Пример выполнения контрольного задания №1

Пример выполнения контрольного задания №1

В примере использованы данные двигателя независимого возбуждения 2ПН-160 LГУ4:

Коэффициенты:

1.1. Структурная схема двигателя представляется в виде:

1.2.Уравнения динамической характеристики в осях

1.3. Параметры двигателя:

Номинальное сопротивление:

Сопротивление якорной цепи:

Сопротивление в нагретом состоянии:

В данном примере при расчете допустимая температура принята равной 130⁰С, температура окружающей среды принята 40⁰С.

Индуктивность якорной цепи:

,

где номинальная угловая скорость

Коэффициент ЭДС

Конструктивный коэффициент:

Номинальный магнитный поток:

Номинальный ток возбуждения:

Электромагнитная постоянная якорной цепи:

Индуктивность обмотки возбуждения:

Электромагнитная постоянная цепи возбуждения:

Номинальный ЭДС двигателя:

Модуль жесткости естественной механической характеристики:

Номинальный электромагнитный момент двигателя:

Угловая скорость идеального холостого хода:

2.1. Естественные электромеханическая и механическая . Характеристики рассчитываются и строится по 2-ум точкам с координатами:

для механической характеристики

.

для электромеханической характеристики

Характеристики изображены на графиках рис.1, рис. 2.

3.1. Искусственные реостатные электромеханические и механические характеристики при введении в цепь якоря добавочного сопротивления рассчитываются и строятся аналогично по
2-ум точкам с координатами (рис.1, рис. 2):

для механической характеристики:

для электромеханической характеристики:

.

Рис. 1. Естественная и искусственные электромеханические характеристики ДНВ

Рис. 2. Естественная и искусственные механические характеристики ДНВ

3.2. Величина сопротивления, которое нужно ввести в цепь якоря для обеспечения работы двигателя в заданной точке, определяется из уравнения механической характеристики при подстановке в него значений .

.

4.1. Для расчета и построения характеристик при ослабленном магнитном потоке находится величина из уравнения механической характеристики.

где

Подставив в уравнения значения и , получим квадратное уравнение.

. Отсюда

,

Реальной является величина .

Скорость идеального холостого хода при : .

Координаты точек для построения механической характеристики:

Координаты точек для построения электромеханической характеристики:

Характеристики изображены на рис.1, рис. 2.

5.1. Для расчета и построения характеристик при изменении напряжения на якоре, сначала определяется напряжение на якоре, обеспечивающее получение заданных характеристик. Из уравнения механической характеристики требуемое напряжение:

, где

Скорость идеального холостого хода:

Координаты точек для построения характеристик:

;

Характеристики изображены на рис.1, рис. 2

6.1. Механическая характеристика в режиме динамического торможения проходит через начало координат и точку с заданными координатами (рис. 2):

Тормозное сопротивление определяется из уравнения механической характеристики.

7.1. Тормозное сопротивление для режима противовключения:

8.1. Скорость двигателя при тормозном спуске груза

9.1. Для расчета пусковой диаграммы и определения пускового сопротивления и сопротивление ступеней пусковой ток или момент принимают равными: , . Причем или соответственно .

В дальнейшем расчет выполним используя значения тока (аналогично можно использовать значение момента). Пуск выполним в три ступени. Пусковая диаграмма изображена на рис.3

Полное сопротивление якорной цепи при пуске:

Кратность пускового тока:

Ток переключения:

Полные сопротивления ступеней:

Отключаемые сопротивления:

Рис. 3. Пусковая диаграмма двигателя независимого возбуждения.

Пример выполнения контрольного задания №2

В примере использованы данные асинхронного двигателя с фазным ротором 4АК-160-S4У3:

Коэффициенты: .

Ток возбуждения в долях от

Ток холостого хода ;

1.1. Структурная схема для области рабочих скольжений имеет вид:

1.2. Параметры двигателя и структурной схемы т.к. число пар полюсов , то скорость синхронная

Номинальная угловая скорость:

Номинальное скольжение:

Сопротивления:

Критическое скольжение:

Электромагнитная постоянная:

Критический момент:

Номинальный момент на валу

Жесткость линейной части механической характеристики:

2.1. Естественная электромеханическая характеристика (рис. 4) рассчитывается по выражению:

т.к. при .

Задаваясь скольжением S от 0 до , можно рассчитать и построить зависимость .

