Вариант7. 3. 3 Механизм приводится во вращение двигателем постоянного тока независимого возбуждения типа П71

• Название: 3. 3 Механизм приводится во вращение двигателем постоянного тока независимого возбуждения типа П71
• Дата: 10.06.2022
• Размер: 348.65 Kb.
• Имя файла: Вариант7.docx
• Тип: Документы; #584655
• страница: 1 из 2

Вариант7.

3.3 Механизм приводится во вращение двигателем постоянного тока независимого возбуждения типа П71.
1. Определить сопротивления пусковых ступеней трехступенчатого реостата и скорость после окончания пуска. Проверить, допустим ли пуск двигателя при прямом включении его в сеть?
2. Определить минимальную скорость вращения двигателя и диапазон регулирования скорости двигателя при питании его от генератора с сопротивлением якоря R_ЯГ = R_Д, если регулирование скорости осуществляется изменением напряжения генератора при постоянном токе возбуждения двигателя и M_С = 0,9 . Пусковой ток на нижнем пределе регулированияI_N=0,75I_Н.
3. Определить величину дополнительного сопротивления в цепи обмотки возбуждения двигателя, которое позволяет при M_С = получить скорость w_max = 1,8w_Н; U = U_Н.
4. Определить, в каком режиме работает двигатель при спуске груза со скоростью
п = 0,5п_Н при питании его от сети. Рассчитать ток якоря и момент на валу двигателя в этом режиме.
5. Возможен ли окончательный останов двигателя подъемного механизма работающего на подъем груза, если торможение осуществляется в режиме динамического торможения?

Таблица 1.

Технические данные двигателей

№ Варианта	Тип	PН, кВт	UН, B	IН, A	NН, об/мин	nмакс, об/мин	КПД, %	RЯ, Ом	RДП, Ом	RВ, Ом
7	П71	10,0	220	63	1000	2000	79,5	0,224	0,075	85

1. 
   Определить сопротивления пусковых ступеней трехступенчатого реостата и скорость после окончания пуска. Проверить, допустим ли пуск двигателя при прямом включении его в сеть?
   

Решение

Номинальное сопротивление двигателя:




Коэффициент полезного действия двигателя при номинальной нагрузке:



Сопротивление якоря двигателя:



Скорость идеального холостого хода:

,

где



Естественная характеристика представляет собой прямую линию, проходящую через точки ₀ = 115,8 1/с, I = 0 А и _н = 104,7 1/с, I =I_н =63 А.

Номинальный момент двигателя:



Значение максимального момента и момента переключения (максимальный и минимальный пусковые моменты):






 1/с
П о естественной механической характеристике и найденным значениям моментов строят пусковую диаграмму (рис. 3.6)


120

k



100

_н



80

g

f



60

e

d



c



40

b



20



M₂

M_н

а



M, Нм

40

80

120

160

200

240

0

M₁


График скопирован из методички

Рис. 3.6. Пусковая диаграмма двигателя

Отрезки линии a-kсоответствуют величинам пусковых сопротивлений в определенном масштабе. Для определения этого масштаба находят сопротивление всей якорной цепи, соответствующее полному сопротивлению реостата, включенному в якорь (реостатная характеристика, проходящая через точку «а»).



Отсюда масштаб сопротивлений:



Пусковые сопротивления R_n различных ступеней пускового реостата:







Проверить, допустим ли пуск двигателя при прямом включении его в сеть?

При прямом включении

Iпуск=Uн/Rя=982 А, что в 15 раз больше Iн.

Слишком большой пусковой ток. Не допустим пуск двигателя при прямом включении в сеть.

2. 
   Определить минимальную скорость вращения двигателя и диапазон регулирования скорости двигателя при питании его от генератора с сопротивлением якоря R_ЯГ = R_Д, если регулирование скорости осуществляется изменением напряжения генератора при постоянном токе возбуждения двигателя и M_С = 0,9 . Пусковой ток на нижнем пределе регулированияI_N=0,75I_Н.
   
   
   

скорость идеального холостого хода составит:

.

Где .

Минимальная скорость двигателя:

.

Диапазон регулирования скорости:

.

Расчет выполнен неверно.

