Электрический привод_метод_РГР (1) (4). Лысенко Олег Александрович, старший преподаватель Данные методические указания
 Скачать 1.73 Mb.
|
|
2.4. Расчет теплового состояния АД Если представить асинхронный электродвигатель однородным телом (с допущением) с равномерно распределенными внутри его объема источниками тепла (потерями мощности), то процесс нагревания такого тела описывается уравнением  , (2.13)где  – начальное превышение температуры, С0; – установившееся превышение температуры, С0;Тн – постоянная времени нагревания, мин. Если принять установившееся превышение температуры в номинальном режиме равным допустимому для данного класса термостойкости изоляции, то для любого иного режима  , (2.14)где  – потери мощности на  -й ступени нагрузки, кВт; – потери мощности в номинальном режиме, кВт; – допустимое превышение температуры, = 80 °С.Допускается рассчитывать превышение температуры только в начале и конце каждой ступени нагрузки. Расчет ведется для нескольких технологических циклов, пока превышения температур не стабилизируются на каждой ступени. По числу циклов можно судить об общем времени нагревания электродвигателя до установившегося теплового состояния. С целью сокращения времени в данном задании допускается рассчитывать только обобщенную кривую нагревания по средним потерям мощности для нескольких значений времени t (мин),  , (2.15)где  – средние потери мощности за технологический цикл работы АД, кВт.В качестве примера на рис. 2.2 пунктиром нанесена обобщенная кривая нагревания АД.  Рис. 2.2. Обобщенная кривая нагревания АД 2.5. Расчет и построение механических характеристик асинхронного электродвигателя Механическими характеристиками асинхронного электродвигателя называют зависимости развиваемого момента на его валу от величины скольжения, т.е.  .Скольжение электродвигателя определяется по выражению  , (2.16)где  – угловая синхронная скорость вращения магнитного поля статора, рад/с; – скорость вращения ротора рад/с.Угловая синхронная скорость вращения магнитного поля статора определяется по следующему выражению  , (2.17)где fс – частота напряжения питающей сети, Гц; р – число пар полюсов статора. Эту скорость можно также определить, используя каталожную номинальную скорость nн (об/мин) и перепад скости ∆nн (об/мин) при номинальном моменте сопротивления на валу электродвигателя  . (2.18)Тогда скорость определится по выражению , (2.19)Синхронную скорость вращения магнитного поля статора n0 (об/мин) можно определить и по следующему выражению  . (2.20)Скольжение S электродвигателя определяется в относительных единицах или в процентах и характеризует, на какую величину скорость ротора отстает от скорости вращения магнитного поля статора. Текущее значение скорости вращения ротора определяется по (2.21) , (2.21)Асинхронный электродвигатель имеет два вида механических характеристик: естественную и искусственную (или несколько искусственных). Естественную характеристику получают при неизменных параметрах электродвигателя и номинальных параметрах источника питания. Если ввести в цепь ротора асинхронного электродвигателя добавочное активное сопротивление, то можно получить искусственную (реостатную) механическую характеристику. Аналитические выражения механических характеристик асинхронного электродвигателя достаточно сложны, так как требуют знания многих его внутренних параметров. При выполнении данной работы можно воспользоваться формулой Клосса (2.22), которая требует знания только каталожных данных на электродвигатель и часто применяется для анализа работы электропривода  , (2.22)где Мк – критический момент электродвигателя (он же Мmax при номинальных параметрах источника питания); S – текущее значение скольжения, о.е; Sк – критическое скольжение при Мк, о.е. Критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту, можно определить по выражению (2.23):  , (2.23)где  характеризует перегрузочную способность АД по моменту.