Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Лысьвенский филиал
Кафедра ЕН
на заседании кафедры
24 ноября 2012 г.
Пример выполнения расчетного задания
Лысьва, 2012
Пример выполнения контрольного задания №1
В примере использованы данные двигателя независимого возбуждения 2ПН-160 LГУ4:
Коэффициенты:
1.1. Структурная схема двигателя представляется в виде:
Рисунок 1.1. Структурная схема
1.2. Уравнения динамической характеристики в осях
1.3. Параметры двигателя:
Сопротивление в нагретом состоянии:
.
Примечание: В данном примере при расчете допустимая температура принята равной 1300С, температура окружающей среды принята 40°С. Студентам значение температуры для расчета сопротивления обмотки якоря взять из [6, табл. 1] и указаний по выполнению задания №1 [6, с. 5].
Индуктивность якорной цепи:
,
где – угловая скорость якоря;
γ = 0,5÷0,6 – коэффициент для некомпенсированных машин (мощностью до 100 кВт).
Коэффициент ЭДС: .
Конструктивный коэффициент: .
Номинальный магнитный поток:
.
Электромагнитная постоянная якорной цепи
.
Индуктивность обмотки возбуждения
.
Электромагнитная постоянная цепи возбуждения:
.
Номинальная ЭДС двигателя:
.
Модуль жесткости естественной механической характеристики:
.
Номинальный электромагнитный момент двигателя:
.
Угловая скорость идеального холостого хода:
.
2.1. Естественные электромеханическая и механическая . Характеристики рассчитываются и строится по 2 точки с координатами:
для электромеханической характеристики
;
для механической характеристики
.
Характеристики изображены на графиках рис. 1.2 и 1.3.
3.1. Искусственные электромеханические и механические характеристики рассчитываются и строятся аналогично по 2-м точкам с координатами (рис. 1.2 и 1.3):
для электромеханической характеристики:
.
для механической характеристики:
.
3.2. Величина сопротивления, которое нужно ввести в цепь якоря для обеспечения работы двигателя в заданной точке, определяется из уравнения механической характеристики при подстановке в него значений
.
.
4.1. Для расчета и построения характеристик при ослабленном магнитном потоке находится величина из уравнения механической характеристики
,
где ; .
Подставив в уравнения значения и , получим квадратное уравнение
;
.
Отсюда , .
Реальным является .
Примечание: Реальным является (0,9÷0,4) , при котором частота вращения < пмакс (см. табл. 1).
Скорость идеального холостого хода при .
Координаты точек для построения электромеханической характеристики:
;
А.
Координаты точек для построения механической характеристики:
.
Характеристики изображены на рис. 1.2 и 1.3.
5.1. Расчет и построение характеристик при пониженном напряжении на якоре. Сначала определяется напряжение на якоре, обеспечивающее получение заданных характеристик. Из уравнения механической характеристики требуемое напряжение:
,
где ;
Скорость идеального холостого хода:
.
Координаты точек для построения характеристик:
; ;
;
;
.
Характеристики изображены на рис. 1.2 и 1.3.
6.1. Расчет и построение механической характеристики при динамическом торможении Механическая характеристика в этом режиме проходит через начало координат и точку с заданными координатами:
.
Механическая характеристика изображена на рис. 1.3.
Тормозное сопротивление определяется из уравнения механической характеристики
.
7.1. Расчет величины тормозного сопротивления, которое следует включить в цепь якоря для перевода двигателя в режим противовключения
.
8.1. Определение скорости двигателя при рекуперативном спуске груза и моменте двигателя, равном 1,5 Мн. при работе на естественной характеристике
9.1. Расчет и построение пусковой диаграммы двигателя при его пуске в m ступеней, где
m = 3. Для расчета пусковой диаграммы, определения пускового сопротивления и сопротивления ступеней пусковой ток или момент принимают равными:
, .
Причем или соответственно
Расчет выполним, используя значения тока (аналогично можно использовать значение момента).
Полное сопротивление якорной цепи при пуске:
.
Кратность пускового тока:
.
Ток переключения:
.
Полные сопротивления ступеней:
;
;
.
Отключаемые сопротивления:
;
;
.
