Курсовая работа: Расчет продолжительности пуска и торможения электропривода
Название: Расчет продолжительности пуска и торможения электропривода Раздел: Рефераты по физике Тип: курсовая работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент научно-технологической политики и образования Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный аграрный университет» Институт энергетики и управления энергетическими ресурсами АПК Кафедра системоэнергетики Расчетно-графическая работа Выполнил студент группы Егоров А. Красноярск 2009г. Задача № 1. Расчет и построение естественных и искусственных характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Характеристики при пуске и торможении Для электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения рассчитать и построить: 1. Естественные механическую 2. Искусственные механические характеристики: • при напряжении на якоре • при сопротивлении цепи якоря • при магнитном потоке 3. Определить аналитическим и графическим методами пусковые сопротивления. 4. Определить графически сопротивления цепи якоря • при торможении противовключением с током • при динамическом торможении с независимым возбуждением, током • при генераторном торможении с током Считать, что ток возбуждения имеет номинальную величину. Исходные данные приведены в таблице 1.1. Технические данные двигателей постоянного тока независимого возбуждения при
Исходные данные: Напряжение Построение механических и электромеханических характеристик для электромагнитного момента и момента на валу Координаты точек естественной механической характеристики Расчет и построение механических характеристик электродвигателя следует начать с построения естественной механической характеристики, которая представляет собой прямую линию, проходящую через точки: с координатами Угловая скорость идеального холостого хода:
где
где
где
Номинальная угловая скорость двигателя
Номинальный электромагнитный момент
Номинальный момент на валу двигателя
Момент холостого хода, или момент потерь
Угловая скорость реального холостого хода
Координаты точек искусственных характеристик Угловая скорость при
Угловая скорость идеального холостого хода при напряжении
Угловая скорость при
Угловая скорость идеального холостого хода при ослабленном магнитном потоке
а) Механические характеристики при
дополнительном сопротивлении в цепи якоря б) Механические характеристики при понижено напряжении
в) Механические характеристики при ослабленном магнитном потоке Рис. 1.1. Механические характеристики электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения номинальной мощностью 0,85 кВт и номинальной частотой вращения 950 об/мин Угловая скорость при
Угловая скорость при
Расчет пусковых сопротивлений Аналитический метод В соответствии с требованиями механизма выбрать пределы изменения тока при пуске:
где
Определить общее сопротивление цепи якоря при полностью включенном пусковом сопротивлении:
Найти число пусковых ступеней
Если число ступеней получается дробным, то его округлить до целого числа и найти новое значение
Определить значения сопротивлений ступеней пускового реостата
Выполнить проверочный расчет. Общее сопротивление цепи якоря при пуске равно:
Графический метод Задавшись значениями наибольшего Номинальное сопротивление электродвигателя
Масштаб сопротивлений
где де - длина отрезка (рис. 1.2). Сопротивление ступеней пускового реостата:
Рис. 1.2 Графическое определение пусковых и тормозных сопротивлений двигателя постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения Расчет тормозных сопротивлений Для определения величины сопротивления, которое необходимо включить в цепь якоря электродвигателя при тормозном спуске груза с торможением противовключением, на пусковую диаграмму нанести точку с координатами Сопротивление, включаемое в цепь якоря при динамическом торможении, начало которого задано номинальным током Задача № 2. Расчет и построение механических характеристик асинхронного двигателя и производственных механизмов. Приведение моментов сопротивления и моментов инерции к скорости вращения вала двигателя. Определение времени переходного процесса. Энергетика переходных процессов. Устойчивость работы привода Для системы «трехфазный асинхронный электродвигатель - рабочая машина»: 1. Рассчитать и построить естественную механическую характеристику для асинхронного короткозамкнутого двигателя по пяти точкам (пусковая, минимальная, критическая, номинальная, холостого хода) и по уравнению Клосса. 2. Рассчитать приведенную к скорости вращения вала двигателя механическую характеристику рабочей машины и построить ее в одних координатных осях с характеристикой двигателя. 3. Определить приведенный к скорости вращения вала двигателя момент инерции системы «электропривод - рабочая машина». 4. Графическим и графоаналитическим методом определить время разгона двигателя с нагрузкой при номинальном напряжении питания. 5. Рассчитать потери энергии в асинхронном двигателе при пуске системы с нагрузкой, без нагрузки и при торможении противовключением без нагрузки. 6. Оценить условия запуска электродвигателя с нагрузкой при снижении питающего напряжения на 7. Для трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором определить величину активного или реактивного сопротивления, которое необходимо включить в цепь статора для снижения пускового тока в два раза по сравнению с током при прямом пуске. Исходные данные по вариантам приведены в таблице 2.1.
