Алексеев В.В., Козярук А.Е., Алексеев П.В. и др. Электрический привод. Методические указания к практическим занятиям

Подождите немного. Документ загружается.

Данные машин системы Г-Д: генератор: U

нг

= 220 В; I

= 40

А; r

яг

= 0,05 Ом; двигатель: ω

= 90 рад/с; U

нд

= 220 В; I

= 40 А; r

яд

0,05 Ом, характеристики даны на рис.6.

1. Найти машинную постоянную, номинальное сопротивле-

ние двигателя, абсолютное и относительное сопротивление цепи

якорей системы Г-Д cФ

; R

; ρ.

2. Найти уменьшение относительного магнитного потока двига-

теля ϕ

для относительной скорости привода ν

= 1,4 при относительной

нагрузке μ

= 0,5.

Задача 17. Для привода с двигателем постоянного тока неза-

висимого возбуждения (ДПТНВ) с реостатно-релейным управлением

(рис.8) рассчитать величины ступеней пусковых сопротивлений. Но-

минальные значения паспортных величин двигателя: P

= 8,5 кВт; U

= 220 В; I

= 44 А; ω

= 94 рад/с. Максимальный пиковый момент дви-

гателя при пуске μ

=2. Относительные значения момента переключе-

ния ступеней пускового сопротивления μ

= 1, статического момента

нагрузки μ

= 0,8.

1. Определить скорость идеального холостого хода двигате-

ля ω

и построить в долевых величинах естественную механическую

характеристику двигателя ν = f(μ).

2. Найти число ступеней пуска m и построить характеристи-

ки реостатного пуска (рис.9).

3. Определить номинальное сопротивление двигателя

, сопротивление якоря r

, найти значения ступеней r

, r

,…,

и полное сопротивление пускового реостата r

полн

Задача 18. Для привода постоянного тока с реостатно-

релейным управлением (см. рис.8) рассчитать ступень сопротивле-

ния для торможения противовключением и для динамического тор-

можения. Характеристики приведены на рис.9. Номинальные значе-

ния параметров двигателя: Р

= 8,5 кВт; U

= 220 В; I

= 44 А; r

0,3 Ом; ω

= 100 рад/с; ω

= 94 рад/с. Двигатель переключается в

тормозной режим противовключения или динамического торможе-

ния при μ

= 1 и ν = ν

. Максимальный тормозной момент при пере-

ключении μ

= 1. Пусковые характеристики рассчитаны для макси-

мального значения момента при пуске с μ

= 2.

Рис.8. Схема электропривода с реостатно-релейным управлением

Рис.9. Механические пусковые и тормозные характеристики ДПТНВ

1. Определить номинальное сопротивление двигателя R

, рас-

считать относительное сопротивление цепи якоря ρ=ρ

и определить

полное (без разбивки на ступени) сопротивление пуска ρ

полн.

2. Построить механические характеристики двигателя ν=f(μ)

в долевых величинах при переключении в режим торможения про-

тивовключением или режим динамического торможения.

3. Определить величины добавочных сопротивлений ступени

противовключения и динамического торможения ρ

пв

и ρ

дт

Задача 19. Определить, какой характер будут иметь переход-

ные процессы при пуске двигателя постоянного тока независимого

возбуждения вхолостую с приложением через 2,6 с номинального мо-

мента нагрузки (рис.10). Пуск производится подачей номинального

напряжения на якорь двигателя с включенной обмоткой возбуждения.

Для ограничения пускового тока в цепь якоря двигателя при пуске вве-

дено

добавочное сопротивление, ограничивающее максимальное зна-

чение тока при пуске I

= 2,5I

. Данные двигателя: мощность Р

=6,5

кВт, номинальная скорость вращения ω

= 104,5 рад/с, номинальное

напряжение U

= 220 В; номинальный ток якоря I

=33,5 А; сопро-

тивление цепи якоря r

= 0,77 Ом; индуктивность якоря L

= 0,01 Гн;

момент инерции привода J

= 1,0 кгм

Считать систему, состоящей из двигателя с линейной меха-

нической характеристикой и жесткого механического звена.

