Асинхронные двигатели в системах электропривода
Курсовая работа
по дисциплине «Электрические машины и электропривод»
Курсовая работа содержит 27 страниц, 8 рисунков, 3 таблицы, 6 использованныхисточников.
Асинхронный двигатель, короткозамкнутый ротор, фазный ротор, пусковойреостат, электрические потери, тепловое состояние, эквивалентная мощность,номинальный момент.
Объектом исследования является асинхронный двигатель с фазным ротором.
Цель работы — расчет основных параметров и характеристик АД, изучениепусковых схем.
Курсовая работа содержит расчет асинхронного двигателя 4АК225M6УЗ серии 4А с фазным ротором.
В курсовой работе определена, по заданной нагрузочной диаграммеэлектропривода, эквивалентная мощность и выбран асинхронный двигатель с фазнымротором. Произведена проверка выбранного двигателя на нагрев по методу среднихпотерь, а так же проверка на перегрузочную способность при снижении напряженияв сети, расчет теплового режима выбранного двигателя по заданной нагрузочной диаграмме
Определено сопротивление добавочного резистора, который необходимовключить в цепь ротора, выбранного двигателя для снижения частоты вращения на заданнуювеличину при номинальном моменте сопротивления. Построены естественная иреостатная характеристики выбранного двигателя.
Рассчитаны сопротивления секций пускового резистора и потериэлектрической энергии при реостатном и прямом пуске, начерчены и изучены схемыуправления пуском и реверсом асинхронных двигателей.
Содержание
Задание
Введение
1.Асинхронныедвигатели в системах электропривода
1.1 Параметрызадания и выбор варианта задания 1.2Расчет эквивалентной мощности и выбор АД 1.3Проверка выбранного двигателя по нагреву1.4Проверка на перегрузку при снижении напряжения1.5Расчет теплового состояния АД1.6Расчет механических характеристик
1.7 Расчетрезисторов пускового реостата
1.8 Расчетэлектрических потерь при пуске двигателя2 Управление пуском асинхронных двигателей
2.1 Общие положения2.2Управление пуском АД с короткозамкнутым ротором
2.3 Управлениепуском АД с фазным ротором в функции времени
3 Управлениереверсом АД с короткозамкнутым ротором
Заключение
Библиографическийсписок
Введение
Асинхронныедвигатели широко используются в промышленности благодаря простоте ихконструкции, надежности в эксплуатации и сравнительно низкой себестоимости.
Наиболее простыми в отношении устройства и управления, надежными вэксплуатации, имеющими наименьшую массу, габариты и стоимость при определенноймощности, являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Их массана единицу мощности в 1,5-2,0 раза ниже, чем у машин постоянного тока. Чащевсего асинхронные двигатели применяются при невысокой частоте включений, когдане регулируют частоту вращения или возможно ступенчатое её регулирование.
В установках, где требуется регулирование частоты вращения в относительнонебольших пределах, необходимы плавный пуск, хорошие тормозные качества,ограничение токов в переходных процессах и т.д., находят широкое применениеасинхронные двигатели с фазным ротором. Характерной особенностью этихдвигателей является возможность уменьшения с помощью реостатов их пусковыхтоков при одновременном увеличении пускового момента.
При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости егополного использования в процессе работы. В случае завышения номинальноймощности двигателя снижаются технико-экономические показатели электропривода,т.е. КПД и коэффициент мощности. Если же нагрузка на валу двигателя превышаетноминальную, то это приводит к росту токов в его обмотках, а значит и потерьмощности выше соответствующих номинальных значений.
Для обоснованного выбора асинхронного двигателя необходимо знать, какизменяется нагрузка на валу двигателя во времени, что в свою очередь позволяетсудить о характере изменения потерь мощности. С целью определения нагрузкидвигателя большинства производственных механизмов, строятся так называемыенагрузочные диаграммы, под которыми понимаются зависимости развиваемыхдвигателем момента и мощности от времени, т.е. M=f(t) и P=f(t).
Различают следующие режимы работы двигателя: продолжительный при постояннойнагрузке на валу двигателя; кратковременный; повторно-кратковременный; ударный(момент статистической нагрузки резко увеличивается по различным законам, азатем снижается до момента холостого хода).