Пусковая диаграмма изображена на рис. 1.4.
Пример выполнения контрольного задания №2
В примере использованы данные асинхронного двигателя с фазным ротором 4А-160-S4У3.
Коэффициенты: . .
Рисунок 2.1. Структурная схема
2.1. Параметры двигателя и структурной схемы т.к. число пар полюсов , то скорость синхронная
.
Номинальная угловая скорость:
.
Номинальное скольжение:
.
Расчет сопротивлений для схемы замещения, на основании которой выполняются все дальнейшие расчеты:
;
;
;
;
,
где kr = ke2 – коэффициент приведения сопротивления.
Критическое скольжение:
.
Электромагнитная постоянная:
.
Критический момент:
.
Момент на валу .
Жесткость линейной части механической характеристики:
2.1. Естественная электромеханическая характеристика рассчитывается по выражению:
Задаваясь скольжением s от 0 до, можно рассчитать и построить зависимость .
Предельное значение тока ротора: .
Таблица 2.1. Естественная электромеханическая характеристика для двигательного режима
|
s |
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,4 |
0,8 |
1,4 |
|
I’2 |
0 |
23 |
43 |
59.5 |
73 |
83,9 |
92,7 |
99,8 |
105,6 |
128,2 |
137,9 |
Максимальное значение тока ротора в генераторном режиме:
.
Таблица 2.2. Естественная электромеханическая характеристика для генераторного режима
|
s |
0 |
-0,05 |
-0,1 |
-0,15 |
-0,2 |
-0,25 |
-0,3 |
-0,35 |
-0,7 |
-1,1 |
-2 |
-3 |
|
I2 |
0 |
24,8 |
49,7 |
72,6 |
92,1 |
107,7 |
119,7 |
128,6 |
150,4 |
153,16 |
152,7 |
151,5 |
Рисунок 2.2. Естественная электромеханическая характеристика
Естественная механическая характеристика рассчитывается по уточненной формуле Клосса, которая при определенных выше параметрах имеет вид:
.
Задаваясь скольжением s в пределах от 0 до ∞ определяется момент М и строится зависимость . Все расчеты сводятся в таблицу 2.3. Естественная механическая характеристики представлена на рис. 2.3 и 2.6.
Таблица 2.3
|
s |
0 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,422 |
0,5 |
0,65 |
0,8 |
0,95 |
1 |
1,3 |
|
ω |
78,54 |
70,7 |
66,7 |
62,8 |
58,9 |
55 |
45,4 |
39,3 |
27,5 |
15,7 |
3,93 |
0 |
-23,5 |
|
M |
0 |
320,7 |
411,6 |
465,1 |
492 |
500 |
480 |
456 |
405 |
358 |
319 |
307,8 |
251,7 |
Рисунок 2.3. Естественная механическая характеристика
3.1. Для расчета реостатной характеристики сначала определяются координаты точек, через которые должна проходить характеристика, и номинальный электромагнитный момент:
.
По естественной характеристике при моменте находится скольжение (получено из решения квадратного уравнения). Дать пример вычисления se’
Скольжение на реостатной характеристике при заданных координатах:
.
Требуемое добавочное сопротивление:
.
Критическое скольжение, соответствующее реостатной характеристике:
.
Реостатная характеристика рассчитывается по формуле Клосса. При этом задаются скольжением s и по точкам строится характеристика.
.
Таблица 2.4
|
s |
0 |
0,13 |
0,26 |
0,78 |
1,04 |
1,43 |
1,56 |
1,69 |
1,82 |
1,95 |
2,08 |
2,21 |
2,34 |
2,47 |
2,6 |
3,12 |
3,64 |
|
ω, с-1 |
78,54 |
68,3 |
58 |
17,2 |
-3,2 |
-34 |
-44 |
-54,3 |
-64 |
-75 |
-85 |
-95 |
-105 |
-115 |
-126 |
-167 |
-207 |
|
M, Нм |
0 |
60,8 |
118 |
302 |
367 |
436 |
451 |
465 |
476 |
484 |
490 |
495 |
498 |
499 |
500 |
493 |
478 |
Рисунок 2.4. Реостатная характеристика
Реостатная характеристика изображена на рис. 2.4.
