Теория электропривода
Условия расчета пусковых сопротивлений для АД с фазным ротором аналогично условиям расчета пусковых сопротивлений ДНВ.
В зависимости от требуемой точности и имеющихся данных двигателя расчет можно произвести точным или приближенным методом.
Для расчета задаются пиковым и переключающим моментом. Максимальный пусковой момент М1 желательно принимать не>0,85 от МКР, соответствующего SКР. Величина переключающего момента М2 связывается с числом ступеней пускового реостата, так же как и для двигателя постоянного тока.
При приближенном методе расчета механическая характеристика двигателя считается линейной. Его применяют при броске момента М1, не превышающем 0,7 Мкр. Задаются колебания моментов М1 и М2 и строится пусковая диаграмма, где сначала проводится самая нижняя характеристика (начальная пусковая характеристика, а затем и остальные характеристики до выхода на естественную в точке «b» (см. диаграмму). Затем определяют номинальное сопротивление ротора 
Е2Н – номинальная ЭДС ротора при неподвижном роторе (напряжение между кольцами неподвижного ротора). Номинальное сопротивление r2Н - это сопротивление одной фазы роторной цепи при неподвижном роторе, когда по нему проходит номинальный ток I2Н.
Так как скольжение АД при определенном токе и моменте пропорционально сопротивлению роторной цепи, что видно из выражения 
,
То имея ввиду, что при неподвижном роторе S=1, а при номинальном режиме S=SН, можно написать r2/r2Н=SН/1, отсюда r2=r2НSН или в относительных единицах ρ2=SН.
и 
И т. д.
Рассмотрим аналитический метод в предположении линейности механической характеристики. Заданными могут быть пики моментов М1 и М2 или число ступеней «m».
Если требуется определить «m», то в зависимости от требуемого режима электропривода задаются значениями М1 и М2 и определяется величина «m» (в относительных единицах)
Если «m» получается не целым, нужно изменить µ1 или µ2. После этого определяется
L=μ1/μ2,
А затем сопротивления. Применительно к изображенной пусковой диаграмме
Сопротивления для каждой ступени пускового реостата определяются путем последовательного вычитания сопротивлений на смежных ступенях.
Приведенная выше формула 
Если число ступеней m задано и режим пуска форсированный (ускоренный), задаются пиковым моментом μ1 и определяется величина 
После этого проверяется величина μ2, которая долна быть больше момента статического сопротивления, т. е. 
Сопротивления ступеней определяются по приведенным выше формулам.
Если число ступеней «m» задано и режим пуска нормальный, задаются переключающим моментом μ2, на 10-20% превышающим μС и находится λ 
Затем делается проверка моментов. Величина μ1=λμ2 должна быть < μДОП. Сопротивление ступеней определяются аналогично предыдущему.
При учете криволинейности механических характеристик рассчитывается и строится естественная механическая характеристика. Задаются значениями М1 и М2. Через точки пересечений вертикалей, соответствующих М1 и М2 с естественной характеристикой проводится луч до пересечения с горизонтальной линией, соответствующей ω=ω0 (S=0) в т.0’.
Далее строятся лучи с соблюдением равенства пиковых и перекл-х моментов на всех ступенях. Если пики получаются не одинаковыми, следует изменить М1 и М2 и снова построить лучи. По построенным лучам определяется сопротивления цепи ротора.
Сопротивления ступеней
Производим и продаем частотные преобразователи: Цены на преобразователи частоты(21.01.16г.): Частотники одна фаза в три: Модель Мощность Цена CFM110 0.25кВт 2300грн CFM110 0.37кВт 2400грн CFM110 0.55кВт 2500грн CFM210 1,0 кВт 3200грн …
В большинстве случаев к. з. АД питается от сети с U1=const и f1=const. Поэтому нелинейность их механических характеристик проявляется полностью как в режимах пуска, так и торможения. Магнитный поток в …
Обычно ДНВ работает при Ф=Фн если U=const или U=var. Необходимость ослабления потока возникает когда требуется получить скорость, превышающую основную (согласно требованиям технологического процесса ). Если бы поток изменялся мгновенно, то …
msd.com.ua
Следует задаться предварительным значением вращающего момента переключения М2ПР в соответствии с условиями (23) или (24) и значением пускового моментаМ1 в соответствии с условием (22) (значение вращающего моментаМ1не является предварительным и входе дальнейших расчетов не должно уточняться).