1 Асинхронные двигатели в системахэлектропривода 1.1 Параметры задания и выбор варианта задания
Вариант задания выбирается по двузначномушифру, присвоенному студенту преподавателем; для студентов заочной формыобучения – по двум последним цифрам шифра зачетной книжки.
Параметры нагрузки на каждой ступени,синхронная частота вращения АД и требуемое снижение частоты вращения ротора впроцентах от номинальной приведены в таблице 1.1, а длительность ступеней – втаблице 1.2.
При расчете принять, что в период паузы (t5) двигатель работает в режимехолостого хода без отключения от сети.
Напряжение питающей (цеховой) сети принятьв зависимости от мощности двигателя:
от 22 до 75 кВт – 380 В,
от 45 до 110 кВт – 660 В,
от 45 до 75 кВт – 380 либо 660 В (выбратьпо желанию).
Снижение напряжения в питающей сети дляпроверки выбранного АД на перегрузочную способность принять 10 % отноминального для всех вариантов.
Число ступеней пускового реостата для всехвариантов z = 2.
Таблица 1.1 — Параметры нагрузкиПоследняя цифра варианта
Мощность на ступенях
нагрузки, кВт
Синхронная частота вращения,
об/мин
∆n,
%
Р1
Р2
Р3
Р4 3 5 9 4 750 5,8 1 7 13 9 18 750 5,5 2 15 10 35 22 750 4,6 3 13 6 10 5 1000 4,8 4 18 22 9 12 1000 4,0 5 22 30 40 25 1000 4,5 6 8 15 5 18 1000 4,2 7 25 12 15 10 1500 5,0 8 25 35 45 12 1500 5,7 9 45 27 40 50 1500 6,0
Таблица 1.2 — Длительность ступеней нагрузкиДлительность ступеней нагрузки, мин Предпоследняя цифра варианта (шифра) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
t1 10 13 12 13 9 6 16 10 11 7
t2 5 7 9 8 15 8 6 12 7 14
t3 15 9 14 9 8 18 13 15 18 10
t4 8 13 8 11 12 10 9 6 9 13
t5 7 8 7 4 6 8 6 7 5 6
Из приведенных таблиц 1.1 и 1.2 всоответствии с вариантом 08 следует:
мощности на ступенях нагрузки, кВт,
Р1=22, Р2=30, Р3=40,Р4=25,
длительность каждой ступени нагрузки, мин,
t1=13, t2=7,t3=9, t4=13,t5=8.
Синхронная частота вращения АД–1000об/мин. Требуемое снижение частоты вращенияна реостатной характеристике Δn=4,5%.1.2 Расчет эквивалентной мощностии выбор АД
Многоступенчатый график нагрузки, характеризующий длительный переменныйрежим работы электропривода (рисунок 1), можно привести к равномерному,воспользовавшись понятием эквивалентной (среднеквадратичной) мощности, кВт,
/>, (1.1)
где Pi–мощность, кВт,
ti– продолжительность нагрузки каждой i-й ступени графика, включая паузу,мин,
/> кВт.
По каталогу выбираем двигатель 4АК225M6УЗ,имеющий следующие параметры:
номинальная мощность Рн=30кВт,
номинальное скольжение Sн=3,5%,
КПД в номинальном режиме hн=89%,
кратность номинального момента Km=2,5;
напряжение ротора Uр=140 В,
ток ротора Iр=150А,
постоянная времени нагрева Тн=30мин,
суммарный момент инерции,
приведенный к валу двигателя J=55×10-2 кг×м2.
Характеристика двигателя 4АК225M6УЗ: двигательсерии 4А с фазным ротором; исполнение по способу защиты – IP44– защита от проникновения внутрь оболочки предметов длиной до 80 мм и твердых тел размером свыше 12 мм; степень защиты от проникновения внутрь машины воды 3;станина алюминиевая, щиты чугунные; высота оси вращения – 225мм; установочныйразмер по длине станины средний; число полюсов–6; климатическое исполнение –УЗ, т.е. возможность эксплуатации электрической машины в зоне умеренногоклимата, в закрытых помещениях.1.3 Проверка выбранного двигателяпо нагреву
ВыборАД гарантирует, что данный двигатель при заданном графике нагрузкиудовлетворяет требованиям по нагреву, однако проведем проверку.
