигателя.
1.2. Исследовать режимы запуска двигателя.
1.3. Исследовать режимы реверса двигателя.
1.4. Снять, построить и исследовать регулировочные характери-
стики двигателя.
1.5. Снять, построить и исследовать механические характеристи-
ки двигателя.
1.6. Оформить отчет и описать результаты исследований.
Приборы и оборудование
Лабораторная установка (рис. 5.1.1) состоит из коллекторной
машины постоянного тока G/M (двигателя), вал которой сочленен с
валом трехфазной асинхронной машины (генератора) с короткозамкнутым ротором G6, служащей для нагрузки двигателя. Якорь и обмотка возбуждения G/M питаются постоянным током от источника
G2, что позволяет плавно изменять ток якоря коллекторного двигателя G/M.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]