Электрический привод_метод_РГР (1) (4). Лысенко Олег Александрович, старший преподаватель Данные методические указания

• Название: Лысенко Олег Александрович, старший преподаватель Данные методические указания
• Дата: 30.11.2020
• Размер: 1.73 Mb.
• Имя файла: Электрический привод_метод_РГР (1) (4).doc
• Тип: Методические указания; #155125
• страница: 1 из 8

Министерство образования и науки Российской Федерации




Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»



ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Методические указания


Омск

Издательство ОмГТУ

2 010

Составители: Мирошник Анатолий Иванович, канд. техн. наук, доцент;

Лысенко Олег Александрович, старший преподаватель

Данные методические указания содержат краткие теоретические сведения и методику выполнения студентами расчетно-графической работы по дисциплине «Электрический привод». Предназначены для студентов специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» и по направлению подготовки бакалавриата 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» дневной и дистанционной форм обучения, а также для студентов специальности 080801Э «Прикладная информатика в электрооборудовании и электрохозяйстве предприятий, организаций и учреждений» дневной формы обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

© ГОУ ВПО «Омский государственный

технический университет», 2010




Введение
При изучении дисциплины «Электрический привод» студент должен выполнить расчетно-графическую работу, состоящую из двух частей. В заданиях указаны темы и изложена методика по выполнению минимально необходимых расчетов, а также сведения применительно к электродвигателям постоянного и переменного тока в системах электропривода.

Основное назначение методических указаний – закрепление теоретического материала и выработка навыков его практического применения.

В методических указаниях изложен теоретический материал, необходимый для выполнения данной расчетно-графической работы, он не может быть достаточным для глубокого изучения дисциплины «Электрический привод». Для этой цели следует воспользоваться рекомендованной литературой.

Расчетно-графическая работа содержит 50 вариантов. Номер выполнения задания каждому студенту выдает преподаватель, при необходимости содержание заданий может быть видоизменено без сокращения общего объема работы.

Расчетно-графическая работа выполняется студентом самостоятельно с использованием консультаций преподавателя.

Пояснительная записка к расчетно-графической работе должна содержать все нужные записи, расчеты, схемы, таблицы, графики и выводы.
Авторы выражают благодарность инженеру Н.И. Скарбич за техническую помощь в подготовке рукописи к печати.

1. Двигатели постоянного тока в системах электропривода
Задание 1. Для двигателя постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения выполнить расчет и построить естественные электромеханическую и механическую характеристики, определить сопротивления секций пускового реостата и построить пусковую диаграмму, выполнить расчет механических переходных процессов и построить кривые зависимостей а также произвести расчет режима динамического торможения и построить механическую тормозную характеристику.

Номер варианта задания определяется преподавателем. Основные технические (каталожные) параметры электродвигателей постоянного тока приведены в приложении № 1.

1.1. Расчет и построение электромеханических и механических
характеристик, а также определение сопротивлений секций
пускового реостата электродвигателя
Электромеханической характеристикой называется зависимость угловой скорости двигателя от тока главной цепи, т.е. .

Механической характеристикой называется зависимость угловой скорости двигателя от развиваемого им момента на валу, т.е.

Для двигателя постоянного тока независимого (параллельного возбуждения) уравнение естественной электромеханической характеристики имеет следующий вид:

. (1.1)

где  – угловая скорость вращения электродвигателя, рад/с;

U_ян – номинальное напряжение, подведенное к якорю двигателя, В;

Ф_н – номинальный магнитный поток, Вб;

R_я – полное (внутреннее) сопротивление цепи якоря, Ом;

I_я – ток в цепи якоря, А;

К – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя.

Выражение для естественной механической характеристики можно представить в следующем виде:

, (1.2)

Так как уравнения электромеханической и механической характеристик представляют прямые линии, то их можно построить по двум точкам:

1. ; ; .

2. ; ,

– номинальная угловая скорость двигателя, рад/с.

По паспортным данным двигателя определяется произведение по выражению:

. (1.3)

При или скорость вращения двигателя равна скорости вращения идеального холостого хода

, (1.4)

Внутреннее сопротивление якорной цепи можно определить по формуле

, (1.5)

где – номинальный КПД электродвигателя.

Номинальный момент двигателя находим по одной из двух формул:

; (1.6)

здесь – номинальный ток якоря двигателя, А;

– номинальная мощность двигателя, кВт.

При пуске двигателя постоянного тока необходимо выполнить два условия: не допускать чрезмерно большого пускового тока, опасного для обмотки якоря, щеточных контактов и коллектора; обеспечить пусковой момент, необходимый для разгона двигателя с исполнительным органом. Эти условия обеспечиваются надлежащим выбором пускового реостата.

Ток в цепи якоря при пуске двигателя ограничивают включением в цепь якоря пускового реостата. По мере увеличения скорости вращения якоря сопротивление пускового реостата следует уменьшать, шунтируя его секции. Снижением сопротивления реостата при пуске, а также надлежащим выбором его значения и количества секций добиваются того, что пусковой ток и момент двигателя за время пуска колеблются в заданных пределах, обеспечивая требуемые условия разгона исполнительного органа.

Рассчитывают сопротивления секций пускового реостата двумя методами: графическим и аналитическим.