3. 
   Определить величину дополнительного сопротивления в цепи обмотки возбуждения двигателя, которое позволяет при M_С = получить скорость w_max = 1,8w_Н; U = U_Н.
   

w_max = 1,8w_Н=188,5 с^-1

w0=115,8 с^-1

Мс=Мн=95,5 Нм

Э.д.с. в обмотке якоря

E=U+Rя*Iя

Rдоб=U/Iя*(1-n/n0)-∑R=86,3 Ом
Расчет выполнен неверно
4. Определить, в каком режиме работает двигатель при спуске груза со скоростью п = 0,5п_Н при питании его от сети. Рассчитать ток якоря и момент на валу двигателя в этом режиме.

Номинальный ток возбуждения

=

Величина постоянной ЭДС



Где с^-1 - номинальная угловая скорость вращения двигателя.
Скорость идеального холостого хода



Величина тока якоря двигателя

I =

где

Электромагнитный момент двигателя



Уравнение установившегося движения при тормозном спуске груза М - М_с = 0, где М_с= М +ΔМ_мех – момент статических сопротивлений при опускании груза в режиме рекуперативного торможения;

ΔМ_мех – момент механических потерь.

Мощность механических потерь



= .

.

Статический момент сопротивлений, приложенный к валу двигателя, составит:

М_с= М +ΔМ_макс =152,5+40,9=203,4 Нм.

На рис. 3.4. в 3 и 4 квадрантах построена естественная механическая характеристика двигателя, проходящая через точки -₀ и -_с. В четвертом квадранте в точке с координатами (-_с, М_с) двигатель работает в режиме тормозного спуска груза с рекуперацией энергии в сеть.

, 1/с

M, Hм

₀

			7 2					е
			5 4
			36
			18			2
					Mc’ Mc			Mc’
-M 600		300	0		300
			-18					c’=-40 1/с
			- 36
			- 54	1
			-0 - 72		c=-83,7 1/с			е

Рис. 1 Механические характеристики двигателя в режимах тормозного спуска груза (1 – режим рекуперации, 2 – режим противовключения)

Расчет выполнен неверно, а график скопирован из методички.
Отсутствует п. 5.
5.3 Асинхронный двигатель с контактными кольцами МТ-41-8 имеет номинальные данные, представленные в табл.5.7.

1. Рассчитать и построить естественную механическую характеристику ω=f(M)для двигательного режима работы.

2. Выбрать пусковой реостат для пуска данного двигателя в 4 ступени.

3. Определить сопротивления в цепи ротора, обеспечивающие снижение скорости до значений n_1=500об/мин иn_2=250об/мин при моменте сопротивления M_С=0,9·M_Н иработу в генераторном режиме со скоростью n_3=825об/мин. Представить механические характеристики, соответствующие этим сопротивлениям.

4. Определить величину добавочного сопротивления в цепи ротора и рассчитать механическую характеристику двигателя, если при переходе в режим торможения противовключением (изменением порядка чередования фаз двигателя) момент двигателя ограничен величиной M_mn=2,1·M_Н.

5.Можно ли утверждать, что при любой скорости выше синхронной двигатель будет отдавать энергию в сеть?

№ вар.	Тип двигателя	, кВт	, В	, об/мин	, А	, В	, А	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом
7	МТ-41-8	11	380	715	30,8	155	46,7	0,43	0,083	0,515	0,17	1,63	2,9

1. Рассчитать и построить естественную механическую характеристику ω=f(M)для двигательного режима работы.

Приведенные сопротивления:

Ом;

Ом;

Ом.

Критическое скольжение двигателя

;

.

Угловая синхронная частота вращения

1/с

Критический момент в двигательном режиме

Н·м.

Критический момент в генераторном режиме

= 999,2 Н·м.

Уравнение естественной механической характеристики:

а) двигательный режим

;

б) генераторный режим

.

Задаваясь произвольными значениями скольжения , производят расчет естественной механической характеристики по полученным выше уравнениям. Результаты расчетов сведены в табл.5.2.

Таблица5.2

Расчет механических характеристик двигателя

	0	0,0383	0,1	0,18	0,22	0,25	0,4	0,75	1,0
, кН·м	0	480,03	817,02	965,68	990,52	997,98	967,66	807,74	708,06
, кН·м	0	-80,01	-136,18	-160,95	-165,09	-166,34	-161,28	-134,63	-118,02
ω, 1/с	83,7	80,4	53,52	50,5	48,98	47,1	37,68	15,7	0

Характеристики рассчитаны с ошибками. Момент не может быть выше критического
По данным табл. 5.2 построена естественная механическая характеристика двигателя (рис.4.5).