Необходимо определить предварительно
. (28)
На любой ступени пуска отношение значение скольжения, соответствующее вращающему моменту М1, к критическому скольжению той же ступени (см. рис. 3) одинаково и равно
(29)
Необходимо определить значение по выбранному.
Связь между предварительными значениями коэффициентов 
определяется равенством 
(30)
Далее необходимо рассчитать значение критического скольжения
. (31)
Номинальное скольжение SНв формуле (31) безразмерно.
Предварительное число пусковых ступеней mПРравно
. (32)
Так же как и для двигателей постоянного тока необходимо рассмотреть два значения числа ступеней, полученных в результате округления mПРв меньшуюm1и большуюm2сторону. Целым значениям числа ступеней соответствуют два уточненных значения коэффициентов нарастания сопротивлений
и
, (34)
а также два уточненных значения 
и
(35)
и
. (36)
Полученным значениям 
соответствуют два значения моментов переключения 
(37)
и
. (38)
Следует выбрать тот вариант, который обеспечивает выполнение условия 
. Если же этим условиям удовлетворяют оба варианта предпочтение следует отдать меньшему числу ступеней. Для дальнейших расчетов следует использовать выбранные значенияm,М2, без дополнительных индексов.
В электроприводах с асинхронными двигателями добавочные токоограничивающие пусковые резисторы включаются в три фазы обмотки ротора. Их значения в каждой фазе определяются по формуле
, (39)
где r2- собственное активное сопротивление одной фазы обмотки ротора асинхронного двигателя
. (40)
Все величины входящие в правую часть формулы (40) определяются из справочника (см. табл. П.1).
Число механических характеристик, участвующих в процессе пуска двигателя равно m+1: одна естественная характеристика иmискусственных. При построении механических характеристик асинхронного двигателя в режиме пуска рекомендуется воспользоваться формулой Клосса
, (41)
где критическое скольжение i-ой ступени определяется из выражения
. (42)
суммарное сопротивлениеi- ой ступени пуска
. (43)
Частота вращения, соответствующая скольжению Sравна
, (44)
где синхронная частота вращения в размерности системы СИ определяется по справочным данным
. (45)
При построении механических характеристик значения скольжения Sв формулах (41) и (44) следует задавать в пределах от 0 до 1.
studfiles.net
(см. практическую работу №2)
Из точки А проводят лучи для реостатных механических характеристик, как это показано на рис 1,и через полученные точки проводят ломаную линию abc`cd`de`e.
Отрезки kb, bc, cd и dc используют для расчёта сопротивлений резисторов пускового реостата.
Сопротивления резисторов на ступенях:
Первой ступени 
второй ступени 
третьей ступени 
Условия работы
А. Аналитический метод расчёта
Рассчитать сопротивления резисторов пускового реостата для нормального пуска АД с фазным ротором.
Исходные данные взять из таблицы вариантов.
Тип двигателя 4АНК200М4УЗ
Рном= 37кВт
n1 =1500 об/мин
Sном = 3%
Мном = 242,85 Н*м
λм = 3
Z = 3
ПР.04.
Лист
3
Изм.
Лист
№ докум
Подпись
Дата
Выполнение работы
1. Активное сопротивление фазы обмотки ротора.
0,03*360/107,38=0,1Ом;
2. Принимаем значение момента переключений
М2=Мном= 242,85 Н*м
3. Кратность отношения моментов М1/М2
2,4
4. Начальный пусковой момент М1=М2λ=583,5Н*м
583,5/833,6=0,7
<0,75, следовательно для расчета можно принимать аналитический метод
5. Сопротивления резисторов на ступенях пускового реостата
rдоб3=R2(λ-1) =0,14 Ом
rдоб2= rдоб3λ = 0,14*2,4=0,336 Ом
rдоб1= rдоб2λ = 0,8 Ом
6. Сопротивление пускового реостата на его ступенях
Rпр1=rдоб1+rдоб2+rдоб3 =0,14+0,336+0,8=1,27 Ом
Rпр2=rдоб2+rдоб3 = 1,136 Ом
Rпр3=rдоб3 = 0,8 Ом
Б. Графический метод расчёта.