Построение механической характеристики асинхронного двигателя Механическую характеристику асинхронного двигателя
где Формула Клосса при скольжениях 1-я точка
2-я точка 3-я точка 4-я точка 5-я точка Данные расчета механической характеристики
Таблица 2.2 Данные к построению механической характеристики асинхронного электродвигателя по пяти точкам
Таблица 2.3 Данные к построению механической характеристики асинхронного электродвигателя по уравнению Клосса
Построение механической характеристики рабочей машины Приведенный момент вращения рабочей машины к валу двигателя
где
Таблица 2.4 Соответствие показателя степени группам механизмов
В соответствии с выбранным рабочим механизмом определить значения
Таблица 2.5 Значения величин коэффициента
Задаваясь значением скорости вращения Таблица 2.6
На основании расчетных данных строятся механическая характеристика рабочей машины Определение времени разгона привода Графическое решение уравнения движения электропривода Если невозможно аналитически решить уравнение движения электропривода то его решают методом пропорций или методом конечных приращений. Сущность этого метода заключается в замене бесконечно малых приращений скорости где Расчет продолжительности пуска и торможения электропривода заключается в следующем: Выбираются масштабы момента электропривод двигатель пуск торможение Рис. 2.1. Графическое решение уравнения движения электропривода Рассчитывается приведенный момент инерции системы «электродвигатель - рабочая машина» относительно вала электродвигателя
где Используя построенные механические характеристики электродвигателя График динамического момента разбивается на ряд участков по оси Полученные на отдельных участках значения динамических моментов откладываются вверх по оси Графоаналитическое решение уравнения движения электропривода Используя построенные механические характеристики электродвигателя, рабочей машины и динамического (избыточного) момента, можно без построения функции Продолжительность разгона электропривода на каждом интервале частот вращения рассчитывают по выражению Полная продолжительность пуска равна сумме частичных продолжительностей где Проверка по допустимому времени разгона заключается в сравнении последнего с расчетным Допустимое время разгона находится в пределах 10-13 секунд. Расчет потерь энергии при пуске и торможении Потери энергии при пуске асинхронного электродвигателя определяются электрическими потерями энергии в его обмотках, которые прямо пропорциональны квадрату силы тока. Потери энергии при пуске асинхронного электродвигателя с нагрузкой
где Потери энергии
При торможении противовключением системы без нагрузки потери энергии (Дж) в асинхронном электродвигателе составят
Проверка устойчивой работы электропривода Вращающий момент асинхронного электродвигателя для любой фиксированной скорости вращения пропорционален квадрату приложенного напряжения, поэтому для всех скоростей вращения справедливо соотношение
где
Для оценки возможности запуска электродвигателя с нагрузкой в случае снижения напряжения на Это позволит сделать заключение: -электродвигатель не запустится; -электродвигатель запустится; -затяжной пуск электродвигателя; -электродвигатель «застрянет» и не развернется до частоты вращения, соответствующей рабочей зоне его механической характеристики. Двигатель запустится но будет работать с перегрузкой. Снижение пускового тока путем введения дополнительного сопротивления в обмотку статора Аналитический метод Сопротивление короткого замыкания электродвигателя при прямом пуске
Активное сопротивление статора при коротком замыкании
Индуктивное сопротивление статора при коротком замыкания
Степень уменьшения пускового тока
Добавочное активное сопротивление
Добавочное индуктивное сопротивление
Графический метод По величинам
на линии Рис. 2.2 Определение добавочных сопротивлений цепи статора графическим методом Задание № 3. Вариант 6 Линия загрузки кормов в кормораздатчик При наличии корма в бункере 4 (рис. 3.1) и расположении кормораздатчиков 6 и 7 под окнами загрузки оператор может дать команду на включение линии загрузки кормов. Выполнение команды осуществляется в следующем порядке. Открывается заслонка 5, включаются скребковые транспортеры 2 и 3, а также шнек извлекатель 1. После загрузки кормораздатчика 6 закрывается заслонка 5 и корм поступает в кормораздатчик 7, и после его загрузки линия загрузки корма отключается. Мощности электродвигателей Рис. 3.1 Линия загрузки кормов в кормораздатчик Описание работы схемы Ставим переключатель SA в положение 2 автоматический режим, если SQ1 (следит за уровнем бункера) через SQ2 (заполнение кормораздатчика 7) замкнут бункер полный включается KL1 и шунтирует питание, получает питание КМ4 (заслонка) через SQ3 (заполнение кормораздатчика 6), одновременно получает питание KM2 (скребковый транспортер 2), замыкая свой контакт KM2.2 включая КМ3 (скребковый транспортер 3) в свою очередь замыкая свой контакт KM3.2 включает КМ1 (извлекатель 1) После того как заполнился кормораздатчик 6 размыкает контакт SQ3 заслонка выкрывается, и корм поступает в кормораздатчик 7, после заполнения кормораздатчика 6 размыкает свой контакт SQ2 и вся линя отключается. Если переключить SA в положение 1 ручной режим питание подается на кнопки управления схемы. |