Анализ работы системы автоматизированного электропривода с трёхфазным асинхронным электродвигателем

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Апреля 2013 в 14:53, курсовая работа

Описание работы

Как и любая электрическая машина, асинхронная машина обратима и может работать как в генераторном, так и в двигательном режимах. Однако преобладающее применение имеют асинхронные двигатели, составляющие основу современного электропривода. Области применения асинхронных двигателей весьма широкие - от приводов устройств в автоматике до приводов крупного парного оборудования и соответственно находят широкое применение в текстильной и легкой промышленности. В соответствии с назначением мощность асинхронных двигателей, выпускаемых электромашиностроительной промышленностью составляет диапазон от долей ватт до тысяч киловатт при напряжении питающей сети от десятков вольт до 10 кВ.

Содержание работы

1. Технические требования к схемам управления автоматизированным электродом……………………………………………………………………...……4
2. Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором…………………………………………………...…....7
3. Рассчитать и построить механическую характеристику асинхронного двигателя при следующих технических параметрах трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя типа. 4А100L4УЗ…………………….….10
4. Рассчитать и построить механическую характеристику Ммех= f () приводной машины………………………………………………………………...14
5. Определить перегрузочную способность электродвигателя при Sкр и для момента пуска, то есть……………………………………………………………..15
6. Выбор магнитного пускателя, предназначенного для пуска двигателя, необходимо осуществить по номинальному току контактора, по мощности двигателя Рн и току теплового реле Iт……………………………………………15
Заключение ………………………………………………………………………...17
Список литературы……………………………………………………………...…18

Файлы: 1 файл

Электромеханические системы.doc

— 231.50 Кб (Скачать файл)

Российский заочный институт текстильной  и легкой      промышленности

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

 

 

 

 

Дисциплина: «Электромеханические системы»

 

Тема: Анализ работы системы автоматизированного    электропривода с трёхфазным асинхронным электродвигателем.

 

 

 

 

 

Студента 3 курса ЭМФ

Специальность 210200

021 Шифр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Серпухов 2007 год

Содеожание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Асинхронные машины получили наиболее широкое применение в современных  электроустановках и являются самым  распространенным видом бесколлекторных электрических машин переменного тока.

Как и любая электрическая  машина, асинхронная машина обратима и может работать как в генераторном, так и в двигательном режимах. Однако преобладающее применение имеют  асинхронные двигатели, составляющие основу современного электропривода. Области применения асинхронных двигателей весьма широкие  - от приводов устройств в автоматике до приводов крупного парного оборудования и соответственно находят широкое применение в текстильной и легкой промышленности. В соответствии с назначением мощность асинхронных двигателей, выпускаемых электромашиностроительной промышленностью составляет диапазон от долей ватт до тысяч киловатт при напряжении питающей сети от десятков вольт до 10 кВ. Наибольшее применение имеют трехфазные асинхронные двигатели, рассчитанные на работу от сети промышленной частоты – 50 Гц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Технические требования к схемам управления автоматизированным электродом

Электропривод –  представляет собой электродвигатель, питаемый от сети и приводящий в движение какой - либо исполнительный орган.

На выбор  схемы управления приводом оказывает его целевой и прежде всего обеспечение соответствующие мощности. Для чего необходимо:

    • Выбрать двигатель соответствующей мощности;
    • Иметь минимальную мощность сигнала управления;
    • Обеспечить удобство в эксплуатации;
    • Иметь достаточный уровень автоматизации и механизации.

Схема управления должна предусматривать  пуск, останов, регулирование частоты  вращения электродвигателя, изменение  направления его вращения и торможения. Для этого в схеме должны быть предусмотрены аппараты ручного управления: рубильники, пакетные выключатели, пусковые и регулировочные реостаты, контролеры, а также защитная аппаратура: плавкие вставки, автоматы защиты, пускатели позволяющие осуществлять защиту электропривода от перегрузок, короткого замыкания, перенапряжений.

 

Для управления электропривода на базе трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором предлагается следующая схема представленная на рисунке 1. схема предусматривает пуск пониженным напряжением путем использования резисторов в цепи питания обмотки статора, (ступенчатый пуск), регулирование скорости вращения асинхронного двигателя не предусмотрено, возможно, изменение направления вращения двигателя (реверс) и останов двигателя.

Для ограничения пускового  тока применяется метод пониженного  напряжения при помощи активных сопротивлений R. Для пуска двигателя нажимается кнопка «Вперед» («Назад»), в результате чего подается напряжение на обмотку реле У1 (У2) и реле времени РВ1 (РВ2). Реле У, срабатывая переключает двигатель к сети через сопротивления R и блокирует кнопку «Вперед» («Назад»). При Мг > Мст начинается разгон двигателя.

Реле времени РВ после  подключения ее обмотки в сеть заработает не сразу, а спустя определенное время выдержки, на которое оно настроено. Срабатывая, реле РВ своими контактами подключает к сети реле В или Н, которое своими замыкающими контактами  шунтирует сопротивление R. Для останова двигателя нажимается кнопка «Стоп», после чего обесточиваются обмотки реле У1 (У2) и В (Н), которые своими контактами отключает двигатель от сети.

Реверс двигателя осуществляется нажатием кнопок «Вперед» и «Назад». При этом происходит переключение двух фаз обмотки статора к двум другим фазам питающей сети, то есть происходит изменение порядка чередования фаз двигателя.

Защита двигателя и  схемы управления осуществляются с  помощью тепловых реле КК1 и КК2, автоматического выключателя QF и плавкой вставки FU.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




 

  1. Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Трехфазный асинхронный  двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором представляет собой электрическую машину, состоящую из статора и ротора. Статор состоит из корпуса с клемной коробкой и  щитами. Внутри корпуса расположен сердечник, в пазах которого уложена трехфазная обмотка, предназначенная для создания вращающегося магнитного поля.

