Министерство образования Российской Федерации

Нижегородский государственный технический университет контакторная система управления двигателем переменного тока с фазным ротором

Методические указания к лабораторной работе №4

по дисциплине ”Системы управ­ления электроприводами”

для студентов специальности 1804 всех форм обучения.

Нижний Новгород 1999

Составители: В.И. Грязнов, В.В.Соколов

УДК 62-83.696.6.621

Контакторная система управления двигателем переменного тока с фазным ро­тором: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине “Системы управления электроприводами” для студентов специальности 1804 всех форм обучения. / НГТУ; Сост.: В.И. Грязнов, В.В.Соколов. Н. Новгород, 1999. 16 с.

Изложены методические указания к выполнению лабораторной работы. Приведено описание принципиальной схемы лабораторного стенда и режимов работы. Даны рекомендации по расчету: пусковых и тормозных сопротивлений, переходных процессов, уставок реле.

Научный редактор: С.В. Хватов.

Редактор: И.И. Морозова.

Нижегородский государственный

технический университет,1999

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Целью работы является изучение принципов контакторного управления двигателем пе­ременного тока с фазным ротором. В качестве управляемого взят двигатель МТО11-6.

ПРОГРАММА РАБОТЫ:

1. Ознакомиться с электрооборудованием установки.

2. Рассчитать и построить пусковую диаграмму двигателя (число пусковых ступеней, 2 или 3, задает преподаватель).

3. Рассчитать время пуска двигателя на каждой ступени.

4. Рассчитать временные зависимости момента, тока ротора и скорости двигателя и по­строить их графики.

5. Рассчитать ступень противовключения и сопротивление динамического торможения.

6. Рассчитать временные зависимости момента, скорости и тока ротора при торможе­нии противовключением и динамическом торможении.

7. Рассчитать уставки реле времени, тока и напряжения.

8. Установить расчетные сопротивления пусковых ступеней и ступеней торможения, на­строить реле на расчетные уставки.

9. Собрать схему пуска и торможения.

10. Заосциллографировать пуск, реверс и остановку двигателя.

11. Собрать схему ”челночного” движения привода, произвести запуск и осциллографирование тока ротора и скорости привода.

12. Сравнить расчетные и экспериментальные кривые токов и скорости.

Теоретические положения

Современная техника располагает весьма совершенными элементами и блоками бес­контактной автоматики, которая все шире внедряется в системы управления электропри­водами. Однако в настоящее время в промышленности достаточно широко распространены релейно-контакторные системы управления, исследованию одной из которых посвящена данная ра­бота.

Краткие сведения об электромагнитных реле напряжения и тока

Электромагнитные реле тока и напряжения, имея в своей основе электромагнит по­стоянного или переменного тока, срабатывают без выдержки времени. На рис. 1а показано устройство электромагнитного реле тока и напряжения. Электромагнитный механизм реле - клапанного типа.

Ток (напряжение) срабатывания I_СР (U_СР) реле может регулироваться изменением силы натяжения возвратной пружины 2 с помощью гайки 1, а также изменением величины зазора  посредством винта 3. При затяжке пружины 2 или увели­чении зазора  ток (напряжение) срабатывания возрастает. Ток (напряжение) воз­врата I_В (U_В) также увеличивается по мере затяжки пружины. Коэффициент воз­врата реле К_В = I_В/I_СР (или К_В = U_В/U_СР) увеличивается при уменьшении зазора .

Реле тока и напряжения применяются для управления пуском и торможением двигателей, а также как защитные аппараты, осуществляющие за­щиту: максимально-токовую, нулевую и др. В схеме используются максимально-токовые реле типа РЭВ-201, РЭВ-571 и реле напряжения типа РЭВ-826.

Электромагнитные реле времени постоянного тока

С хематично реле показано на рис. 1б. Выдержка времени (обычно до 5с) созда­ется при отпускании якоря (1) и после снятия напряжения с катушки 10. Замедление при отпускании якоря получается благодаря наличию на магнитопроводе 2 демп­фера - массивной медной трубки 3 (гильзы).

Выдержку времени реле можно регули­ровать двумя способами. Ступенчатое, грубое регулирование достигается за счет из­менения толщины  латунной прокладки 4, закрепляемой на якоре, и в выдвижном упоре 5. Величина  практически не влияет на начальное значение магнитного по­тока, но существенно сказывается на постоянной времени спадания магнитного по­тока Т_Э. Величина Т_Э обратно пропорциональна величине . Поэтому с уменьше­нием толщины прокладки  увеличивается выдержка времени. Плавное регулиро­вание выдержки времени осуществляется изменением натяга пружины 6 при по­мощи гайки 7. Чем меньше затянута, тем больше выдержка времени. В схеме при­менены электромагнитные реле времени типа: РЭМ-211 (диапазон выдержки времени 0,03-3,0 с) и реле типа: РЭВ-812 (диапазон выдержек 0,1-2,0 с).

Расчет пусковых и тормозных сопротивлений

Особенностью данной лабораторной установки является то, что статор двигателя подключается на понижен­ное напряжение питания (в раз меньше номинального). Обмотки статора двигателя соединены в звезду и на них подано линейное напряжение U_Л = 220 В. Кроме того, максимальный момент двигателя при пуске (М₁) принимается значительно меньше допустимого. Это сделано для растягивания исследуемых процессов во времени и получения на­глядных осциллограмм пуска, торможения и реверса.

Разгон до установившейся скорости идет на искусственной характеристике, которую необходимо рассчитать и построить по точкам. С этой целью для искусствен­ной механической характеристики следует определить: 1) критический момент М_К.И = М_Н/3, где  = М_К.Е/М_Н - перегрузочная способность двигателя; М_К.Е - критический момент на естественной характеристике; 2) критическое скольжение

где S_К.И(S_К.Е) - критическое скольжение на искусственной и естественной характери­стиках; R’_2 = R_2^.К_Е² - полное активное сопротивление ротора приведенное к статору; К_Е - ко­эффициент трансформации напряжения; R_2 - полное активное сопротивление в фазе ротора; R_C - активное сопротивление фазы статора; X_С - индуктивное сопротивление фазы статора; X’_Р = X_Р^.К_Е² - индук­тивное сопротивление фазы ротора, приведенное к статору (X₂ - индуктивное сопротивле­ние фазы ротора); R_P - сопротивление фазы ротора.

Механическая характеристика стро­ится по формуле Клосса [5, 6, 7]:

,

где М - текущее значение момента; а=R_C/R’_2.