Рассчитать трёхфазный пусковой реостат приняв М1>0,75Ммах. Пуск двигателя форсированный.
Исходные данные взять из задачи А.
Выполнение работы
1. Требуемое отношение начального пускового момента и момента переключений при форсированном пуске.
2,4
Следовательно, момент переключений
М2=М1/λ =
Естественная механическая характеристика двигателя и все необходимые графические построения представлены на рис 1.
2. Сопротивления резисторов на ступенях пускового реостата
rдоб1= 
rдоб2= 
=
rдоб3= 
=
ПР.04.
Лист
4
Изм.
Лист
№ докум
Подпись
Дата
3. Сопротивление пускового реостата на его ступенях
Rпр1=
Rпр2=
Rпр3=
Выводы: 1.
2.
Контрольные вопросы
1. Какие требования предъявляются к пусковым свойствам двигателей?
2. Что необходимо предпринять, чтобы пусковой момент АД с фазным ротором был равен максимальному значению?
3. В чём стоит реостатного пуска АД с фазным ротором?
4. В чем состоит смысл противоречие требований к пусковым свойствам АД?
5. Что представляют собой пусковые реостаты?
6. Какой момент называют начальным пусковым моментом и как он выбирается?
7. Из каких требований выбирают момент переключений?
8. Сколько ступеней пускового реостата выбирают при нормальном и при форсированном пуске?
9. Объясните аналитический метод расчёта пускового реостата для АД с фазным ротором.
10. Нарисуйте графики изменения пускового момента при реостатном пуске АД с фазным ротором.
11. Какие применяют способы пуска в АД с короткозамкнутым ротором?
12. Какие АД имеют улучшенные пусковые свойства?
ПР.04.
Лист
5
Изм.
Лист
№ докум
Подпись
Дата
vunivere.ru
Описание процесса пуска.
Рассмотрим процесс пуска асинхронного двигателя с фазным ротором. Схема включения АД соответствует рисунку 3.2.. При пуске АД переходит из режима покоя в режим работы на естественной характеристике n(M). При этом ротор АД вращается и приводит во вращение какой-либо рабочий механизм. При этом двигатель должен преодолевать момент сопротивления МС и динамический момент, идущий на преодоление инерции самого ротора и всех вращающихся частей рабочего механизма.
Этому соответствует следующее уравнение моментов, приведенных к валу АД
M = MC + MДИН = MC + J 
.
Здесь M - момент, развиваемый двигателем ;
MC – статический момент сопротивления ;
MДИН = J - динамический момент ;
J - суммарный момент инерции ротора АД и вращающихся частей рабочего механизма ;
Ω - угловая скорость вращения ротора;
- угловое ускорение .
Если МДИН > 0 , то > 0 - происходит разгон АД ;
При пуске стремятся обеспечить возможно больший момент М , развиваемый двигателем .
При введении реостата R2 ДОБ в цепь ротора АД меняется его механическая характеристика n(M) , рабочий участок становится круче, меняется пусковой момент АД . При некотором R2 ДОБ = R2 ДОБ/// возможно получить наибольшее значение пускового момента , равное MMAX (см. рис. 5.1.).
При пуске без добавочного сопротивления (R2 ДОБ = 0) пусковой ток оказывается большим I2 ПУСК = (5 – 7)∙I2 НОМ . Введением в цепь ротора R2 ДОБ достигается ограничение пускового тока до I2 ПУСК = (2 – 3)∙I2 НОМ .
 |
Рис. 5.1.
Следовательно, введение активного сопротивления в цепь ротора приводит к улучшению пусковых свойств АД – уменьшается пусковой ток при одновременном увеличении пускового момента.
Рассмотрим процесс пуска.