 Ротор состоит из  вала, сердечника, в пазах которого  расположены токопроводящие стержни,  закороченные с двух сторон  и образующие «белечью клетку». Электрическая схема АД представлена на рисунке 2.

При подаче трехфазного напряжения на обмотку статора (зажимы С1, С2, С3) в фазах обмотки текут токи, которые формируют вращающееся магнитное поле. Это поле пересечет обмотку ротора и наводит в ней ЭДС (закон электромагнитной индукции). При закороченной обмотке под действием ЭДС в ней протекает ток, который при взаимодействии с магнитным полем формирует электромагнитную силу, действующую на ротор (закон электромагнитных сил). В результате ротор приводится во вращение. 

 

Рисунок 2. Электрическая  схема асинхронного двигателя с  короткозамкнутым ротором.

 

Основными параметрами, которые характеризуют работу АД, являются:

  • Мвр – момент вращения;
  • n1 – частота вращения магнитного поля;
  • n2 – частота вращения ротора;
  • I1 – ток потребляемый двигателем;
  • Р1 – потребляемая мощность;
  • Р2 – полезная (выходная) мощность;
  • cos j 1 – коэффициент мощности двигателя;
  • h - коэффициент полезного действия.

 

Рабочие характеристики АД представляют собой зависимость n2, cos j 1 , Мвр, h, I1 от полезной мощности Р2 при напряжении питания U1= const и частоты этого напряжения f = const. Рабочие характеристики АД представлены на рисунке 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Рассчитать  и построить механическую характеристику асинхронного двигателя при следующих технических параметрах трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя типа. 4А100L4УЗ.

    • Синхронная вращения (скорость вращения) магнитного поля

nс = 1500 об/мин;

    • Номинальная мощность двигателя Pн=4,0 кВт;
    • Номинальная скорость вращения двигателя nн = 1 430об/мин;
    • Номинальный тип двигателя Iн= 8,6А;
    • Линейное напряжение питания U1= 880R;
    • Номинальный КПД   h = 84%;
    • Номинальный коэффициент мощности cosjн = 0,84;
    • Кратность пускового тока двигателя mi=6,0;
    • Кратность максимального момента двигателя mцо = 2,4;
    • Кратность пускового момента двигателя mп = 2,0;
    • Кратность минимального момента двигателя mmin = 1,6.

 

Для построения механической характеристики асинхронного двигателя найдем некоторые характерные точки:

    • Точка холостого хода (точка 1) с координатами Мдв = 0 и ω = ωо;

Примем, что

    • Тоска номинального режима (точка 2) с координатами

Мдв= Мп и w = wн  ,

т.е.

  • Критическая точка, разделяющая рабочий и пусковой участок характеристики (точка 3) с координатами:

Мдв.= Мкр.   и  w = wкр,

Т.е.                                   Мкр.= mкр.×Мн= 2,4 × 26,7 =64,1 Нм ; 

wкр. = wс -wс ×Sкр.,

 

где                                 

 

Для определения критического скольжения Sкр найдем номинальное скольжение.

Тогда,                    

Следовательно, wкр.= 157- 157· 0,393 = 95,35 рад/с ;

    • точка минимального момента (точка 4) на с координатами:

Мдв.= Мmin   и  w = wmin ,

т.е.                                  Мдв.= mmin × Мн = 1,6 × 26,2 =42,72 Н×м,

                                             

а,                             

тогда                         

при этом                

    • точка пускового момента (точка 5) с координатами

Мдв.= Мn    и w=wп

Где,          Мn= mn × Мн = 2 ×26,7 = 53,4 Н×м ,

            wп = 0 

Для определения промежуточных  точек на рабочем участке по характеристики воспользуемся формулой:

 

а также  задаваясь различными значениями угловой скорости w и S в пределах от wn до wкр.

а) wа = 130рад/с,    

тогда,

б) wб = 120рад/с,    

тогда,

в) wв = 105рад/с,    

тогда,

Для определения точек на пусковом участке характеристики  (wкр …wmin) воспользуемся формулой.

 

Задается угловой скоростью w.

 

г) для wг = 70 рад/с.,

тогда,

в) для wв = 50 рад/с.,        

тогда, 

по найденным точкам строим механическую характеристику двигателя 

 w = f  (Мдв) рисунок 4. Все параметры связаны в таблицу №1.

    Таблица №1

Точки на характеристике

Скорость вращения

Момент двигателя,

Мдв. ,Н×м;

Скольжение,

S;

n, об/мин,

n, об/мин,

w, рад/с;

1

1500

157

0

0

2

1430

149,7

0,0465

26,7

а

1241,5

130

0,172

51

б

1146

120

0,235

58,6

в

1002,7

105

0,33

63,6

3

910,6

95,35

0,393

64,1

г

668,5

70

0,554

48,96

д

477,5

50

0,68

43,4

4

378,7

39,66

0,747

42,74

5

0

0

1

53,4


 

 

 

 

 

 





 


             


  




 






 


 

IV. Рассчитать и построить механическую характеристику  Ммех= f (w)  приводной машины.

Для расчета характеристики воспользуемся формулой.

Мmax= Мсп+ bс × w,

где  Мсп - момент сопротивления машины при w = 0 Мсп=0,5 Мн;

         bс - жёсткость механической приводной машины bс=1,6·10-3 Мн

Мmax – момент сопротивления приводной машины.

 

Формулы для расчета характеристики приводной машины описывает уравнение прямой линии. Поэтому для ее  построения необходимо определить две точки.

Информация о работе Анализ работы системы автоматизированного электропривода с трёхфазным асинхронным электродвигателем