<< Пред.           стр. 3 (из 8)           След. >>

Список литературы по разделу

 
  Уравнение выражает прямую линию, которая может быть построена по двум точкам. Такими точками обычно являются точка идеального холостого хода () и точка заданного статического момента () .
  Пример 1.Двигатель ДП 41. мощность 22кВт, с U = 220 В, = 1160 об/мин, = 114 А, = 0,072 Ом, = 70 Ом, работает на естественной характеристике с моментом = 0,7·. Построить естественную характеристику. Определить ток двигателя при работе с заданным моментом.
  Решение:
  Производим пересчет сопротивлений на нагретое состояние обмоток:
  Ом;
  Ом,
 где 1,32 - коэффициент приведения сопротивления обмоток к нагретому состоянию для машин средней мощности (в каталогах задаются сопротивления обмоток для температуры ).
  Номинальный ток возбуждения:
  А.
  Номинальный ток якоря:
  А.
  Номинальное сопротивление:
  Ом.
 .
  Номинальная скорость двигателя:
  рад/с,
  Скорость идеального холостого хода:
  рад/с.
 
 
  Номинальный электромагнитный момент:
  Нм;
 Нм.
  Скорость при заданном статическом моменте:
  рад/с.
  По двум точкам (? = 127,6 1/с, М = 0 и ? = 123,3 1/с, М = 134,7 Нм) строим естественную механическую характеристику.
  Ток якоря при заданном статическом моменте определяется исходя из скоростной характеристики двигателя:
 
  Построение искусственных механических характеристик:
  а) при регулировании скорости изменением сопротивления в цепи якоря характеристика строится аналогично, с учетом, что сопротивление якорной цепи:
 ,
 где - величина добавочного сопротивления в нагретом состоянии;
  б) при регулировании скорости изменением напряжения питающей сети характеристика строится аналогично при различных условиях ;
  в) при регулировании скорости с помощью ослабления магнитного поля.
  Рассмотрим построение механической характеристики по приведенному выше примеру. Если с помощью ослабления магнитного потока скорость двигателя нужно довести до об/мин., при том же статическом моменте.
  Определяем коэффициент ослабления магнитного потока.
  Скорость двигателя при ослабленном потоке:
  рад/с.
  Уравнение механической характеристики:
 
  Второй корень отброшен, так как он дает очень большое, практически неприемлемое ослабление магнитного потока.
  Скорость идеального холостого хода при ослабленном поле:
  рад/с.
  Таким образом, по двум точкам (? = 220 рад/с, М = 0 и ? = 209 рад/с, М = 134,7 Нм) строим характеристику.
  Ток в якорной цепи при том же статическом моменте и ослабленном поле определяется:
 
  То есть при статическом моменте, составляющем 70% от номинального, двигатель будет иметь номинальную нагрузку.
 
  Двигатель последовательного возбуждения
 
  Скоростные и механические характеристики двигателя последовательного возбуждения не могут быть выражены аналитически, поэтому в каталогах этих двигателей даются опытные зависимости Если n, М, I выражены в относительных единицах, то можно построить универсальные характеристики для данной серии двигателей. Такие характеристики для двигателей серии МП, ДП, Д приведены в литературе (раздел 3.5).
  Для примера произведем расчет естественной и искусственной характеристик при заданном внешнем сопротивлении.
  Пример 2. Для двигателя ДП 41 последовательного возбуждения (23кВт, об/мин., А, Ом, Ом) построить естественную и искусственную механические характеристики при .
  Номинальное сопротивление двигателя:
  Ом.
  Внутреннее сопротивление двигателя:
  Ом
 
  Пользуясь универсальными характеристиками, строим естественную механическую характеристику. Для этого задаемся токами и для каждого значения находим , (графа 1,2,3 табл. 3).
  Умножая на , , , находим абсолютные значения тока, момента, частоты вращения (графа 4,5,6 табл. 3)
  Нм.
  Таблица 3
 
  ,
 А М,
 Нм n,
 об/мин ,
 В ,
 В ,
 об/мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,4 0,27 1,7 49,6 61,1 1649 211,8 176,6 1375 0,6 0,5 1,25 74,4 113,2 1212,5 207,7 155,1 905,4 0,8 0,75 1,1 99,2 169,8 1067 203,6 133,4 699,1 1 1,0 1,0 124 226,4 970 199,5 111,8 543,5 1,4 1,6 0,85 173,6 362,2 824,5 191,4 68,5 294,9 1,8 2,2 0,78 223,2 493,7 756,6 183,2 25,2 103,9 2,0 2,36 0,74 248 534,3 717,8 179,1 3,5 14 3,0 3,96 0,6 372 679,2 582 158,6 104,7 384
 
  По данным таблицы (графа 5,6) строим естественную механическую характеристику .
  В графе 7 приведены значения э.д.с. на естественной характеристике, вычисленные по формуле:
 .
  В графе 8 приведены значения э.д.с. на искусственной характеристике, вычисленные по формуле:
 .
  Так как э.д.с. определены для одних и тех же токов, то потоки равны:
  , отсюда .
  Вычисленные значения занесены в графу 9.
  По графам 5 и 9 строится искусственная характеристика при заданном внешнем сопротивлении.
 