Проверка по нагреву производится по методу средних потерь. Для этоговначале определяются потери в номинальном режиме по данным каталога:
Потери в номинальном режиме, кВт,
/> , (1.2)
где Рн – номинальная мощность выбранного АД, кВт,
ηн – КПД в номинальном режиме по каталогу.
/> кВт.
Найденныепотери являются суммой потерь в меди обмоток статора и ротора, в стали имеханических. Будем считать, что механические потери остаются постоянными,тогда сумму потерь разделим на две группы:
-постоянные потери или потери х.х., включающие в себя потери в стали,механические и дополнительные,
-переменные потери в обмотках, изменяющиеся с изменением нагрузки.
В большинстве случаев соблюдаются следующие соотношения:
/>, (1.3)
/>, (1.4)
где Pм– потери вмеди обмоток при номинальной нагрузке, кВт,
P0– потери х.х. (постоянныепотери), кВт.
/> кВт,
/> кВт.
Потерив обмотках являются переменными, они пропорциональны квадрату тока или квадратукоэффициента нагрузки. Исходя из этого:
Коэффициенты нагрузки по ступеням графика
/>, (1.5)
где Pi– мощность i-й ступенинагрузки,
Кнi – коэффициент нагрузки i-й ступени.
/> кВт,
/> кВт,
/> кВт,
/> кВт,
/> кВт.
Потери на каждой ступени графика нагрузки, кВт,
/>, (1.6)
/> кВт,
/> кВт,
/> кВт,
/> кВт,
/> кВт.
Средние потери за цикл, кВт,
/>, (1.7)
/> кВт .
Проверка выбранного двигателя по нагреву заключаетсяв проверке условия:
/> , (1.8)
3,179 кВт
В нашем случае условие выполняется.1.4 Проверка на перегрузкупри снижении напряжения
Взаводских силовых электрических цепях допускается снижение напряжения на 10%.Естественно, что при таком снижении напряжения оборудование не должно терять работоспособность.В то же время известно, что момент на валу асинхронных двигателей снижаетсяпропорционально квадрату напряжения. Поэтому выбранный двигатель должен бытьпроверен на перегрузочную способность при понижении напряжения. Иногда можетбыть и большее понижение напряжения.
Проверкасводится к проверке условия, что максимальный момент двигателя при снижениинапряжения будет не меньше момента сопротивления на валу.
Должно выполняться условие
/>, (1.9)
где Pmax – максимальная мощность понагрузочной диаграмме, кВт,
ΔU – снижение напряжения, %, ΔU =10%,
Kmax– кратность максимального момента по каталогу.
/>, или />– верно. Следовательно,двигатель сохраняет работоспособность при понижении напряжения в цеховой сети.
Таким образом, выбранный двигатель удовлетворяет всем поставленным условиям.1.5 Расчет теплового состоянияАД
Непосредственный расчет теплового режима электрической машиныпредставляет собой сложную многофакторную задачу, решить которую возможно лишьпри детальном конструктивном расчете. В данной работе рассмотрим этот процесс скачественной стороны, введя ряд допущений.
Одним из таких допущений будет представление АД однородным телом сравномерно распределенными внутри его объема источниками тепла, которымиявляются потери. Процесс нагревания такого тела описывается уравнением:
/>, (1.10)
где τнач – начальное превышение температуры (вначале расчета τнач =0), °C,
Тн – постоянная времени нагревания,
τуст – установившееся превышение температуры.
Если принять установившееся превышение температуры в оминальном режимеравным допустимому для данного класса термостойкости изоляции, то для любогоиного режима
/>, (1.11)
где τдоп – допустимое превышение температуры, вданном случае
τдоп =80°C,
ΔРi – потери на i-й ступени нагрузки, кВт.
/>
/>
/>
/>
/> °С.
За начальное превышение температуры каждой ступени, включая паузу,принимаем конечное превышение, рассчитанное в конце предыдущей ступени.
Реальные превышения температуры, °С:
в течение первого цикла -
/> °С,
/> °С,
/> °С,
/>°С ,
/> °С,
в течение второго цикла –
/> °С,
/> °С,
/> °С,
/> °С,
/>°С,
в течение третьего цикла -
/> °С,
/> °С,
/>°С,
/>°С,
/> °С,
Как видно, превышения температуры после третьего цикла остаютсяпрактически неизменными, т.е. тепловой режим двигателя достиг установившегосясостояния.
