курсовая. Расчет и выбор электрических аппаратов для схем управления асинхронным двигателем с фазным ротором

• Название: Расчет и выбор электрических аппаратов для схем управления асинхронным двигателем с фазным ротором
• Анкор: курсовая
• Дата: 28.10.2020
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_rabota_ElAp(1).docx
• Тип: Курсовой проект; #146364
• страница: 2 из 3

6.3.Выбор реле напряжения.

Для защиты от понижения напряжения применяют электромагнитные

реле напряжения. При понижении напряжения сети такое реле размыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ, который отключает двигатель от сети, и он останавливается.

Номинальное напряжение для реле KМ должно быть

Напряжение срабатывания для контактора переменного тока должно

быть для контактора постоянного тока

Если требуется обеспечить самозапуск при значительных напряжениях

сети (до 50%), применяются электромагнитные реле с высоким коэффициентом возврата. Напряжение отпускания таких реле:



Так как то подходит реле, типа РН-54.

При выборе реле следует проверить коммутационную способность

контактов реле по току и напряжению катушки управляемого контактора.
6.4.Выбор автоматических выключателей.

Номинальные значения напряжения автомата, тока

нагрузки и напряжения сети должны удовлетворять соотношениям: . Для автоматов защиты двигателей с фазным ротором ток установки электромагнитного расцепителя:



По данным параметрам выбираем автоматический выключатель с

электромагнитным расцепителем типа А3120.
6.5.Выбор контакторов и магнитных пускателей.

Важнейшей характеристикой контакторов и пускателей являются режимы коммутации нагрузки. Для контакторов серии КПВ допустимый ток повторно-кратковременного режима с учетом нагрева контактов дугой можно определить по формуле:



где – номинальный ток контактора для длительного режима работы; – допустимый ток повторно-кратковременного режима; ПВ - продолжительность включения, %; n – число включений в час.

По своим данным выбираю тип контакторов. Выбираю КМ200.

1)Допустимая частота срабатывания в час равна 1.

2)Род тока – переменный.

3)Частот 50 Гц.

4)Напряжение 220В.

5)Ток 10.3 (главные контакты).

6)Вспомогательные контакты: два замыкающих и два размыкающих.


7.Расчет электромагнита постоянного тока.

Конструкция ЭМ в основном определяется требованием создания не

обходимой электромагнитной силы при определенных условиях нагрева и охлаждения катушки, т. е. зависит от размеров магнитопровода, наличия рабочих и нерабочих зазоров, размеров и обмоточных данных катушки. Остальные элементы конструкций в меньшей степени влияют на работу ЭМ. Поэтому целесообразно ввести некоторые характерные для принятой методики расчета понятия:

• 
  ядро ЭМ - часть ЭМ, состоящая из втягивающей катушки, уча­стка магнитопровода, охватываемого ею, и полюсного наконечника;
  
• 
  определяющий размер ядра электромагнита - диаметр сердеч­ника ЭМ –d_с;
  
• 
  расчет ядра электромагнита - определение размера ядра и обмоточных данных катушки.
  

Предлагаемая методика предполагает три этапа расчета ЭМ.

1. 
   Предварительный расчет с использованием упрощенных соотно­шений, предусматривающий в первом приближении определение размера магнитопровода, катушки, сечения и числа витков обмотки.
   
2. 
   Разработка по данным предварительного расчета конструкции ЭМ с применением основанных на опыте проектирования и физическом моде­лировании ряда конструктивных коэффициентов и параметров.
   
3. 
   Проектный расчет ЭМ, предусматривающий окончательное уточ­нение полученных в предварительном расчете параметров, геометрических размеров, обмоточных данных. Оценка соответствия температурных и энергетических параметров существующим нормам.
   

Расчету электромагнита должен предшествовать анализ киниматичес-

кой схемы механизма, с которым электромагнит сочленен, с целью опре­деления результирующих характеристик противодействующих сил или моментов, которые необходимо преодолеть при движении якоря.

В результате должен быть установлен зазор по ходу якоря, при котором

электромагниту приходится развивать наибольшую работоспособ­ность для преодоления противодействующей силы (F_п). Такой зазор в дальнейшем принято называть критическим (δ₀), а соответствующую элек­тромагнитную силу — критической силой (F₀). Для обеспечения надежной работы критическая сила должна несколько превышать соответствующую этому зазору противодействующую силу

F₀=К·F_п

где К = 1,2 ÷ 1,5 - коэффициент запаса принимаемый для самых не­

благоприятных условий эксплуатации (пониженное напряжения при на­гретой катушке).

Значения критической силы F₀ (кг) и критического зазора δ_о (см) яв-

ляются основными исходными данными расчета ЭМ.

Кроме того, необходимо знать условия работы ЭМ (продолжитель­ный,

кратковременный), род тока, напряжение U, частоту f, тип якоря ЭМ (прямоходовой, поворотный, внедряющийся), исполнение катушки (токо­вые, напряжения, намотанные на каркас, трубу, сердечник, бескаркасные и т. д.).

Заданный тип электромагнита и исходные данные для его расчета для

предписанного студенту варианта приведены в приложении У. Для студентов безотрывных форм обучения номер варианта соответствует сумме двух последних цифр учебного шифра Эскизы предлагаемых к раз­работке электромагнитов приведены на рисунке ниже.