  Асинхронный двигатель с фазным ротором
 
  Построение механической характеристики асинхронного двигателя можно осуществить исходя из упрощенного выражения механической характеристики:
 , Н·м,
 где - максимальный (или критический) момент двигателя, Н·м;
  - скольжение двигателя при критическом моменте;
  S - текущее значение скольжения двигателя.
  Расчет проще вести в относительных единицах, а при построении характеристики перейти к абсолютным.
  Пример 3. Для асинхронного двигателя с фазным ротором построить естественную и искусственную механические характеристики при .
  Данные двигателя: МТМ712-10, = 380 В, = 100 кВт, = 587 об/мин, = 316 В, = 196 А,
 .
  Построение естественной характеристики производим по приближенной формуле Клосса:
 ;
  определяем номинальное скольжение:
  .
  Критическое скольжение:
 =.
  Задаваясь различными значениями S, определяем момент и скорость двигателя n =1 - S в относительных единицах (графы 1, 2, 3 табл. 4).
 
  Таблица 4
 
 
 S M,
 Нм , об/мин Sн nн,
 об/мин 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 1 0 587 0 0,0585 2,24 0,941 3644,5 552,6 0,404 0,596 349,8 0,117 2,8 0,883 4723,6 518,3 0,807 0,193 113,3 0,234 2,24 0,766 3644,5 449,6 1,615 -0,615 -361 0,468 1,32 0,532 2147,6 312,3 3,23 -2,3 -1309 0,8 0,8 0,2 1301,6 117,4 5,52 1 0,65 0 1057,5 0 6,9
 
 
 
  Определяем номинальный момент двигателя:
  .
  Находим момент и скорость в абсолютных величинах (графа 4,5 таблицы 4).
  ,
 
  По полученным данным графы 4,5 таблицы строим естественную характеристику двигателя n = M(f).
  Для построения искусственной характеристики примем
  Определим номинальное сопротивление ротора:
 
 тогда
 
 
  При относительном сопротивлении
 
  Критическое скольжение на искусственной характеристике:
  .
  Искусственную характеристику можно построить, если для каждого значения момента, взятого из табл. 4, определить Sн и nн.
  Например, для момента М = 2,24 Sн= Sе•6,9 = 0,0585•6,9 = 0,404.
  После определения Sн, , nн (графа 6,7,8) строится искусственная характеристика nн = M(f) (графа 2,8 таблицы 4).
  Знак минус в выражении скорости показывает, что двигатель переходит в режим противовключения.
  Расчет механической характеристики двигателя по упрощенной формуле Клосса дает удовлетворительные результаты в рабочей части характеристик. При необходимости построения полной механической характеристики с учетом всех режимов работы двигателя нужно использовать точную формулу зависимости момента от скольжения:
 
 где
 
 rc, xc - внутреннее активное и индуктивное сопротивление обмотки статора, Ом;
 rc', xc' - приведенное внутреннее активное и индуктивное сопротивление ротора, Ом.
 
 
 2.3.7. Расчет и выбор пусковых и регулировочных сопротивлений
 
  Для определения числа ступеней пускового реостата при контакторном управлении и полной нагрузке может быть рекомендована следующая таблица:
 
 
 
 
 
 
 
  Таблица 5
 
  Мощность, кВт Двигатели постоянного тока Асинхронные двигатели возбуждение параллельное последовательное смешанное 0,75 - 2,5 1 1 1 1 3,5 - 10 2 2 2 2 10 - 20 3 2 2 2 22 - 35 3 2 3 3 35 - 55 4 2 3 3 60 - 95 4 3 4 4 100 - 200 5 3 4 5
  При выборе сопротивлений обязателен расчет ступеней путевого реостата и выбор ящика сопротивлений. Выбор ящика сопротивлений осуществляется исходя из допустимого тока и полного сопротивления ящика. Разбивка по ступеням выполняется согласно данным расчета. Весьма часто сопротивления рассчитываются для определенного пускового устройства с фиксированным числом ступеней.
  Пример 4. Для двигателя параллельного возбуждения (пример 1) рассчитать ступени пускового реостата при условии, что статический момент сопротивления при пуске Мс = 0,7.
  По данным примера 1 номинальный ток возбуждения Iв.н. = 2,4 А, номинальный ток якоря Iя = 111,6 А. Номинальное сопротивление якоря Rн = 1,97 Ом, = 0,0482. Статический ток якоря при Мс = 0,7 Iя.с = 78 А.
  Поскольку пуск нормальный, задаемся током переключения на 25% больше тока статического.
 
