- •До виконання розрахунково-графічної роботи (ргз) з дисципліни
- •Загальнопромислових механізмів” (для студентів 4 курсу всіх форм навчання спеціальностей:
- •7.092201-“Електротехнічні системи та комплекси транспортних засобів”; 7.092203 –“Електромеханічні системи автоматизації та електропривод”)
- •1. Визначення еквівалентного моменту і вибір двигуна
- •2. Побудова і розрахунок параметрів схеми заміщення асинхронного двигуна :
- •3 Характеристики двигуна.
- •4. Характеристика динамічного гальмування асинхронного двигуна.
- •5 Характеристика режиму противключення.
- •6. Розрахунок пускової діаграми триступінчатого реостатного пуску.
2. Побудова і розрахунок параметрів схеми заміщення асинхронного двигуна :
Вид схеми заміщення приведений на рисунку.
Рисунок 9 - Схема заміщення асинхронного двигуна при його живленні від джерела напруги
Коефіцієнт приведення опорів вторинної обмотки до первинної і параметри схеми :
(4)
Номінальний опір ротора .
3 Характеристики двигуна.
Механічна характеристика асинхронного двигуна традиційно представляється у вигляді залежності моменту від ковзання двигуна М(s).
Для визначення ковзання вимагається визначення швидкості холостого ходу двигуна (швидкості обертання поля статора) (0(n0) Остання визначається за номінальними даними варіанту відповідно до таблиці 3 (найближче більше значення з таблиці від номінальної частоти обертання). Також з цієї ж таблиці визначається число пар полюсів обмотки статора р.
Таблиця 3
р |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
n0,об/хв |
3000 |
1500 |
1000 |
750 |
600 |
500 |
Ковзання , навпаки ,.
Вид характеристики визначається формулою Клосса
. (5)
Де sk - критичне ковзання
(6)
Мк - критичний момент
(7)
Рівняння електромеханічної характеристики
(8)
По формулах слід побудувати таблиці значень характеристик (природню та штучні), а самі характеристики зображувати графічно на міліметрівці. При побудові реостатної характеристики слід врахувати опір роторного ланцюга . Вид характеристик приведений на рисунку
Рисунок 10 - Механічні і електромеханічні характеристики асинхронгого двигуна
Механічну характеристику асинхронного двигуна іноді визначають в спрощеному виді, користуючись співвідношеннями:
(9)
Тут - перевантажувальна здатність двигуна, знак "+" відповідає руховому, а знак "-" - генераторному режимам.
4. Характеристика динамічного гальмування асинхронного двигуна.
З живленням АД від джерела струму тісно пов'язане режим динамічного гальмування АД. Цей режим обумовлений живленням обмотки статора постійним струмом, при цьому магнітне поле статора нерухоме і ротор гальмується в постійному магнітному полі. Постійний струм статора при цьому не пов'язаний індуктивно з ротором. Динамічне гальмування двигуна з самозбудженням є простим, економічним і ефективним способом уве-личения діапазону регулювання швидкості при спуску вантажів, тому його застосування інтенсивно розширюється.
Схема включення АД на динамічне гальмування:
Рисунок 11 - Включення АД на динамічне гальмування, еквівалентна схема заміщення режим і відповідна їй векторна діаграма
При розрахунку живлення обмотки статора постійним струмом Iп приводиться до еквівалентної схеми живлення від трифазного струму I1экв. Умовою такого эквивалентирования є рівність МДС, cоздаваемых постійним струмом Iп при вибраній схемі з'єднань обмотки статора при гальмуванні і еквівалентним змінним струмом I1.
МДС системи трифазного струму I1экв визначається відомою з теорії машин змінного струму формулою
, відповідно, МДС при живленні від джерела постійного струму і включенні за заданою схемою гальмування прирівнюється до Fэкв, звідки виходять співвідношення I1экв, приведені в таблиці 4:
Таблиця 4 - Можливі схеми включення обмоток статора АД на динамічне гальмування
Рисунок 12 - Схема динамічного гальмування АД з фазним ротором в режимі самозбудження
Відповідно до рис. 12 - включення обмоток статра згідно з таблицею. 3 відповідає схемі 1.
(10)
тут - величина випрямленого постійного струму в обмотках статора. Відповідно до схеми включення обмоток
(11)
На підставі схеми заміщення і векторної діаграми можна записати наступні рівняння, що визначають статичну механічну характеристику двигуна в режимі динамічного гальмування , :
(12)
де - еквівалентний трифазний змінний струм статора;
- струм, що намагнічує; - приведений струм ротора;
- реактивний опір намагнічення;
Е1 Е'2 - ЕРС фази статора і ротора; - приведені активний і реактивний опори ротора.
Зв'язок між еквівалентним струмом статора і приведеним струмом ротора виражається через т. зв. коефіцієнт зв'язку, залежний від парметрів схеми заміщення
(13)
З (12) другого рівняння і співвідношення (13) виходить зв'язок між струмом, що намагнічує, і приведеним струмом ротора
(14)
З іншого боку, перше рівняння системи (12) зв'язує струм ротора з тією, що викликає його ЕДС Е1 а отже, і струмом, що намагнічує, :
(15)
Процес самозбудження можливий тільки у тому випадку, якщо при цьому значенні струму струм , визначуваний формулою (14), рівний або більше струму, визначуваного формулою (15). Звідси витікає наступна аналітична умова самозбудження двигуна в даній схемі:
, (16)
причому знак рівності відповідає режиму критичного самозбудження.
З урахуванням (10 – 13) умова самозбудження АД представляється як
Нижче наводиться табличний алгоритм (таблиця. 5) розрахунку динамічного гальмування
Стовпці 1 і 2 таблиці є універсальною кривою намагничмвания АД у в.о.
Стовпець 3 - реактивний опір ланцюга намагнічення Хг1
,
тут I10 - номінальний струм намагнічення статора, Ефсх - ЕДС фази статора при підведеній номінальній напрузі і при струмі х.х.
Стовпець 4
Стовпець 5
Стовпець 6
Таблиця 5 - Розрахунок режиму динамічного гальмування АД
Загальні дані для будь-яких струмів збудження |
Дані для постійного струму збудження |
|||||||||||||
Крива намагничування |
Допоміжні розрахунки |
Допоміжні розрахунки |
Результуючі х-ки |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
0,2 |
0,26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
0,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
0,736 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
0,895 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
1,07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
1,122 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
1,163 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,8 |
1,196 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
1,223 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Слід мати на увазі, що при динамічному гальмуванні
і основні співвідношення мають вигляд
(17)
Останній (15) стовпець. Перерахунок реостатної (штучної) характеристики простий:
. (18)
Динаміка асинхронного приводу (без урахування електричної постійної часу), визначається відповідно до основного рівняння приводу як:
, (19)
Звідки визначається закон зміни швидкості при перехідному процесі
(20)
- механічна постійна часу. Час протікання перехідного процесу (гальмування і ін.) виявляється відповідно до функції критичної величини ковзання sk, тобто параметрів АД. Це чудова властивість АД знаходить своє пояснення в самому виді механічної характеристики АД, що має екстремум в критичній точці. Існує мінімум часу протікання перехідного процесу при варіації параметрів роторного кола.
У режимі динамічного гальмування ( , час гальмування визначається як
. Мінімальний час при (21)