При этом предполагается, что электромагниты открытого исполнения

для продолжительного режима работы. Катушка наматывается на ла­тунную трубу толщиной 1мм, на торцах обмотки имеется по одной изоля­ционной шайбе из текстолита толщиной 2 мм. Для устранения запинания якоря под полюсными наконечниками магнитопровода уложены немаг­нитные металлические прокладки толщиной 0,3 мм.

В процессе разработки электромагнита необходимо выполнить сле-­

дующий объем расчетов: 1) определить основные размеры электромагнита; 2) рассчитать обмоточные данные катушки; 3) разработать рабочий эскиз электромагнита; 4) определить максимальную температуру по сечению ка­тушки ЭМ; 5) оценить потребляемую ЭМ мощность в рабочем режиме, расход активных обмоточных материалов, вес электромагнита.



Рис.1. Эскиз электромагнитов: а) поворотного; б) прямоходового
Исходные данные для расчета электромагнита 16 вариант.

Выполнить расчет электромагнита постоянного тока при заданных

параметрах

Тип электромагнита – поворотный;

Критический зазор – = 1.0 см;

Критическая сила – F₀ = 6.0 кг;

Напряжение сети – U₀ = 85 B.

Электромагниты открытого исполнения для продолжительного ре­жи-

ма работы. Катушка наматывается на латунную трубу толщиной 1 мм, на торцах обмотки имеется по одной изоляционной шайбе из текстолита толщиной 2 мм. Для устранения закипания якоря под полюсными нако­нечниками магнитопровода уложены немагнитные металлические про­кладки толщиной 0,3 мм. Эскиз предполагаемого к разработке электромаг­нита постоянного тока приводится на рис.3.5.

В процессе разработки электромагнита необходимо выполнить сле­ду-

ющий объем расчетов:

1. 
   определить основные размеры электромагнита;
   
2. 
   рассчитать обмоточные данные катушки;
   
3. 
   разработать эскиз электромагнита;
   

4. 
   определить максимальную температуру по сечению катушки ЭМ;
   
5. 
   оценить потребляемую ЭМ мощность в рабочем режиме, рас­ход активных обмоточных материалов, вес электромагнита.
   

Рис.2. Эскиз поворотного электромагнита постоянного тока
7.1.Выбор параметров и безразмерных коэффициентов

электромагнита.

Для проведения расчета необходимо задаться некоторыми параметра-

ми и безразмерными коэффициентами предварительного расчета:

а) принять исполнение катушки, класс ее изоляции и в соответствии с этим допустимое превышение температуры катушки относительно окру­жающей среды (приложение Ф)



Принимаем:



б)при нормированной температуре окружающей среды



В соответствии с принятыми значениями и находим:

а) коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности катушки:



б) удельное сопротивление провода нагретой катушки:



где - удельное сопротивление медного

провода при 0°С;

- температурный коэффициент;

в) коэффициент теплообмена с внутренней поверхностью катушки:



где - коэффициент, учитывающий теплообмен между

внутрен­ней поверхностью катушки, намотанной на трубу, и сердечником

Используя накопленный опыт проектирования [7], принять значения

безразмерных конструктивных коэффициентов с учетом наличия на сер­дечнике полюсного наконечника по табл. 3.1, рис.2.,



где



Предварительное заполнение окна катушки металлом провода



где S_м— сечение провода и обработки, см²;

W -число витков обмотки;

Н и А- высота и ширина катушки ;

в зависимости от марки провода и способа укладки

проводов. Впоследствии требует уточнения.

Задаемся возможным снижением напряжения в сети X = 0.85, а так­же

снижением магнитного потенциала в стали и в нерабочих зазорах (снижение МДС). В рационально построенных конструкциях падения МДС в стали магнигопровода составляет 10 20%, а в нерабочих воздуш­ных зазорах

5 10% от величины полной МДС в катушки ( ) [7]



где - МДС, приходящаяся на основной рабочий зазор.

Принимаем = 0.8.
7.2.Расчет ядра электромагнита.

Приближенное значение индукции в воздушном зазоре можно

получить [13,19], используя безразмерные конструктивные коэффициенты для поворотного ЭМ



где С₁ — постоянная и определяется:




Тогда значение индукции в воздушном зазоре:


В связи с наличием полюсного наконечника происходит

«выпучива­ние» магнитного потока в зазоре (силовые линии поля исходят не только из горизонтальной плоскости полюсного наконечника, но и из его боко­вых). Значение коэффициента «выпучивания», учитывающего это явление для ЭМ данного типа, определим по формуле:



где — некоторый текущий параметр.



Произвести расчет и построение графика зависимости:



задаваясь произвольными значениями χ.

Результаты расчета свести в табл.3.7

Таблица 3.7

						Примечание
1	1.0	1.0	1.0	2.3	0.54	Меньше 4.5
2	4.0	8.0	32.0	1.86	9.23	Меньше 5.5
3	9	27	243	1.65	62.16	Меньше 4.5
2.2	4.84	10.648	51.54	1.59	12.7	Меньше 4.5
2.5	6.25	15.52	97.63	1.52	23	Меньше 4.5

По расчетным данным построим зависимость и на полученной кривой

(рис.3), интерполируя, найти значение χ, соответствующее заданной величине F₀, что позволяет получить определяющий размер ядра электромаг­нита d_с, см:



Рис. 3. График зависимости .