  I2 = 1,25• Iя.с = 1,25•78 = 97,5 А;
 
 
 
  Согласно таблице 5 принимаем 3 ступени сопротивления, тогда
 
  оттуда I1= I2 • ? = 0,874•2,2 = 1,92.
  Полное сопротивление якоря при пуске определяется по формуле:
 
  Сопротивление остальных ступеней:
  Сопротивление секций:
 
  Сопротивление секций в Омах:
  r1 = •Rн = 0,284•1,97 = 0,558 Ом;
  r2 = •Rн = 0,129•1,97 = 0,254 Ом;
  r3 = •Rн = 0,058•1,97 = 0,115 Ом;
  rд = •Rн = 0,0482•1,97 = 0,095 Ом.
  Всего: R1 = 1,022 Ом.
 
  Проверка:
 
  что соответствует точности расчетов.
  При расчете сопротивлений для двигателя последовательного возбуждения нужно задаться двумя из трех следующих величин: M1 или I1, M2 или I2, числом ступеней z. Число ступеней обычно определяется применяемым пусковым устройством или по данным таблицы 3.
  Пример 5. Для двигателя ДП-41 (согласно примеру 2) рассчитать пусковые сопротивления, пуск форсированный Мст = 0,8.
  По данным таблицы 5 выбираем число ступеней пускового реостата для двигателя мощностью 23 кВт, z = 2.
  По данным таблицы 3 строим естественную скоростную характеристику двигателя (рис. 1).
 
  Рис.1
 
  Расчет производится графо-аналитическим способом.
  Принимаем величину максимального пускового момента М1 = 2,5; числу соответствует ток I1 = 2,09 или I1 = 2,09•124 = 260 А, по характеристике скорость двигателя составит ne1 = 700 об/мин. Зададимся током переключения I2 = 150 А. При этом токе ne2 = 880 об/мин.
  Сопротивление на первой пусковой характеристике:
 
 
  Определяем скорость переключения n1.2, которая соответствует начальной скорости на второй ступени (при токе I1).
 
  Внешнее сопротивление на первой ступени:
  r1вн = R1 - rдв = 0,846 - 0,165 = 0,681 Ом.
  Определяем внешнее сопротивление второй ступени:
 
  Полное сопротивление на второй ступени:
  R2 = r2вн + rдв = 0,272 + 0,165 = 0,437 Ом.
  Скорость переключения должна соответствовать скорости двигателя на естественной характеристике:
 
 что практически соответствует ne1 = 700 об/мин.
  Если n22 оказалась больше, чем ne1, то I2 нужно уменьшить и произвести расчет вновь, добиваясь того, чтобы n22 сделать равной ne1. Если n22 оказалась меньше ne1, то ток I2 нужно увеличить.
  Расчет и выбор сопротивлений для асинхронного двигателя с фазным ротором может осуществляться графическим и аналитическим методами.
  Для примера рассмотрим аналитический метод расчета.
  Пример 6. Произвести расчет ступеней пускового реостата для асинхронного двигателя с фазным ротором МТН 712-10 согласно примеру 3.
  Согласно таблице 5 при мощности двигателя 100кВт выбираем 5 ступеней сопротивлений.
  Приняв для форсированного режима пуска величину пикового момента
 
  определяем отношение пикового момента к переключающему:
 
  Величину переключающего момента получим из соотношения:
 
  Определим внутреннее сопротивление ротора:
 
  Полные сопротивления в цепи ротора для каждой ступени ускорения:
  R5 = ? • rp = 1,88 • 0,02 = 0,0376 Ом;
  R4 = ?2 • rp = 1,882 • 0,02 = 0,0707 Ом;
  R3 = ?3 • rp = 1,883 • 0,02 = 0,133 Ом;
  R2 = ?4 • rp = 1,884 • 0,02 = 0,25 Ом;
  R1 = ?5 •rp = 1,885 • 0,02 = 0,47 Ом.
  Сопротивления отдельных секций пускового реостата определяем из выражений:
  r5 = R5 - rр = 0,0376 - 0,02 = 0,0176 Ом;
  r4 = R4 - R5 = 0,0707 - 0,0376 = 0,0331 Ом;
  r3 = R3 - R4 = 0,133 - 0,0707 = 0,0623 Ом;
  r2 = R2 - R3 = 0,25 - 0,133 = 0,117 Ом;
  r1 = R1 - R2 = 0,47 - 0,25 = 0,22 Ом.
  Rобщ = r1 + r2 + r3 + r4 + r5 = 0,45 Ом.
 