4.1. Расчет искусственной характеристики при неноминальных параметрах питающей сети
,
.
Параметры двигателя:
;
;
;
.
Механическая характеристика рассчитывается по формуле Клосса при подстановке в нее значений и .
Таблица 2.4
|
s |
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,3 |
|
ω, с-1 |
54,95 |
49,5 |
44 |
38,47 |
33 |
27,48 |
22 |
16,5 |
11 |
5,5 |
0 |
-16,5 |
|
M, Нм |
0 |
234 |
368 |
430 |
449 |
445 |
431 |
411 |
390 |
369 |
349 |
297 |
Задаваясь скольжением s от 0 до , определяется момент М и по точкам строится искусственная характеристика. Она изображена на рис. 2.5.
Скорость определяется по следующей формуле: , где s – скольжение, которым задаются от 0 до 1,5.
Рисунок 2.5. Искусственная характеристика при неноминальных параметрах питающей сети
Характеристики асинхронного двигателя для разных режимов работы приведены на рис. 2.6.
Рисунок 2.6. Сравнительный анализ механических характеристик асинхронного двигателя
5.1. Расчет механической характеристики в режиме динамического торможения в упрощенном виде приведен ниже.
Номинальное сопротивление ротора двигателя:
.
Добавочное сопротивление, включаемое в цепь ротора в режиме динамического торможения:
.
ЭДС фазы статора:
.
Индуктивное сопротивление намагничивающего контура
,
где – номинальный ток намагничивания.
Критический момент для режима динамического торможения
,
где I1 = Iμ для режима динамического торможения .
Относительная скорость вращения при критическом моменте.
.
,
где – относительная скорость вращения.
Все расчеты сводятся в таблицу:
|
ν |
ω |
M |
|
0,005 |
0,37 |
-9,56 |
|
0,02 |
1,5 |
-38 |
|
0,05 |
3,75 |
-92,6 |
|
0,1 |
7,5 |
-169 |
|
0,2 |
15 |
-250.1 |
|
0,275 |
20,6 |
-262,9 |
|
0,3 |
22,5 |
-262 |
|
0,4 |
30 |
-245,5 |
|
0,5 |
37,5 |
-222 |
|
0,6 |
45 |
-199 |
|
0,7 |
52,5 |
-179 |
|
0,8 |
60 |
-161,7 |
|
0,9 |
67,5 |
-147 |
|
1 |
74,98 |
-134,45 |
Рисунок 2.7. Механическая характеристика АД в режиме динамического торможения
6. Расчет пусковой диаграммы и соответствующих ей сопротивлений выполняется графо-аналитическим методом. Порядок расчета следующий:
;
;
Пусковая диаграмма изображена на рис.7.
Проверяется возможность пуска при заданных условиях:
В 1-х двух случаях двигатель разгоняется и ….
В 3-м случае двигатель …...
Рисунок 2.6. Пусковая диаграмма асинхронного двигателя
Сделать вывод по каждой из полученных искусственных характеристик. Что они показывают?
Список использованных источников
PAGE 6
iВ
UЯ
-
M
кф
f1
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
М
EMBED Equation.3
I1
естественная характеристика
EMBED Equation.3
UВ
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
кф
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 IЯ, А
IН
0
Рисунок 1.4. Пусковая диаграмма двигателя независимого возбуждения
характеристика динамич. торможения
при пониж.
напряжении
Рисунок 1.2. Естественные и искусственные
механические характеристики ДНВ
-80 -60 -40 -20 0 10 20 30 40 50 60 70 EMBED Equation.3
реостатная
при ослаблении потока
естественная
240
EMBED Equation.3
200
EMBED Equation.3
160
EMBED Equation.3 120
80
40
Рисунок 1.2. Естественные и искусственные электромеханические характеристики ДНВ
при ослаблении потока
еостатная
естественная
10 20 30 40 50 60 70 EMBED Equation.3
240
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
100
120
80
40
I2
естественная характеристика
40 80 120 160 200 420 460 М, Н·м
МН М2 М1
s
1/с
80
70
60
50
40
30
20
10