Рис. 5.5 Естественная механическая характеристика двигателя
2. Выбрать пусковой реостат для пуска данного двигателя в 4 ступени.

Номинальное скольжение

.

Активное сопротивление фазы ротора

=0,228 Ом.

Критическое скольжение на естественной характеристике

.

Определяем кратности критического момента по отношению к моментам переключения:

;

.

Находим коэффициенты:

;

;

.

Скольжение на естественной характеристике при моменте

.

Число пусковых ступеней реостата

.

Величины пусковых ступеней реостата:

Ом;
Расчет выполнен неверно.
3. Определить сопротивления в цепи ротора, обеспечивающие снижение скорости до значений об/мин и об/мин при моменте сопротивления и работу в генераторном режиме со скоростью об/мин. Представить механические характеристики, соответствующие этим сопротивлениям.

Номинальный момент двигателя

Н·м.

Номинальное скольжение двигателя

=0,106.

где - синхронная угловая частота вращения двигателя,

1/с.

Сопротивление ротора электродвигателя может быть определено из формулы

.

Решая это уравнение относительно , имеем

= Ом.

Скольжение при скоростях и соответственно определится:

;

.

Скольжение на естественной характеристике при моменте Н·м :

.

Добавочное сопротивление, включенное последовательно в каждую фазу ротора, необходимое для получения скорости , определяется из следующего соотношения:

,

откуда

Ом.

Добавочное сопротивление , включенное в каждую фазуобмотки ротора, необходимое для получения скорости :

Ом.

Скольжение в тормозном режиме при моменте Н·м :

;

Дополнительные сопротивления в цепи ротора, соответствующие этим скольжениям, определятся:

- в генераторном режиме

Ом.
Пункт выполнен неверно. Нет механических характеристик

4. Определить величину добавочного сопротивления в цепи ротора и рассчитать механическую характеристику двигателя, если при переходе в режим торможения противовключением (изменением порядка чередования фаз двигателя) момент двигателя ограничен величиной .

- в режиме противовключения

Ом.

Расчет выполнен неверно

На основании произведенных расчетов строятся соответствующие характеристики (см. рис.5).



Рис.5 Механические характеристики асинхронного двигателя

Характеристики скопированы из методички, а не построены
5.Можно ли утверждать, что при любой скорости выше синхронной двигатель будет отдавать энергию в сеть?

Просто так нет, нужна схема первичного возбуждения. В генераторном режиме одиночный генератор не имеет синхронной скорости.
Задание № 1
Для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором типа 4А с техническими данными согласно варианта (таблица 5.2)
Требуется:
1. Рассчитать параметры силовой части электропривода, выбрать преобразователь частоты с АИН из серии SINAMICSS120, дать принципиальную схему базового силового модуля.
2. Выписать полные технические данные выбранного силового модуля.
3. Дать описание силового модуля и компонентов на стороне сети (блочное исполнение)
4. Дать описание модуля двигателя
5. Рассчитать параметры асинхронного двигателя
6. Рассчитать и построить механические характеристики системы ПЧ-АД
при

В первоначальной версии работы данный пункт был полностью скопирован из методички.

Таблица. 5.2.

Технические данные двигателей серии 4А

№	Типоразмер двигателя	P, кВт	,%	,%		КПД %	Cosα	Параметры схемы замещения					J, кгм	t, с
Синхронная частота вращения 1500
7	4А160M4УЗ	18,5	2,3	2,2	7,0	89,5	0,88	4,3	0,042	0,085	0,024	0,13	0,13	0,13

1. Рассчитать параметры силовой части электропривода, выбрать преобразователь частоты с АИН из серии SINAMICSS120, дать принципиальную схему базового силового модуля.

.Расчет параметров асинхронного двигателя



Рис.1. Г-образная схема замещения асинхронного двигателя.

Расчет параметров асинхронного двигателя 4А160M4УЗ по данным каталога производится по методике изложенной в учебном пособии к практическим заданиям «Электрический привод»/ В.В. Алексеев, А.Е. Козярук, П.В. Алексеев. Санкт-Петербургский государственный горный институт (Технический университет). СПб, 2009. 66 стр.