Розрахунок штучних характеристик двигуна

Розрахунок штучних характеристик виконують у таблиці з природної характеристики за формулою перерахунку:

(3.10)

де

До розрахункової таблиці потрібно створити стовпець, що відповідає наведеної залежності. При розрахунку природних і штучних характеристик аргументом є струм навантаження I.

У завданні задана одна точка штучної характеристики, по якій можна визначити невідомий параметр, користуючись уже відомою формулою перерахування.

Для реостатної характеристики: значення додаткового опору в колі якоря розраховане на підставі формули перерахування за параметрами однієї відомої точки реостатної характеристики:

(3.7)

Звідки, знижене значення напруги буде:

(3.8)

Результати розрахунків в таблиці 3.1 і будуємо на міліметрівці графік.

 

Завдання № 4

Використовуючи графоаналітичний метод, розрахувати час перехідного процесу в системі електропривода

 

Таблиця 4.1 Вихідні данні

M, Н*м
n, об/хв
Mc,Н*м
J∑, кг*

 

Причиною виникнення електромеханічних перехідних процесів є зміна керуючого або збурюючого впливу. В узагальненій електромеханічній системі з лінійною механічною характеристикою, яка розглядається, керуючим впливом є ω0, а збурюючим - момент навантаження Мс.

Несталий рух має місце, коли моменти двигуна і навантаження відрізняються один від одного. В цьому випадку динамічний момент не дорівнює нулю і відбувається збільшення швидкості або зниження швидкості двигуна. Прикладом такого руху в ЕП є пуск, гальмування і реверс двигуна, а також його перехід з однієї швидкості на іншу.

Несталий рух відповідає переходу ЕП із сталого режиму з одними параметрами до сталого руху з іншими параметрами (якщо рух є стійким). Тому несталий рух називають перехідним процесом або перехідним режимом електропривода.

Електропривод, крім функції перетворення електричної енергії на механічну, виконує функцію керування. Це свідчить про те, що необхідно не тільки привести в рух промисловий механізм, а також здійснювати цей рух відповідно до необхідних вимог. Такі вимоги з боку технологічних процесів можуть виникати не тільки до усталеного руху, а й до перехідних процесів.

Наприклад, щоб збільшити продуктивність у багатьох випадках необхідно скоротити тривалість перехідного процесу. До вимог можуть входити:

- мінімальні витрати електроенергії;

- величина динамічного навантаження;

- відсутність коливальності;

- максимальна точність.

Виконання вимог на практиці, по-перше, пов’язано з різними обмеженнями, а по-друге, з неможливістю абсолютно точно його задовольнити.

Задача формування перехідних процесів зводиться до того, щоб керуючи моментом електродвигуна, наблизити реальні перехідні процеси до оптимальних.

Згідно з варіантом потрібно виконати перерахунок обертів електродвигуна n до кутової швидкості ω:

(4.1)

де n – кількість обертів електродвигуна.

На основі рівняння руху електроприводу

(4.2)

Визначаємо диференціал часу:

(4.3)

Чисельне рішення основного рівняння електроприводу має вигляд:

(4.4)

Розрахунки здійснюємо за таблицею 4.2

 

Таблиця 4.2 – Результати розрахунку часу перехідного процесу

ωi, рад/сек		20,93	104,66	146,53	188,4	230,266	272,13	282,6	293,066
M, Н*м
Mc,Н*м
М-Мс,Н*м
, рад/сек	20,93	83,73	41,87	41,87	41,85	41,864	10,47	10,46	-
	16,445	77,4	38,7	35,9	28,4	21,4	11,517	15,139	-
	16,445	93,845	132,545	168,445	196,845	218,245	229,762	244,9	-

 

Будуємо графік залежність зміни в часі швидкості ω () і момент М () на міліметрівці. рис 4.2

 

 

Завдання № 5

Розрахунок параметрів асинхронного електродвигуна з фазним ротором

Поряд з використанням електроприводів постійного струму тепер все частіше застосовують різні системи регульованих електроприводів змінного струму з асинхронними електродвигунами (АД). Використання асинхронних електродвигунів зумовлено їх простотою, низькою вартістю, задовільними малогабаритними показниками, підвищеною надійністю.