При графическом методе строят пусковую диаграмму (рис. 1.1).

Величина пускового тока ДПТ обычно колеблется в пределах:

, (1.7)

,

где – максимальный допустимый пусковой ток, А; – ток переключения контакторов, А; – номинальный ток якоря, А.

В таких же пределах колеблется и величина пускового момента.


Рис.1.1. Пусковая диаграмма электродвигателя
При выполнении данной работы рекомендуется задаться током переключения , тогда при известном числе ступеней пускового реостата m максимальный пусковой ток определяется по формуле:

. (1.8)

Необходимо помнить, что число пусковых ступеней ускорения для двигателей малой мощности (до 10 кВт) равно 1–2, для двигателей средней мощности (до 50кВт) – 2–3, а для двигателей большой мощности – 3–4.

Если в результате расчета ток окажется больше допустимого по (1.8), следует либо уменьшить число ступеней, либо уменьшить ток переключения не выходя, однако, из указанных выше пределов.

Можно задаться и максимальным током , а ток переключения найти по формуле:

. (1.9)

Пусковые характеристики (пусковую диаграмму) можно построить в абсолютных и относительных единицах, первый вариант показан на рис. 1.1.

Построение начинается с естественной характеристики (прямая А), которая проводится через точку и точку номинального режима ( ). Затем строится характеристика К через точки и . Дальнейшие построения хорошо видны и показаны на рис. 1.1. Критерием правильности расчетов и построений искусственных характеристик является совпадение точки d с естественной характеристикой.

Для расчета сопротивлений секций пускового реостата необходимо измерить отрезки ав, вс, сd, dе и определить масштаб сопротивления якоря ДПТ по выражению

, Ом/мм , (1.10)

Сопротивления секций, Ом, определяются по следующим формулам:

, , . (1.11)

Суммарное сопротивление секций пускового реостата

(1.12)

Сопротивление ступеней пускового реостата (см. рис. 1.2), Ом, определяется по формулам:

,

, (1.13)

.


Рис.1.2. Схема включения электродвигателя
Аналитический метод определения сопротивлений секций пускового реостата заключается в следующем, если число ступеней пускового реостата не известно, то их можно определить по формуле

, (1.14)

где – отношение пускового тока к току переключения.

Если число ступеней пускового реостата известно, то отношение  можно определить по формулам:

– для нормального режима пуска ( при редких пусках ) задаемся током переключения и определяем

; (1.15)

– для форсирования режима пуска (для напряженно работающих приводов с большим числом включений в час) задаемся максимальным током I₁ и определяем λ

, (1.16)

Сопротивление отдельных ступеней определяют следующим образом:

и т. д., (1.17)

Сопротивления секций пускового реостата определяются по выражениям:

и т. д. (1.18)

Суммарное сопротивление секций пускового реостата

. (1.19)

Для рассчитанных сопротивлений секций пускового реостата строим искусственные характеристики совместно с ранее построенной естественной характеристикой.

При выполнении данной работы нужно произвести расчет сопротивлений секций обоими методами и сопоставить результаты.

В заключение для рассчитанных сопротивлений из справочной литературы выбираются стандартные ящики резисторов (сопротивлений) и строятся искусственные пусковые характеристики совместно с ранее построенной естественной характеристикой.

Пояснительная записка должна содержать пусковые характеристики (см. рис. 1.1) и схему включения электродвигателя (с секциями пускового реостата) – (см. рис. 1.2).

В схеме рис.1.2 КМ₁ , КМ₂ , КМ₃ – контакты контакторов, предназначенные для шунтирования секций пускового реостата.
1.2. Расчет механических переходных процессов при пуске ДПТ
Переходные процессы этого вида имеют место при не учете электромагнитной инерции обмоток ДПТ.

Изменение скорости двигателя описывается уравнением

. (1.20)

Так как скорость и момент двигателя связаны линейной зависимостью, закон изменения момента в функции времени имеет вид, аналогичный (1.20).

. (1.21)

Так как для рассматриваемого переходного процесса ф_н = const, то изменение тока якоря во времени повторяет зависимость

. (1.22)

В уравнениях (1.20, 1.21, 1.22) – начальные значения скорости, момента и тока; – конечные значения скорости , момента и тока.

– электромеханическая составляющая времени, учитывающая механическую инерционность привода, с.

В данной работе необходимо выполнить расчет переходных процессов в три этапа, воспользовавшись статистическими характеристиками, начальными, конечными и другими координатами, представленными на
рис. 1.3, а, так как момент двигателя пропорционален току якоря.

Для упрощения расчетов необходимо принять , а приведенный момент инерции к валу двигателя равным .

Методика расчета механических переходных процессов приведена ниже.
1 этап:

, (1.23)

.

, (1.24)

, с; (1.25)

2 этап:

,

,

,
, (1.26)

, с;

3 этап:

,

,

,

.

,

– проверка на верность расчетов,

с.

Полученных четырех точек на каждой ступени ( этапе пуска ) достаточно для построения кривых скорости, момента ( тока ) при пуске двигателя, как показано на рис. 1.3, б.



Рис. 1.3. Пусковая диаграмма и кривые переходного процесса

при пуске ДПТ