Предельное значение тока ротора:

Максимальное значение тока ротора в генераторном режиме:

Двигательный режим работы:

S	1,00	0,90	0,80	0,70	0,60	0,50	0,40	0,30	0,20	0,10	0,00
I’2	133,16	131,11	128,53	125,18	120,72	114,60	105,87	92,95	73,21	42,98	0,00

S	1,50	1,40	1,30	1,20	1,10
I’2	139,06	138,25	137,29	136,16	134,81

Генераторный режим работы:

S	-1,00	-0,90	-0,80	-0,70	-0,60	-0,50	-0,40	-0,30	-0,20	-0,10	0,00
I’2	153,39	152,98	152,20	150,81	148,32	143,81	135,48	120,01	92,41	49,86	0,00

S	-1,50	-1,40	-1,30	-1,20	-1,10
I’2	153,48	153,58	153,64	153,65	153,58

Рис. 4. Естественная электромеханическая характеристика асинхронного двигателя

2.2. Естественная механическая характеристика рассчитывается по уточненной формуле Клосса, которая при определенных выше параметрах имеет вид:

Задаваясь скольжением S в пределах от 0 до ∞ определяется момент М и угловая скорость ω, все расчеты сводятся в таблицу и строится зависимость . Естественная механическая характеристика представлена на рис. 5.

ω, 1/c	-15,7	-7,9	0,0	7,9	15,7	23,6	31,4	39,3	47,1	55,0	62,8	70,7	78,5
S, о.е	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,0
M, Н•м	268,2	286,8	307,8	331,5	358,4	388,5	421,6	455,9	486,4	499,9	465,1	320,7	0,0

Рис. 5. Естественная и искусственные механические характеристики АД

3.1. Для расчета реостатной характеристики сначала определяются координаты точек, через которые должна проходить характеристика, и номинальный электромагнитный момент

По графику естественной характеристики находится скольжение при . Оно равно .

Скольжение на реостатной характеристике при заданных координатах:

Требуемое добавочное сопротивление:

Критическое скольжение, соответствующее реостатной характеристике:

Реостатная характеристика рассчитывается по формуле Клосса. Скорость определяется по следующей формуле: , где S – скольжение, которым задаются от 0 до 1,2. Далее по точкам строится характеристика.

ω, 1/c	-15,71	-7,85	0,00	7,85	15,71	23,56	31,42	39,27	47,12	54,98	62,83	70,69	78,54
S, о.е	1,20	1,10	1,00	0,90	0,80	0,70	0,60	0,50	0,40	0,30	0,20	0,10	0,00
M, Н•м	102,93	94,78	86,55	78,24	69,85	61,38	52,83	44,21	35,51	26,74	17,89	8,98	0,00

Реостатная характеристика изображена на рис. 5.

4.1. Расчет искусственной характеристики при заданных параметрах питающей сети

Параметры двигателя:

Механическая характеристика рассчитывается по формуле Клосса при подстановке в нее значений и .

ω, 1/c	-7,85	-3,93	0,00	3,93	7,85	11,78	15,71	19,63	23,56	27,49	31,42	35,34	39,27
S, о.е	1,20	1,10	1,00	0,90	0,80	0,70	0,60	0,50	0,40	0,30	0,20	0,10	0,00
M, Н•м	81,55	84,80	88,08	91,30	94,27	96,71	98,14	97,78	94,41	86,12	70,07	42,58	0,00

Скорость определяется по следующей формуле: , где S – скольжение, которым задаются от 0 до 1.2. Далее определяется момент М и по точкам строится искусственная характеристика. Она изображена на рис.5.

5.1. Для расчёта механической характеристики в режиме динамического торможения необходимо определить следующие параметры:

Номинальное сопротивление двигателя:

Добавочное сопротивление:

Ток возбуждения

Индуктивное сопротивление Х₀:

ЭДС фазы статора:

Номинальный ток намагничивания:

,

где .

Порядок расчета характеристики динамического торможения следующий:

a) Задаются током намагничивания в относительных единицах: в пределах от 0 до 1.

b) По универсальной кривой намагничивания (см. методические указания к заданию) по заданным значениям тока определяются соответствующие значения относительной ЭДС

c) Определяются значения и .

d) Определяется эквивалентный переменный ток статора:

e) Для каждого значения определяется величина: .

f) Для каждого значения этой величины определяется ток ротора

g) Определяются соответствующие угловые скорости ротора:

h) Определяются значения электромагнитного момента:

Все расчеты сводятся в таблицу:

0,9
0,8

и т.д.

Рис 6. Примерный вид характеристики динамического торможения АД

i) По данным этой таблицы строится зависимость . Примерный вид этой зависимости изображен на рисунке 6.

6.1 Расчет пусковой диаграммы и соответствующих ей сопротивлений выполняется графоаналитическим методом (см. методические указания к заданию). Порядок расчета следующий:

a) Задаются пусковым моментом:

b) Задаются моментом переключения:

c) Полные активные сопротивления линии ротора на отдельных ступенях пуска будут равны:

d) Добавочные сопротивления пусковых ступеней:

Лучевая диаграмма для расчёта пусковых сопротивлений изображена на рис.7.

Рис. 7. Лучевая диаграмма расчёта пусковых ступеней АДФР

Проверить возможность пуска двигателя при:

.

Вывод: Во всех трех случаях двигатель запустится т.к. Мс<M₁, и во всех случаях он выйдет на естественную характеристику, т. к. Мс<M₂

Дата добавления: 2015-10-21