/>, (1.12)
/>
/>, (1.13)
/>33,34 ˚С;
/>50,49 ˚С;
/>59,29 ˚С;
/>63,81 ˚С;
/>66,13 ˚С;
/>68,24 ˚С;
/>68,49˚С; 1.6 Расчет механических характеристик
Механическими характеристикамиАД называют зависимости М=f(s) и n=f(M).
Аналитические выраженияданных характеристик достаточно сложны, требуют знания многих параметров АД идля практических целей используются редко. Более удобной является такназываемая формула Клосса, вполне удовлетворительно описывающая реальнуюхарактеристику в пределах изменения скольжения от 0 до критического Sк. Вторая часть характеристики, рассчитанная по формулеКлосса, существенно отличается от реальной. Однако в этой части асинхронныедвигатели не работают, и практического значения для анализа задачэлектропривода она не представляет.
/>
Рисунок 1- Диаграмма потерь и кривые нагрева
/>
Рисунок 2- Механическаяхарактеристика M=f(s)
/>
Рисунок 3- Механическаяхарактеристика n=f(Me)
Для расчета естественной механическойхарактеристики находим:
номинальную частоту вращения, об/мин,
/>, (1.14)
где n1– синхроннаячастота вращения, об/мин,
Sн – номинальное скольжение покаталогу, о.е.
/> об/мин,
номинальный момент, Н·м,
/>, (1.15)
где Рн– номинальная мощность,
/> Н·м,
критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту,
/>, (1.16)
где Sн– номинальноескольжение,
Км– кратность номинального момента.
/>,
максимальный момент, Н·м,
/>, (1.17)
/> Н·м.
Задавшись величиной S от 0 до 1,2, можнорассчитать зависимость М=f(s),которую затем легко перевести в координаты n=f(M) по формуле:
/>. (1.18)
Расчет механической характеристики производим по упрощенной формулеКлосса, Н·м,
/> (1.19)
где Км– коэффициент перегрузочнойспособности,
S – текущее значение скольжения,
Sк– критическоескольжение,
Мн – номинальный момент на валу двигателя, Н·м.
При отсутствии резисторов в цепи ротора имеем естественныехарактеристики.
Результаты расчета приведены в таблице 1.3, характеристики показаны нарисунках 2, 3, 4.
Таблица 1.3 – Механические характеристики выбранного АД
Исследуемые
параметры машины S
SН=0,035 0,1
SK=0.168 0,2
SР.К=0,376 0,4 0,8 0,1 0,12
Частота вращения
ротораn,
об/мин 1000 965 900 832 800 624 600 200
Моменты М, Н·м: естественная характеристика 233,81 653,00 641.58 730,9 514,914 529,3 298,1 242,1 203,5 реостатная характеристика 121,35 368,93 485.94 615,7 645,247 740,78 571,2 488,8 423,3
Введение добавочного сопротивления в цепь ротора приводит к увеличениюкритического скольжения, величина максимального момента при этом не изменяется.Иными словами, механическая характеристика смещается вниз, а М=f(s) – вправо. Тем самым припостоянном моменте сопротивления Мс частота вращения несколькоснижается.
При реостатной характеристике частота вращения ротора, при заданномΔn=4,5%, об/мин,
/>, (1.20)
/> об/мин,
скольжение, соответствующее данной частоте вращения,
/>, (1.21)
/>.
/>Сопротивление роторавыбранного двигателя, Ом,
/> (1.22)
/> Ом,
тогда необходимое добавочное сопротивление, Ом,
/>, (1.23)
/> Ом.
Критическое скольжение на реостатной характеристике,
/>, (1.24)
/>.
1.7 Расчет резисторовпускового реостата
Пусковые диаграммы строим по моментам М1 иМ2.
По заданию пуск двигателя производится приМс=0. Выбираем пиковый момент, Н·м,
/>, (1.25)
/> Н·м.
По условию задания число пусковых ступенейz=2, тогда переключающий момент, Н·м,
/>, (1.26)
/> Н·м,
или М2=0,36Мн, чтовполне допустимо при пуске в режиме х.х.
