223 elektroprivod posobie (1)


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДА
РСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ


Инженерный институт




А.Ю. Кузнецов, П.В. Зонов



ЭЛЕКТРОПРИВОД

И

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ


Учебно

методическое
пособие







Новосибирск 2012


2

УДК 631.3

83  621.3 075

ББК 40.76, Я 73

Э 453



Рецензен
т: канд. техн. наук, доц.
В.
Л. Основич




Кузнецов А.Ю.

Электропривод и электрооборудование:
учеб
.

метод
.
пособие

/ А.Ю. Кузнецов, П.В. Зонов; Новосиб.
гос. аграр. ун

т. Инженер
.
ин

т.

Новосибирск
: Изд

во
НГАУ,
2012.



8
6
с.


Учебно

методическо
е
пособие
содержит
теоретический
материал,
а также
практические
задания
с примерами
и
рекомендаци
ями
по выполнению
заданий
контрольной
работы
по электропривод
у и
по
электрооборудованию
.
Приведен
порядок
решения типовых задач.

П
редназначено

для

студентов
всех форм

о
бучения,
обучающихся

по направлению подготовки 110800.62



Агроинженерия
,
по специальностям:

110301.65


Механизация сельского хозяйства
,

110304.65



Технология

обслуживания и ремонта машин в

АПК
;

по
направлению
подготовки

0510
00.62



Профессиональное обуче
ние
,

по
специальности
050501.65



Профессиональное обучение
.


Утверждено и рекомендовано к изданию методическим
советом Инженерного института протокол №
_
5
_

от
22 мая

2012 г
.
.









Новосибирский
государственный аграрный
университет, 2012


3

ВВЕДЕНИЕ

Уче
бно

методическо
е пособие предназначено для
самостоятельной работы
по дисциплине Электропривод и
электрооборудование
при
выполнени
и
контрольной работы.
Оно з
накомит студентов
, в т.ч.
заочной формы
обучения,

с
основными теоретическими положениями по электр
ическому
приводу
переменного и постоянного тока и

содержи
т

зада
н
и
я

с
рекомендаци
ями

для
их
самостоятельного
выполнени
я
.

Учебно

методические указания, изложенные в пособии,
разработаны с учетом требований
ФГОС ВПО по
направлениям подготовки 110800.62


Агр
оинженерия и
051000.62


Профессиональное обучение сельское
хозяйство,
ГОС ВПО по

агроинженерным
специальностям

110301.65


Механизация сельского хозяйства
,

110304.65


Технология

обслуживания и ремонта машин в

АПК
,
по
специальности
050501.65


Профессио
нальное обучение


в
соответствии с программой
учебной
дисциплины
Электропривод и электрооборудование
.




После освоения дисциплины студент должен иметь
следующие профессиональные компетенции
ПК
:



готовность к использованию технических средств
автомати
ки и систем
автоматизации технологических
процессов ПК

9
;



способность использовать современные методы
монтажа, наладки машин
и установок, поддержания режимов
работы электрифицированных и
автоматизированных
технологических процессов, непосредственно свя
занных с
биологическими объектами ПК

1
3
;


способность анализировать технологический процесс
как объект контроля
и управления ПК

1
6
;



способность
изучать и использовать
научно


техническую информацию,
отечественный и зарубежный опыт
по тематике исслед
ований
ПК

1
9

;


готовность к участию в проектировании технических
средств и технологических процессов производства, систем
электрификации и автоматизации сельскохозяйственных
объектов ПК

2
4

.


4

1.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ


Для студентов

всех

форм обучения

учебным п
ланом по
курсу Элект
ропривод и электрооборудование
предусмотрено выполнение контрольной работы.

Контрольная работа по курсу содержит три зада
н
и
я
.
Условие каждой задачи общее для всех студентов. Студент
должен выполнить свой вариант контрольной работы в
с
оответствии с шифром
последние две цифры зачет
ной
книжки
.
Данные
к
задани
ю


1 приведены в табл.
9 и 10
,
задани
ю


2

в табл.

2
, задани
ю


3


в табл. 2
.

Для выполнения контрольной работы студенту
необходимо изучить соответствующую литературу, решить
задачи и упражнения, приведенные в рекомендованной
литературе, чтобы иметь полное представление по
рассматриваемому вопросу.

Зада
чи
и примеры посвящены
вопросам оценки и расчета механических и регулировочных
характеристик электроприводов с двигателями пост
оянного и
переменного тока, в том числе с релейным управлением
посредством регулируемых сопротивлений в цепях
электродвигателей.