1.Найти электромеханические постоянные времени T

м.п

, T

пусковом режиме и при приложении номинальной нагрузки.

2. Построить характеристики переходного процесса, считая,

что процесс устанавливается за время t=3,5T

Рис.10. Характеристики при пуске и приложении нагрузки

1.4. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Задача 20. Для привода переменного тока центробежного насоса

с трехфазным асинхронным двигателем (АД), пускаемым через реактор

по схеме (рис.11), определить величину добавочного индуктивного со-

противления реактора x

. Номинальное данные асинхронного двигателя:

= 26 кВт; U

= 380 В; I

= 44 А; cosφ

= 0,9; ω

= 100 рад/с; k

= I

= 5;

м.к

= M

= 2. В режиме короткого замыкания cosφ

кз

= 0,6. Характери-

стики пуска показаны на рис.12.

1. Найти полное сопротивление короткозамкнутого асин-

хронного двигателя z

кз

и eгo активную и реактивную составляющие

кз

= r

кз

+ jx

кз

2. Для заданного снижения пускового момента при реактор-

ном пуске μ

п.x

= 0,5μ

п.е

определить пусковой ток I

п.x

и полное сопро-

тивление z

кз.x

короткозамкнутого двигателя при реакторном пуске.

3. Определить сопротивление реактора x

для заданных условий

пуска привода с асинхронным короткозамкнутым двигателем.

Рис.11. Схема реакторного пуска АД Рис.12. Характеристики пуска

Задача 21. Найти параметры и построить механическую харак-

теристику привода с асинхронным двигателем с фазным ротором

(АДФР). Привод имеет асинхронный двигатель со следующими данны-

ми: Р

=28,5 кВт; ω

= 104,6 рад/с; ω

= 99,4 рад/с; s

= 0,05; U

1н

= 380 В;

1н

= 50 А; k

мк

= M

= 2,2; r

= 0; E

2н

= 173 B; I

2н

= I00 A.

1. Определить номинальный момент двигателя М

; критиче-

ское скольжение s

при М

= 2,2М

и пусковой момент М

2. Построить естественную механическую характеристику

для двигательного режима и оценить отношение пускового момента

к номинальному моменту µ

п.е

=М

/М

двигателя.

3. Определить номинальное сопротивление асинхронного

двигателя R

2н

, коэффициент трансформации k

, сопротивление рото-

ра r

, приведенное сопротивление ротора r'

Задача 22. Для привода с асинхронным двигателем с фазным

ротором и реостатно-релейным управлением (рис.13) построить

статические характеристики реостатного пуска и рассчитать ступени

пускового реостата (рис.14). Номинальные данные асинхронного

двигателя привода: Р

=22 кВт; U

1н

= 380 В; I

1н

= 50 А; s

= 0,0625

;

м.к

= M

= 3; ω

= 104,5 рад/с; cosφ

= 0,85; E

2н

= 173 B; I

2н

= I00 A.

Рис.13. Схема реостатно-релейного пуска и торможения АДФР

Двигатель пускается в три ступени (m = 3) при максималь-

ном моменте при пуске μ

= 2 и минимальном µ

= 1. Для динамиче-

ского торможения (ДТ) двигателя обмотки статора подключаются к

сети через трансформатор T и выпрямитель V.

1. Определить при r

≈ 0: сопротивление ротора r

2р

при s=s

полное сопротивление пускового реостата r

1+m

при s

= 1 и коэффи-

циент отношения моментов двигателя при реостатном пуске λ=

Принято для упрощения построений. Типичное скольжение s

= 0,02…0,05.

/μ

2. Рассчитать приближенным аналитическим методом ступе-

ни пускового реостата R

, R

при m=3, λ=2.