При включении в сеть АД с R2 ДОБ/// (точка 1, рис. 5.1.) пусковой момент равен MПУСК = MMAX . По мере разгона двигателя его момент уменьшается до значения МMIN (точ. 2, рис. 5.1.).
Затем сопротивление пускового реостата уменьшают (R2 ДОБ = R2 ДОБ//), рабочая точка АД перемещается на вторую реостатную характеристику n(M) в точку 3, момент, развиваемый двигателем, вновь достигает MMAX .
Далее процесс повторяется, пусковой реостат переключают на третью и затем четвертую ступени. При полностью выключенном реостате (R2 ДОБ = 0) попадаем в точку 7 на естественной характеристике и продолжаем движение по ней до точки 8, в которой момент, развиваемый АД, становится равным значению противодействующего момента на валу двигателя, частота вращения ротора достигает установившегося значения и процесс пуска АД заканчивается.
Перечислим основные этапы расчета пусковых реостатных характеристик АД . Последовательность действий следующая :
а) задаем количество ступеней пускового реостата R2 ДОБ ;
б) вычисляем для каждой ступени величину пускового добавочного сопротивления R2 ДОБ ;
в) определяем величины критических скоростей для каждой ступени, при которых происходит изменение R2 ДОБ ;
г) выполняем расчет и построение реостатных пусковых характеристик n(M) ;
д) на полученном графике показываем путь движения рабочей точки по реостатным характеристикам , соответствующий процессу пуска АД .
Расчет пусковых реостатных характеристик.
Рассмотрим подробнее все этапы расчета и построения реостатных характеристик, обеспечивающих пуск АД .
Задаем количество ступеней пускового реостата (обычно 2 – 4). С увеличением количества ступеней среднее значение пускового момента ближе к МMAX , получаем более быстрый и плавный пуск двигателя.
На общем графике в осях n и M строим вначале естественную характеристику n(M) АД , которую мы рассчитали ранее (табл.2.2.) . Нам известны критическое скольжение sКР и критическая частота вращения nКР , соответствующие естественной характеристике (1-ый квадрант).
Максимальное значение пускового сопротивления должно соответствовать реостатной характеристике n(M) , у которой при n = 0 (начало пуска) пусковой момент имеет максимальное значение MMAX . Вычисляем величину этого сопротивления
R2 ДОБ/// = 
.
Здесь R2 - сопротивление фазы обмотки ротора ,
sКР , nКР – соответствуют естественной характеристике n(M) .
Допустим, пусковой реостат имеет 3 ступени. Задание реостатных пусковых характеристик осуществляется таким образом, чтобы переключение сопротивления пускового реостата происходило при одинаковом моменте МMIN , как показано на рис. 5.1.
Значения сопротивлений ступеней пускового реостата, соответствующие каждой реостатной характеристике, вычисляем по формулам
R2 ДОБ/ = (sКР//sКР - 1)∙R2 ,
R2 ДОБ// = (sКР///sКР - 1)∙R2 ,
R2 ДОБ/// = (sКР////sКР - 1)∙R2 .
Здесь sКР/ , sКР// , sКР/// - критические скольжения соответствующих реостатных характеристик. Они определяются из построенных графиков, либо аналитически.
Далее рассчитываем реостатные механические характеристики n(M) для принятых ступеней реостата . При расчете каждой реостатной характеристики задаем несколько значений s (по 7 - 8 точек) в диапазоне от 0 до 1 . Для принятых значений s вычисляем частоту вращения ротора
n = n0∙(1 – s)
и величины моментов, соответствующие этим n .
Для первой реостатной характеристики
M/ = 2∙MMAX / (s / sКР/ + sКР/ / s) .
Для второй реостатной характеристики
M// = 2∙MMAX / (s / sКР// + sКР// / s) .
Для третьей реостатной характеристики
M/// = 2∙MMAX / (s / sКР/// + sКР/// / s) .
Результаты расчета пусковых реостатных характеристик записываем соответственно в таблицы 5.1., 5.2., 5.3. .