 
 
 
 
  2.3.8. Выбор схемы управления, описание ее работы
 
  Выбор схемы управления осуществляется исходя из требований, предъявляемых к данной схеме. Необходимо четко представлять технологию производства и требования к электроприводу, вытекающие из технологического процесса; возможные режимы работы привода.
  Как правило, схема управления выбирается из числа типовых схем, поэтому при выборе схемы необходимо сравнить, как минимум, две типовые схемы, которые можно было бы применять для данного привода, определить преимущества и недостатки каждой из них и выбрать более рациональную.
  При выборе схем необходимо проявлять творчество, вносить необходимые изменения в типовые схемы, вызванные особенностями эксплуатации механизма.
  При описании работы схемы необходимо раскрыть следующие вопросы: защиты и блокировки в схеме, функции, выполняемые схемой управления, запуск системы и работа ее в двигательном режиме; торможение; виды сигнализации.
  Описание работы схемы должно быть сжатым и ясным, слишком подробного описания работы схемы не требуется. Однако для успешной защиты курсового проекта нужно твердо знать все возможные режимы работы схемы, назначение каждого элемента, отдельных узлов.
 
  2.3.9. Выбор аппаратуры управления и защиты
 
  Выбор аппаратуры управления осуществляется исходя из условий места установки и режима работы аппаратов.
  По исполнению аппараты делятся на открытые, защищенные, закрытые пыленепроницаемые, маслонаполненные, взрывозащищенные.
  Аппараты управления предназначаются для работы в продолжительном, кратковременном, повторно-кратковременном режимах.
  Выбор аппаратуры управления и защиты производится согласно принятой схеме управления, то есть каждый аппарат, используемый в схеме, должен быть выбран по каталогу.
 
  а) Выбор контакторов, магнитных пускателей
 
  Выбор контакторов и магнитных пускателей осуществляется исходя из величины тока главных контактов (ток статора или ротора двигателя переменного тока, ток якоря или обмотки возбуждения двигателя постоянного тока); по роду тока и напряжению катушки, по числу главных и вспомогательных контактов; по числу допускаемых включений в час.
 
  б) Выбор реле
 
  Все реле можно подразделить на две большие группы: реле защиты и реле автоматики.
  К реле защиты относятся максимальные и тепловые токовые реле, реле минимального тока (контроль тока возбуждения, контроль тока в тормозных электромагнитах и т.п.), реле минимального напряжения, реле повышения напряжения и реле э.д.с.
  Уставка тока срабатывания максимальных реле принимается на 20 ? 30% больше пускового тока.
  Iср ? (1,2 ? 1,3)·Iпуск.
  Для асинхронных двигателей с фазным ротором или для двигателей постоянного тока уставка максимального реле может быть определена по формуле:
  Iср ? (2 ? 2,5)·Iном.
  Тепловые реле и нагревательные элементы выбираются исходя из номинального тока двигателя:
  Iт.р = (1 ? 1,1)·Iном.
  Уставка отпадания минимального токового реле определяется минимально допустимым током возбуждения:
  Iотп = Iвозб min.
  Уставка втягивания минимального реле напряжения должна соответствовать 65% номинального напряжения сети:
  Uвт = 0,65·Uн.
  В качестве реле высокого напряжения и реле э.д.с. обычно выбираются типовые реле (с напряжением катушки, равным напряжению сети), а их настройка осуществляется с помощью последовательно включенных резисторов.
  При выборе реле автоматики необходимо учитывать напряжение катушки, число контактов, необходимых в схеме, для реле времени - величину выдержек времени.
  Выбор аппаратуры управления следует свести в таблицу.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Таблица 6
 
  ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ
  Обозначение на схеме Наименование Требуемые технические данные (по схеме управления) Каталожные данные Тип Технические данные КМ1 Контактор Ток гл. контактов - 90 А
  Напряжение катушки -220 В
  Кол-во гл. контактов - 1 з
  Кол-во вспомогательных контактов - 2 з КПВ-602 Ток гл. контактов - 100 А
  Напряжение катушки - 220 В
  Число гл. контактов - 1 з
  Кол-во вспомогательных контактов - 4 з
  Число включений в час - 1200 КТ Реле времени Напряжение катушки -220В
  Выдержка времени 2 с
  Число контактов - 1 з*, 1 р* РЭВ-812 Напряжение катушки - 220 В

<< Пред.           стр. 3 (из 8)           След. >>

Список литературы по разделу