3. Построить график линейных пусковых характеристик

асинхронного привода при найденных значениях моментов пере-

ключения μ

, μ

и относительных сопротивлений ступеней пусково-

го реостата ρ

, ρ

Рис.14. Механические пусковые и тормозные характеристики АДФР

Задача 23. Определить вид переходных процессов и постро-

ить характеристики изменения момента и скорости двигателя при

реостатно-релейном пуске привода с асинхронным двигателем при

постоянном моменте нагрузки (µ

=cоnst). Двигатель имеет данные:

= 22 кВт; ω

=104,5 рад/с; s

= 0,0625; J

δ = 0,5 кгм

. Приведенные

параметры механизма: M

= 0,5М

, J

пр

= 0,5 кгм

. Привод пускается в

три ступени при µ

= 2 и µ

= 1 (см. задачу 22). Механические харак-

теристики и характеристики пуска приведены на рис.14, 15.

1. Найти величину электромеханической постоянной време-

ни привода на естественной характеристике T

ме

, и на всех ступенях

пуска T

м1,

м2,

м3

2. Определить время пуска на каждой реостатной ступени и

полное время пуска привода t

п1,

п2,

п3

, t

3. Записать уравнения изменения скорости и момента двига-

теля на всех ступенях пуска и построить динамические характери-

стики изменения скорости и момента двигателя при пуске M=f(t) и

ω=f(t).

Рис.15. Диаграммы реостатного пуска привода с АД

Задача 24. Для схемы асинхронного привода с реостатным

управлением по рис.13 определить величину сопротивления ступени

тормозного противовключения r

= r

пв

при максимальном значении

тормозного момента μ

т1

= 2 и s

т1

≈ 2. Номинальные данные двигате-

ля привода приведены в задаче 22.

1. Построить график механических характеристик с пуско-

выми характеристиками для m = 3, μ

2, μ

= 1 и характеристики

противовключения с μ

т1

= 2 и s

т1

= 1,9375.

2. По графику пусковых характеристик m = 3, μ

= 2, μ

=1 и

характеристике противовключения μ

т1

= 2 и s

т1

= I,9375 определить

сопротивление противовключения r

= r

пв

(см. рис.14).

3. Определить полное добавочное сопротивление в цепи ро-

тора асинхронного двигателя при переключении в режим проти-

вовключения с μ

т1

= 2 и s

= 2, r

Σпв

= r

2р.п

+ r

пв

Задача 25. Для схемы асинхронного привода с реостатным

управлением (см. рис.13) определить величину напряжения посто-

янного тока, подаваемого взамен переменного в статор двигателя, и

величину сопротивления динамического торможения r

дт1

для µ

дт1

при ν

дт1

= 0,9375. Соединение обмоток статора - звезда. Номиналь-

ные данные двигателя привода приведены в задаче 22. Для расчета

напряжения питания двигателя постоянным током принять омиче-

ское сопротивление фазы статора двигателя r

1ф

= 0,24 Ом.

Задача 26. Какую скорость будет развивать асинхронный

двигатель P

= 22,5 кВт; U

1н

= 380 В; ω

= 157,1 рад/с; ω

= 153,4 рад/с;

= 0,2 Ом; r

` = 0,24 Ом; x

= 0,39 Ом; x

` = 0,46 Ом при нагрузке но-

минальным моментом, если в цепь ротора включено сопротивление,

приведенное значение которого равно r

2д

` = 1,2 Ом, а в цепь статора

– индуктивное сопротивление x

1д

= 0,75 Ом.

1. Найти номинальный момент двигателя M

и критический мо-

мент M

к.x

с добавочными сопротивлениями в цепи ротора и статора.

2. Определить критическое скольжение s

к.x

и скорость ω

н.x

при номинальной нагрузке с добавочными сопротивлениями.

1.5. СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРУЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Задача 27. Выполнить статический расчет электропривода

постоянного тока по системе ТП-Д с жесткой отрицательной обрат-

ной связью по скорости ω рис. 16.