/>
Рисунок 5- Пусковая диаграмма
По найденным моментам построена пусковаядиаграмма (рисунок 5), из которой получаем соотношение отрезков: ab/cd и bc/cd.
Следовательно, сопротивление секцийпускового реостата, Ом,
/>, />, (1.27)
/> Ом,
/> Ом.
1.8 Расчетэлектрических потерь при пуске двигателя
Электрические потери при пуске асинхронных двигателей состоят из потерь вроторной цепи, определяемых запасом кинетической энергии, которую приобретаетпривод к концу пуска, и потерь в статорной цепи, зависящих от соотношенияактивных сопротивлений статорной и роторной цепей.
Незначительными постоянными потерями в процессе пуска и влияниемнамагничивающего тока можно пренебречь.
Для расчета электрических потерь необходимо предварительно определитьскольжения при переходе с одной характеристики на другую. По пусковой диаграмме(рисунок 5) находим, что первое переключение должно быть при частоте вращения958 об/мин, второе – 1304 об/мин, следовательно по уравнениям 1.28 скольжениесоответствующее ей частоте-
/>, />, (1.28)
/>,
/>.
Угловая синхронная частота вращения,рад/с,
/>, (1.29)
/> рад/с.
В выражениях (1.30) – (1.32) присутствуетсоотношение сопротивлений />, и еслипринять />, то оно остается тем же врезультате замены этого равенства на R1 = rр. Вдальнейшем расчеты ведутся по реальным значениям сопротивлений ротора.
Потери электрической энергии, Дж, при реостатном пуске, принимая
R1 = rр,
на первой реостатной характеристике
/> (1.30)
/> Дж,
на второй реостатной характеристике
/> (1.31)
/> Дж,
на естественной характеристике
/>, (1.32)
/> Дж.
Суммарные электрические потери приреостатном пуске, Дж,
/>, (1.33)
/> Дж,
в практических единицах, кВт·ч,
/> кВт·ч.
Для сравнения потери в случае прямогопуска, Дж,
/>, (1.34)
/> Дж,
в практических единицах, кВт·ч,
/> кВт·ч.
Как видно, потери в случае прямого пускабольше, нежели при реостатном. Иначе говоря, при реостатном пуске экономится775кВт·ч.
2 Управление пуском асинхронных двигателей2.1 Общие положения
Управление электроприводом заключается в осуществлении пуска,регулировании скорости, торможения, реверсирования, а так же поддержании режимаработы привода в соответствии с требованиями технологического процесса.
Современные электроприводы для автоматических линий и механизмов обычностроятся с применением релейно–контакторной аппаратуры, на которую возлагаютсяфункции включения питания (подсоединение к сети) силовых блоков и блоковуправления, защиты и ввода первоначальных и конечных команд в системууправления приводом. Но наряду с электроприводами, выполняющими сложныефункции, в ряде случаев содержащими микропроцессоры или программные устройствауправления, существует большое количество электроприводов, на которыевозлагаются относительно простые функции. Это обычно нерегулируемые илирегулируемые ступенчато в небольшом диапазоне электроприводы с невысокимбыстродействием. В задачу систем управления такими электроприводами чаще всеговходит организация пуска, торможения, перехода с одной ступени на другую,реверса и осуществление этих операций в определенной последовательности вовремени или по командам от рабочей машины, завершившей очереднуютехнологическую операцию. Причем необязательно, чтобы система управлениявыполняла все эти функции: набор функций зависит от требований к приводу.
Автоматизация упрощает обслуживание механизмов, дает возможностьосуществить дистанционное управление электроприводами. Последнее особенно важнотам, где нельзя управлять двигателями в непосредственной близости по условиямтерриториального расположения машин или в связи с особенностямитехнологического процесса.
Для автоматического управления электроприводами применяются различныеаппараты: контакторы, автоматы, регуляторы, реле, кнопочные станции, путевыевыключатели, бесконтактные логические элементы, а так же разного родавспомогательные электрические аппараты и машины. Каждый из этих аппаратовсостоит из ряда элементов: электромагнитной системы, создающей необходимоетяговое усилие; главных и вспомогательных контактов и т.д. С помощью проводов отдельныеаппараты и их элементы электрически соединяются в общую систему, призваннуюосуществлять заданные операции в определенной последовательности.
