Курсовая работа (т): Расчет электропривода

Расчет электропривода

ТЕМА

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Содержание

Введение

Задание

Задание № 1

Задание № 2

Задание № 3

Задание № 4

Задание № 5

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Целью данной курсовой работы является закрепление и систематизация знаний по электроприводу, развитие навыков самостоятельной работы с использованием специальной технической литературы.

Курсовая работа выполнена по нескольким темам с индивидуальными заданиями.

В первом задании были построены естественная и искусственная механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения типа Д31. Нам были известны его паспортные данные, а также добавочное сопротивление в цепи якоря для получения искусственной характеристики.

Во втором задании были рассчитаны аналитически сопротивления отдельных секций пускового трехступенчатого реостата для асинхронного двигателя 4МТF160LВ8.

В третьем задании мы определяли мощность двигателя и по этой мощности выбирали двигатель. Нам была дана нагрузочная диаграмма с известными моментами нагрузки и со временем продолжительности работы двигателя на этих моментах. Также нам было известно число оборотов двигателя в минуту.

В четвертом задании было описано регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока по средствам изменения потока возбуждения.

В последнем, пятом задании были представлены схемы силовых цепей двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей. В схемах предусмотрена токовая защита и защита от перегрузки. Схемы пояснены.

Задание

)        Построить естественную и искусственную механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения типа Д31. Двигатель имеет следующие данные: Pн=12 кВт; Uн=220 В; ωн=142 рад/с; η=84%; Добавочное сопротивление в цепи якоря для получения искусственной характеристики Rд=0,6 Ом.

)        Асинхронный двигатель 4MTF160LB8 имеет следующие данные: Pн=11 кВт; E2н=185 В; I2н=39 А; ωн=74 рад/с. Для данного двигателя рассчитать аналитически сопротивления отдельных секций пускового трехступенчатого реостата если М1*=1,5.

)        Определить мощность двигателя работающего по графику (рис.1): М1=140 Hм t1=14 c t0=19 c M2=210 Hм t0=2 c t3=23 c M3=95 Hм t2=3 c t0=12 c n=665 Об/мин.

4)      Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока посредством изменения потока возбуждения.

)        Начертить узлы схем силовой цепи двигателей, предусмотрев в них максимальную - токовою защиту: защиту от перегрузки. Пояснить схемы.

Задание № 1

Построить естественную и искусственную механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения типа Д31. Двигатель имеет следующие данные:

Pн=12 кВт; Uн=220 В; ωн=142 рад/с; η=84%; Добавочное сопротивление в цепи якоря для получения искусственной характеристики Rд=0,6 Ом.

Решение:

)        Номинальный ток двигателя

 А

)        Номинальное сопротивление двигателя

 Ом

)        Номинальное сопротивление якоря

 Ом

)        Падение напряжения в цепи якоря

 В

)        Номинальное ЭДС якоря

 В

)        Номинальная скорость якоря: рад/с (дана в условии задачи).

)        Номинальный вращающий момент

 Нм

)        Скорость идеального холостого хода

 рад/с

)        Внутреннее сопротивление двигателя

 Ом

)        ЭДС машины на искусственной характеристике

 В

)        ЭДС машины на естественной характеристике

 В

)        Угловая скорость на искусственной характеристике

 рад/с

Рис.2. Естественная и искусственная механические характеристики ДПТ ПВ

Задание № 2

Асинхронный двигатель 4MTF160LB8 имеет следующие данные: Pн=11 кВт; E2н=185 В; I2н=39 А; ωн=74 рад/с. Для данного двигателя рассчитать аналитически сопротивления отдельных секций пускового трехступенчатого реостата если М1*=1,5.

)        Скорость вращения магнитного поля

 рад/с

)        Скольжение Sн, соответствующее угловой скорости рад/с

 о.е.

3)      Перегрузочная способность

λ = 3 λ = 3

4)      Сопротивление первой ступени пуска

 Ом

5)      Сопротивление второй ступени пуска

 Ом

)        Сопротивление третьей ступени пуска

 Ом

)        Номинальное активное сопротивление обмотки фазы ротора:

 =2,739 Ом

)        Активное сопротивление обмотки фаза ротора при Мс = Мн

 Ом

)        Сопротивление третьей секции пускового реостата

 Ом

)        Сопротивление второй секции пускового реостата

 Ом

)        Сопротивление первой секции пускового реостата

 Ом

Задание № 3

Определить мощность двигателя работающего по графику (рис.1): М1=140 Hм t1=14 c t0=19 c M2=210 Hм t0=2 c t3=23 c M3=95 Hм t2=3 c t0=12 c n=665 об/мин.

Решение:

1)      Момент эквивалентный

 Hм

 кНм

)        Номинальная скорость якоря

 = 69,634 рад/с

3)      Мощность эквивалентная

 кВт

По каталогу выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии АИР160S6 номинальной мощностью Pн = 11 кВт. С номинальной частотой вращения nн = 970 об/мин; перегрузочной способностью Мm/Мн =2,7.

Задание № 4

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока посредствам изменения потока возбуждения.