На практиці в основному застосовують такі способи регулювання швидкості асинхронних двигунів:

- реостатне регулювання;

- імпульсне параметричне регулювання;

- регулювання зміною напруги;

- перемиканням кількості пар полюсів;

- частотне регулювання, векторне керування;

- каскадне ввімкнення асинхронного двигуна з перетворювачами і іншими машинами.

Додаткові можливості регулювання швидкості дає застосування багатодвигунного електропривода.

Реостатне регулювання швидкості АД можна здійснювати введенням регулювальних додаткових опорів послідовно з обмотками статора або ротора. При цьому опори можуть бути симетричними, тобто однаковими в усіх трьох фазах або несиметричними. Найбільш ефективним і поширеним способом реостатного регулювання швидкості є регулювання зміною опору в колі ротора. Трифазний АД має обмотку статора, що підключається до трифазної мережі змінного струму з напругою Uном і частотою f1, і обмотку ротора, яка може бути виконана за двома варіантами (рис. 5.1). Перший варіант передбачає виконання звичайної трифазної обмотки з провідників і виводами на три контактні кільця. Така конструкція відповідає АД з фазним ротором (рис. 5.1, а) і дозволяє включати в роторне коло різні електротехнічні елементи, наприклад, резистори для регулювання швидкості, струму і моменту ЕП, і створювати з тією ж метою спеціальні схеми включення АД.

Рис. 5.1 – Схеми включення АД з фазним ротором (а) і з короткозамкнутим

ротором (б)

Інший вид обмотки отримують заливкою алюмінію в пази ротора (рис. 5.1, б), внаслідок чого утворюється конструкція, відома під назвою.

«біляча клітка». Схема АД з такою обмоткою, що не має виводів, отримала назву короткозамкнутої.

Для отримання виразів для електромеханічної і механічної характеристик АД використовують схему його заміщення, на якій коло статора і ротора представлені своїми активними і індуктивними опорами.

У завданні потрібно для асинхронного двигуна з фазним ротором відповідно до даних свого варіанта (Додаток 5, табл. № 5.1) при U1ном=380, f1=50Гц виконати:

1. Розрахувати параметри схеми заміщення, побудувати схему заміщення:

2. Побудувати:

а) природну механічну характеристику;

б) штучні характеристики:

1) при зниженні напруги U1=0,7Uном;

2) реостатну при R2доб=0,3Rном.

3. Побудувати лінеаризовану динамічну характеристику при живленні від с джерела напруги.

4. Побудувати лінеаризовану динамічну характеристику при живленні від джерела струму для розссиченого й для насиченого станів магнітного кола двигуна;

5. Побудувати характеристику динамічного гальмування при заданій схемі живлення статора при In=3I10,R2доб=0 й при R2доб що відповідає мінімальному часу гальмування;

6. Побудувати характеристику режиму противключення при R2доб відповідному мінімальному часу гальмування;

7. Побудувати пускову діаграму триступінчастого реостатного пуску. Прийняти пусковий момент М1= 0,8Ммах.

Розрахунки повинні супроводжуватися поясненнями, побудовою відповідних графіків і схем.

Таблиця 5.1-Вихідні дані

№ вар.	Pн, кВт	nн, об/хв	Mmax Mном	Статор	Ротор	J, кг∙м^2	£
cosφ	I1ном, А	I10, А	r1, Ом	Xσ1, Ом	Eрном, В	I2ном, А	r2, Ом	Xσ2, Ом
ном	хх
	7,5		2,6	0,69	0,22	21,2	16,7	0,788	0,898			0,211	0,33	0,3

Де:

- Рном– номінальна потужність електродвигуна;

- nном – номінальна частота обертів електродвигуна;

- Ммах – максимальний момент електродвигуна;

- Мном – номінальниймомент електродвигуна;

- cosφ – коефіцієнт;

- І1ном – номінальний струм статора електродвигуна;

- І10 – статорний струм електродвигуна;

- r1– активний опір статорної обмотки електродвигуна;

- Хδ1– реактивний опір статорної обмотки електродвигуна;

- ЕРном– ЕРС ротора номінальна;

- І2ном– струм ротора номінальний;

- r2 – активний опір ротора;

- Хδ2 - реактивний опір роторної обмотки електродвигуна;

- J – момент інерції електродвигуна;

- £ - номер схеми включення обмотки статора АД (таблиця 5.2).

Рішення п’ятого завдання