В системах цепи делятся на две категории: цепи главного тока ивспомогательные. К первым относятся цепи двигателей и генераторов.Вспомогательные цепи включают в себя цепи управления, где присоединяютсякатушки контактов и реле, контактные реле, вспомогательные контакты контакторови другие элементы аппаратов. Кроме того, к вспомогательным относятся цепи защиты,сигнализации и цепи, связанные со специальными блокировками между отдельнымиэлектроприводами.
Принципиальная схема содержит условные графические изображения элементоввсех аппаратов и машин, которые располагаются на схеме так, чтобы её былоудобно читать, а не по действительному пространственному расположениюэлементов, т.е. отдельные токоведущие элементы аппаратов и машин показаны насхеме в электрической цепи вне зависимости от кинематической или конструктивнойсвязи этих элементов. Каждому аппарату в схеме присваивается буквенноеобозначение, соответствующее функции данного аппарата.
В схемах предусмотрены различные способы защиты двигателей от перегрузкии короткого замыкания, от резкого снижения питающего напряжения и др.
2.2 Управление пуском АД с короткозамкнутымротором
Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя(рисунок 6) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора KM и двух встроенных в него тепловых реле защиты KK. Такая схема обеспечивает прямой (без ограничения токаи момента) пуск АД, отключение его от сети, а также защиту от короткихзамыканий (предохранители FA) и перегрузки(тепловые реле KK).
Для пуска двигателя замыкается выключатель QFи нажимается кнопка пуска SB1. При этом получаетпитание катушка контактора KM, который,включившись, своими главными силовыми контактами в цепи статора подключаетдвигатель к источнику питания, а вспомогательным контактом шунтирует кнопку SB1. Происходит разбег асинхронного двигателя по егоестественной характеристике. При нажатии кнопки остановки SB2контактор KM теряет питание и отключает АД отсети. Начинается процесс торможения асинхронного двигателя выбегом поддействием момента нагрузки на его валу.
/>
Рисунок 6 – Принципиальная схема управления пуском АД с короткозамкнутымротором
2.3. Управление пуском АД с фазным ротором вфункции времени
Упрощенная схема управления пуском АД с фазным ротором в функции временив две пусковые ступени приведена на рисунке 7. В данной схеме применены релевремени KT1 и KT2,имеющие свои контакты KT1 и KT2в цепях силовых контакторов KM2 и KM3. Контакты KT1 и KT2 работают на замыкание после потери питания катушекреле KT1 и KT2 сзадержкой по времени.
При замыкании рубильника Q напряжениесразу подается на катушки реле времени KT1 и KT2 через замкнутые контакты KM1и KM2. Тем самым контакты реле KT1 и KT2 оказываютсяразомкнутыми. После нажатия кнопки пуска SB1получает питание катушка контактора KM1, врезультате чего подается напряжение на статор двигателя, блокируется кнопка SB1 и теряет питание катушка реле времени KT1. Начинается отсчет времени пуска со всеми пусковымирезисторами. После выдержки времени замыкается контакт KT1,получает питание силовой контактор KM2, чтоприводит к выводу из цепи ротора резистора RД1и к потере питания реле времени KT2. Поокончании времени установки катушки реле KT2 замыкаетсяконтакт реле KT2, получает питание силовойконтактор KM3, шунтируется оставшийся резистор RД2, двигатель переходит на естественнуюхарактеристику. Все время автоматического пуска складывается из двух установокреле времени KT1 и KT2и времени разгона двигателя по естественной характеристике.
/>
Рисунок 7 – Принципиальная схема пуском АД с фазным ротором
Защита АД предусмотрена такая же, как в схеме, приведенной на рис.7Нажатием кнопки остановки SB2 двигатель отключается отсетью, при этом катушка контактора КМ1 теряет питание и замыкающие контакторыего КМ1 размыкают цепь статора.
3. Управление реверсом АД с короткозамкнутым ротором
Основным элементом в схеме управления реверсом (рисунок 8) являетсяреверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейныхконтактора (KM1 и KM2)и два тепловых реле защиты (KK). Такая схемаобеспечивает прямой пуск и реверс асинхронного двигателя, а также торможение АДпротивовключением при ручном (неавтоматическом) управлении.