Чтобы изменить магнитный поток, необходимо регулировать ток возбуждения двигателя. При различных магнитных потоках  и  частота вращения определяется формулами

В двигателе с параллельным возбуждением, например, частота вращения при холостом ходе и падение частоты вращения изменяются обратно пропорционально изменению магнитного потока

Таким образом, скоростные характеристики 1 и 2 двигателя при различных магнитных потоках  и  не являются параллельными (рис. 3,а). Эти характеристики пересекаются в точке А при частоте вращения, равной нулю, так как в данном случае ток  не зависит от потока

и определяется значениями напряжения и сопротивления цепи якоря. Значение тока  при n = 0 называют током короткого замыкания.

Механические характеристики для двигателя с параллельным возбуждением строят на основании следующих соображений. Каждая из механических характеристик является практически линейной (если пренебречь реакцией якоря) и может быть построена по двум точкам: точке холостого хода, в которой момент равен нулю, и точке короткого замыкания, в которой момент максимален.

Рис. 3. Скоростные и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением при регулировании частоты вращения путем изменения магнитного потока

Сравнивая моменты при коротком замыкании, соответствующие различным значениям магнитного потока, получаем

Таким образом, с уменьшением магнитного потока частота вращения при холостом ходе возрастает, а момент при коротком замыкании снижается. Следовательно, механические характеристики, построенные при различных значениях магнитного потока, пересекаются при некотором значении момента Мкр и частоте вращения, меньшей частоты вращения при холостом ходе, но большей нуля (рис. 3, б). Из рассмотрения механических характеристик видно, что при значениях нагрузочного момента, меньших Мкр , уменьшение потока ведет к увеличению частоты вращения (см. точки С1 и С2 при нагрузочном моменте Mн1).

При значениях нагрузочного момента, больших Мкр , уменьшение потока приводит к уменьшению частоты вращения (см. точки С'1 и С'2 при нагрузочном моменте Mн2).

В двигателях параллельного возбуждения средней и большой мощности уменьшение потока используют для повышения частоты вращения (рис. 4,а). В микродвигателях, наоборот, магнитный поток уменьшают для снижения частоты вращения.

Аналогично располагаются и механические характеристики у двигателей с последовательным возбуждением; в двигателях большой и средней мощности при уменьшении магнитного потока частота вращения возрастает рис. 4,б).

Уменьшение магнитного потока в двигателях последовательного возбуждения осуществляют путем включения регулировочного реостата Rp.в параллельно обмотке возбуждения ОВ (рис. 5), вследствие чего ток возбуждения

где Rp.в - сопротивление регулировочного реостата, включенного параллельно обмотке возбуждения; β = Iв/Iа - коэффициент регулирования возбуждения.

Рис. 4. Механические характеристики двигателей: 1 - при нормальном возбуждении; 2 - при уменьшении магнитного потока

При включении реостата Rp.в параллельно обмотке возбуждения требуемое распределение тока Iа между обмоткой и реостатом обеспечивается только при стационарном режиме.

При переходных процессах, когда токи Iа и Iв изменяются, в обмотке возбуждения возникает значительная ЭДС самоиндукции, под действием которой ток Iв уменьшается по сравнению с его значением при стационарном режиме, а ток Iр.в возрастает, т. е. происходит значительное ослабление возбуждения.

Наиболее опасен этот режим для двигателей электрифицированного транспорта (электровозов, электропоездов, трамваев, троллейбусов).

При отключении двигателя от сети и последующем включении (при отрыве токоприемника от контактного провода) в первый момент почти весь ток Iа идет по реостату Rp.в , a ток Iв весьма мал.

Это приводит к значительному возрастанию тока Iа из-за резкого уменьшения ЭДС Е, индуцированной в обмотке якоря.

Рис. 5. Схема включения регулировочного реостата в двигателе с последовательным возбуждением

Чтобы обеспечить при переходных процессах такое же распределение тока Iа между обмоткой возбуждения и реостатом Rp.в , как и при стационарном режиме, последовательно с реостатом включают индуктивный шунт ИШ (катушку с ферромагнитным сердечником). Индуктивность его выбирают так, чтобы отношение индуктивностей реостата и обмотки возбуждения было приблизительно равно отношению их сопротивлений.

Рассмотренный способ регулирования весьма прост и экономичен, поэтому его широко применяют на практике. Однако при этом регулирование частоты вращения можно осуществить только в сравнительно небольшом диапазоне; обычно nmax /nmin = 2 ÷ 5. Нижний предел nmin ограничивается насыщением магнитной цепи машины, которое не позволяет увеличивать в значительной степени магнитный поток. Верхний предел nmax определяется условиями устойчивости (при сильном уменьшении Ф двигатель идет в «разнос»), а также тем, что при глубоком ослаблении возбуждения резко увеличивается искажающее действие реакции якоря и возрастает реактивная ЭДС, что повышает опасность возникновения искрения на коллекторе и появления кругового огня. Поэтому двигатели, предназначенные для работы в режимах глубокого ослабления возбуждения, должны иметь компенсационную обмотку и пониженное значение реактивной ЭДС при номинальном режиме.