Изменяя скольжение от S = 1 до S = 0 можно рассчитать зависимость М = f(S) для двигательного режима (квадрант I осей координат) и построить естественную механическую характеристику. Зависимость М = f(S) затем можно легко перевести в координаты n = f(М) по формуле  , (2.24)Введение добавочного сопротивления в цепь ротора приводит к увеличению критического скольжения, величина максимального момента при этом не изменяется. Механическая характеристика при этом смещается вниз, уменьшается ее жесткость, и при постоянном моменте сопротивления уменьшается скорость вращения ротора электродвигателя. Величину добавочного сопротивления, которое необходимо включить в цепь ротора для достижения заданной скорости (заданного скольжения) вращения ротора, можно найти по выражению (2.25)  , (2.25)где Sн – скольжение электродвигателя при номинальной нагрузке; Sи.н – скольжение электродвигателя на искусственной характеристике при номинальной нагрузке;  – активное сопротивление фазы ротора; – напряжение и ток ротора по каталогу.При расчетах для построения реостатной механической характеристики принять снижение скорости вращения ротора в процентах от номинальной – 5 %. Для этого необходимо определить Sк.и. Примерный вид механических характеристик асинхронного электродвигателя, рассчитанных по выше изложенной методике, представлен на рис. 2.3.  Рис. 2.3. Механические характеристики АД 2.6. Расчет сопротивлений секций пускового реостата Расчет сопротивлений секций, включаемых в цепь фазного ротора АД при пуске, во многом аналогичен подобному расчету для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением. Для построения пусковой диаграммы необходимо построить естественную механическую характеристику АД, определить максимальный пусковой М1 и переключающий М2 моменты. При пуске АД допускается максимальное снижение напряжения на 10 % от номинального, тогда момент М1 определится как М1 = 0.81Мк. Переключающий момент М2 определяется условием М2 = (1,1–1,25)Мс, (2.26) где Мс – момент сопротивления на валу АД, н.м. Если Мс = 0, то величина момента переключения М2 не ограничена нижним пределом. Она при заданном числе пусковых ступеней z = 2 может быть определена графическим путем. При принятых условиях механические характеристики можно считать линейными. Пусковая диаграмма строится аналогично тому, как это показано на рис.1.1. В общем виде она представлена на рис. 2.4. Определение секций пускового реостата сводится к следующему: Определяется масштаб фазного сопротивления ротора из пусковой диаграммы  , Ом/мм, (2.27)а затем определяются сопротивления секций пускового реостата  , (2.28)Тогда сопротивление пускового реостата определится как  , (2.29) Рис. 2.4. Пусковая диаграмма АД 2.7. Расчет электрических потерь при пуске АД Электрические потери при пуске АД состоят из потерь в роторной цепи, определяемых запасом кинетической энергии, которую приобретает привод к концу пуска, и потерь в статорной цепи, зависящих от соотношения активных сопротивлений статорной и роторной цепей. Незначительными постоянными потерями в процессе пуска и влиянием намагничивающего тока можно пренебречь. При пуске в две ступени, включая разгон на естественной характеристике, полные потери при реостатном пуске определяются по выражению  , (2.30)где  – потери при работе на первой реостатной характеристике; – потери при работе на второй реостатной характеристике; – потери при работе на естественной механической характеристике.Потери при работе на первой реостатной характеристике  . (2.31)Потери при работе на второй реостатной характеристике  . (2.32)Потери при работе на естественной механической характеристике  . (2.33)Если в первом приближении принять сопротивление цепи статора  , то (2.33) приобретает вид . (2.34)В формулах (2.31–2.34):  – приведенный момент инерции к валу двигателя,  ; – активное сопротивление цепи статора, Ом; – соответственно приведенные сопротивления цепи ротора к статору; - скольжения переключения, о.е (рис. 2.4).В случае прямого пуска при  и  полные потери определяются по выражению , (2.35)Очевидно, что при прямом и реостатном пусках потери в роторной цепи, как это следует из их определения, остаются одинаковыми. Потери же в статорной цепи при реостатном пуске снижаются за счет уменьшения пускового тока. Таким образом, электрические потери при реостатном пуске оказываются меньше. Приложение 1 Номера вариантов и технические данные электродвигателей постоянного тока серии 2П
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||