/>
Рисунок 8 – Принципиальная схема управления реверсом АД скороткозамкнутым ротором
В схеме (см. рисунок 8) предусмотрена также защита от перегрузок АД (релеKK) и коротких замыканий в цепях статора(автоматический выключатель QF) и управления(предохранители FA). Кроме того, в нейобеспечивается и нулевая защита от исчезновения (снижения) напряжения сети(контакторы KM1 и KM2).
Пуск двигателя в условном направлении “Вперед” или “Назад” осуществляетсянажатием соответственно кнопки SB1 или SB2, что приводит к срабатыванию контактора KM1 или KM2 и подключениюАД к сети (при включенном автоматическом выключателе QF).
Для обеспечения реверса или торможения двигателя сначала нажимается кнопкаSB3, что приводит к отключению включенного дотех пор контактора (например, KM1), а затем –кнопка SB2, что приводит к включению контактора KM2 и подаче на АД напряжения питания с другимчередованием фаз. После этого магнитное поле двигателя изменяет своенаправление вращения и начинается процесс реверса, состоящий из двух этапов –торможения противовключением и разбега в противоположную сторону.
В случае необходимости только затормозить двигатель при достижении имнулевой скорости следует вновь нажать кнопку SB3,что приведет к отключению его от сети и возвращению схемы в исходное положение.Если кнопку SB3 не нажимать, последует разбег АДв другую сторону, т. е. его реверс.
Во избежание короткого замыкания в цепи статора, которое может возникнутьв результате одновременного ошибочного нажатия кнопок SB1и SB2, в реверсивных магнитных пускателях иногдапредусматривается специальная механическая блокировка – рычажная система,которая предотвращает одновременное включение двух контакторов. В дополнение кмеханической в такой схеме используется типовая электрическая блокировка,применяемая в реверсивных схемах управления, которая заключается в перекрестномвключении размыкающих контактов аппарата KM1 вцепь катушки аппарата KM2, и наоборот.
Отметим, что повышению надежности работы ЭП и удобства его в эксплуатацииспособствует использование в схеме управления воздушного автоматическоговыключателя QF, который исключает возможностьработы привода при обрыве одной фазы и при однофазном коротком замыкании, какэто может иметь место при использовании предохранителей.
Заключение
По заданной нагрузочной диаграмме электропривода определили эквивалентнуюмощность и выбрали асинхронный двигатель 4АК225M6УЗ сфазным ротором, при чем учли условие Рн≥Рэ.Проверили выбранный двигатель на нагрев по методу средних потерь. УсловиеΔРср≤ΔРн, –выполняется. А так же проверили на перегрузочную способность при снижениинапряжения в сети. Условие />,–выполняется. Произвели расчет теплового режима выбранного двигателя по заданнойнагрузочной диаграмме, до установившегося теплового состояния двигатель прошел4 цикла.
Определили сопротивление добавочного резистора, который необходимовключить в цепь ротора выбранного двигателя для снижения частоты вращения назаданную величину при номинальном моменте сопротивления. Построили естественнуюи реостатную механические характеристики двигателя.
Рассчитали сопротивления секций пускового резистора и потериэлектрической энергии при реостатном и прямом пуске. Пришли к выводу, что припрямом пуске расходуется в 1,5-2 раза больше энергии.
Начертили и изучили схемы управления пуском и реверсом асинхронныхдвигателей.
Библиографический список
1. Справочник по Электрическиемашинам / Под Ред. И.П. Копылова, Б. К. Клокова, М.: Энергоатомиздат, 1998.
2. Чиликин, М.Г. Общий курсэлектропривода/ М.Г. Чиликин, А. С. Сандлер, М.: Энергоатомиздат, 1984.
3. Вольдек, А.И. Электрические машины/ А.И. Вольдек, Л.: Энергия, 1978.
4. Касаткин, А.С. Электротехника /А.С. Касаткин, М. В. Немцов, М.: Высшая школа, 2000.
5. Москаленко, В. В. Электрическийпривод / В. В. Москаленко, М.: Высшая школа, 1991.
6. Асинхронные двигатели в системахэлектропривода: методические указания к выполнению курсовой работы / Авилов В.Г., Беляев В. П., Савельева Е. Н., Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск,2005. 44с.