Рис.16. Схема электропривода ТП-Д

Данные специального двигателя ДЭВ-808 (Д) постоянного

тока с независимым возбуждением: мощность 68 кВт, напряжение

=440 В; ток I

=170 А; скорость ω

=125 рад/с; сопротивление

якорной цепи R

= 0,143 Ом, машинная поcтоянная cФ

=3,3 Вб.

Номинальные напряжения датчика скорости (ДС) U

о.с

, задат-

чика скорости U

з.с

, управления преобразователем U

у.П

равны 10 В.

у.Пmax

= 12 В). Тиристорный преобразователь (ТП) имеет номи-

нальное напряжение U

П.н

= 440В (U

П.max

=460 В).

1. Найти падение скорости Δω

при увеличении тока до но-

минального в системе без обратной связи по скорости, передаточ-

ные коэффициенты преобразователя k

, датчика скорости (ДС) k

двигателя k

дв

2. Определить коэффициент усиления k

у.з

усилителя (У) из

условия заданной статической точности поддержания скорости

замкнутой системы δω%=5% в диапазоне регулирования скорости

Д= ω

max

/ω

min

=10.

Задача 28. Найти и сравнить параметры механических ха-

рактеристик регулируемых приводов по системе ТП-Д без обратной

связи по скорости и с жесткой отрицательной обратной связью по

скорости.

Данные двигателя привода приведены в задаче 27, схема на

рис.16. Изменение момента ΔM = M

= 544 Нм. Коэффициент усиле-

ния разомкнутой системы регулирования напряжения K= 11.

1. Определить жесткость γ* и коэффициент крутизны β ме-

ханической характеристики привода без обратных связей и жест-

кость γ

* и коэффициент крутизны β

привода с обратной связью по

скорости.

2. Найти диапазон регулирования привода ТП-Д с замкнутой

системой регулирования при заданных значениях коэффициента

усиления разомкнутой системы регулирования напряжения K= 11 и

статической точности замкнутой системы δω%=5%.

Задача 29. Определить, какой характер будут иметь переход-

ные процессы в электроприводе ТП-Д с разомкнутой и замкнутой

по

скорости системами регулирования.

Данные приводного двигателя постоянного тока 2ПО160:

номинальное напряжение якоря U

= 220 В; сопротивление якорной

цепи r

= 0,6 Ом; индуктивность обмотки якоря L

= 0,02 Гн, машин-

ная постоянная cФ

= 1,9 Вб; номинальная скорость ω

= 104,5 рад/с.

Момент инерции привода J

= 1,0 кгм

Напряжение управления U

= U

з.с

изменяется от 0 до 10 В;

напряжение тиристорного преобразователя U

ТП

от 0 до 300 В про-

порционально напряжению U

у.П

, подаваемому на систему управле-

ния ТП и изменяющемуся от 0 до 30 В (U

у.П*

=22 В при U

= 220 В);

коэффициент обратной связи по скорости k

= 0,09 В

с.

1. Найти электромагнитную постоянную времени якоря T

, элек-

тромеханическую постоянную времени T

, коэффициент усиления уси-

лителя k

у.р

в разомкнутой системе и коэффициент передачи ТП k

2. Определить коэффициент усиления усилителя k

у.з

в замкну-

той системе, коэффициент усиления разомкнутой системы K и эквива-

лентную электромеханическую постоянную времени T

м.экв

замкнутой по

скорости системы.

Задача 30. Привод по системе ТП-Д с двухконтурной систе-

мой подчиненного регулирования (СПР) выполнен по структурной

схеме рис.17. Контуры тока и скорости, содержащие регуляторы РС

и РТ, настроены на технический оптимум (ТО). Требуется рассчи-

тать величины настроечных резисторов R

o.c

, R

вх

, R

о.с.с

, R

вх.с

при за-

данном номинале емкости С

ос

Рис.17. Схема привода ТП-Д с подчиненным регулированием

Исходные данные. Двигатель (Д) постоянного тока с незави-

симым возбуждением имеет мощность Р

.=68 кВт, U

=440 В, I

=170