Таблица 5.1.
| s | - | … | sН/ | … | sКР/ | … | ||
| n/ | об/мин | n0 | ||||||
| M/ | Н∙м |
Таблица 5.2.
| s | - | … | sН// | … | sКР// | … | ||
| n// | об/мин | n0 | ||||||
| M// | Н∙м |
Таблица 5.3.
| s | - | … | sН/// | … | sКР/// | … | ||
| n/// | об/мин | n0 | ||||||
| M/// | Н∙м |
Затем на общем графике строим естественную (табл. 2.2.) и три реостатных (табл. 5.1 , 5.2 , 5.3.) характеристики n(M) и на них показываем участки, по которым движется рабочая точка при пуске АД . Номерами отмечаем точки перехода рабочей точки с одной характеристики на другую по аналогии, как показано на рис. 5.1. .
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
zdamsam.ru
Практические занятия №4
«Расчёт сопротивлений в роторной цепи асинхронного двигателя
с фазным ротором»
Цель работы: научиться рассчитывать величину внешнего сопротивления в цепи ротора асинхронного двигателя.
Краткие сведения из теории.
Исходя из требований к пусковым свойствам двигателя, желательно ослабление пускового тока и усиление пускового момента. Однако эти требования противоречивы, так как обычно средства, способствующие повышению пускового момента, вызывают возрастание пускового тока, и наоборот.
Увеличение пускового момента введением в цепь ротора добавочного резистора rдоб ведёт к увеличению внутреннего сопротивления двигателя, а следовательно, способствует уменьшению пускового тока.
In=U1/Zk
где U1 – напряжение источника питания обмотки статора, В;
Zk – полное сопротивление обмотки статора двигателя в начальный момент пуска, Ом;
В качестве добавочных резисторов в цепи ротора применяют пусковые трёхфазные реостаты. Сопротивления ступеней реостата и моменты времени их переключения подбирают таким образом, что пусковой момент двигателя меняется от наибольшего значения.
M1=(0,7÷0,85)Мmax, называемого начальным пусковым моментом, до значения M2=(1÷1,2)Мном, называемого моментом переключений.
Для пуска АД с фазным ротором применяют реостаты с числом ступеней Z =2÷4.
Необходимая кратность отношения моментов М1/М2
для
форсированного пуска 
Момент переключений м2=м1/λ
Для
нормального пуска 
ПР.04.
Изм
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Разраб.
Основы электропривода
Лит.
Лист
Листов
Провер.
у
1
5
УО «ГГКЖТ БЕЛ Ж.Д.»
Группа
Н. контр.
Утверд.
Начальный пусковой момент M1=M2λ
Если число ступеней не задано, то его можно определить по формуле
Расчёт пусковых реостатов для АД с фазным ротором выполняют аналитическим методом или графическим методами.
Аналитический метод расчёта рекомендуется применять лишь при значениях начального пускового момента М1≤0,75Ммах
Сопротивления резисторов на трёх ступенях пускового реостата третьей ступени rдоб=R2(λ-1)
второй ступени rдоб = rдоб3 λ
первой ступени rдоб = rдоб2 λ
где R2- активное сопротивление фазной обмотки ротора АД
где Е2 – ЭДС (линейная) обмотки фазного ротора в режиме холостого хода (I2=0) при неподвижном (n=0) роторе, В;
I2ном - ток (фазный) обмотку ротора в номинальном режиме двигателя (Мном,nном),А.
Графический метод расчёта применяют при начальном пусковом моменте М1>0,75Ммах≤М1мах (приведены на рис 1).
Рис 1.
ПР.04.
Лист
2
Изм.
Лист
№ докум
Подпись
Дата
Из точки n1 на оси ординат проводят прямую, параллельную оси абсцисс, представляющую собой механическую характеристику двигателя в режиме идеального холостого хода.
Значение М1 и М2 откладывают на оси абсцисс. В полученных точках восстанавливают перпендикуляры. Через точки а и b проводят прямую до пересечения с характеристикой идеального холостого хода. Полученная точка А называется полюсом построения реостатных механических характеристик, по которым проходит процесс пуска на ступенях пускового реостата.
Механическую характеристику АД строят по упрощенной формуле
vunivere.ru