В процессе выполнения контрольной работы студенты

заочники приобретают навыки управления координатами
электропривода и их регу
лирования, умение исследовать и
анализировать его характеристики.

При выполнении задания
контрольно
й работы

студенту
необход
имо соблюдать следующие правила.

В

тексте контрольной работы
должны быть
приведены

условия задачи соответственно
выполняе
мому
вариан
ту
.
В
ыполнение работы должно сопровождаться краткими
объяснениями,
подробными вычислениями и
необходимыми
обоснов
аниями
. П
ри вычислении каждой величины нужно
указа
ть, какая величина определяется.

Р
ешение задачи надо
произвести сначала в общем виде формулы
в буквенных
выражениях
, и затем,
после необходимых преобразований
,

вставлять со
ответствующие числовые значения. Н
еобходимо
указать размерность как всех заданных в условиях задачи

5

величин, так и полученных результа
тов. Расчеты можно
производить с точность
ю до трех знаков после запятой.

Рекомендуется выполнять графическое и текстовое
оформление с по
мощью ПК. Принципиальные схемы
необходимо
на
чертить в соответствии с ЕСКД согласно
действующим стандартам.

Г
рафический материал желательно выполнять
ак
кура
тно

на миллиметровой
или чертежной бумаге с применением
чертежных
наборов или с помощью ПК
.

В
конце
контрольной
работы необходимо
привести
список
испол
ьзованной литературы,
указать
на титульном
листе
дату окончания работы
и поставить свою подпись
.


Не зас
читываются н
ебрежно оформленные, не

за
конченные, а также выполненные не по своему варианту

контрольные
работы.

На экзамене
студенты
сдают
контрольные работы
преподавателю

экзаменатору 
студент
ы

без контрольных
работ к экзамену не допуска
ю
тся.





















6

2.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТ
ЕЛИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА


Асинхронным
двигателем АД называется двигатель
переменного тока, в котором угловая скорость ротора не
равна угловой скорости вращения магнитного поля статора.

Асинхронный электропривод АЭП

это так
ой
электропривод, в
состав которого входит АД. О
тносится к
числу наиболее простых, надежных и дешевых
электроприводов. Поэтому, несмотря на то, что пусковые
характеристики у АЭП являются нелинейными,
а
электромеханическая и механическая характеристики такж
е
нелинейны
е
, этот электропривод находит широкое
применение в устройствах, не требующих высокой точности
.

В настоящее время принята следующая классификация
АД:

1 по электропотреблению
:



однофазный;




двухфазный;



трехфазный;

2

по конструктивному
исполнению:



с
фазным ротором;



с короткозамкнутым ротором;



с полым немагнитным ротором;



с полым ферромагнитным ротором;

3

по характеру перемещения рабочего органа
:



с вращательным движением рабочего органа;



с поступательным перемещением рабочего
органа.

Схемы включения
и
конструктивная схема
асинхронного
двигателя
общего назначения
представлен
ы
на рис. 2.1

2.4.

На рис.
2
.1


2
.2 обозначен
о
:


R



дополнительные резисторы в обмотке статора;



7

R




дополнительные резисторы в обмотке ротора
применяются в мощных
установках
для ограничения тока
и
регулирования характеристик
;

I
1
,

I
2


токи первичной и вторичной обмоток.




























1


вал электродвигателя;
2

пакет пластин ротора;
3



обмотка ротора;
4


пакет пластин статора
;
5


обмотка статора;
6



контактные кольца коллекторного токоподвода;
7


щетки
коллекторного токоподвода;
8


корпус статора;
9

анкерный
болт;
10


ш
арикоподшипниковые опоры ротора

Рис
. 2
.
3.
Конструктивная схем
а
АД:

Рис
.

2
.1
.
Схема А
Д
с
фазным ротором

Рис
.

2
.2
.
Схема АД с
короткозамкнутым ротором


8

О
бмотка

типа беличья клетка
может быть изготовлена
штамповкой
из мед
и или литьём
из
алюминиевого сплава.









1, 1



торцевые части; 2

стержни; 3


магнито

мягкое
железо ротора


2
.
1
.
Принцип действия АД

Для пояснения принципа действия АД на рис.
2
.
5
,
2
.6

привед
ены
его электромагнитная и эквивалентная схемы.











Угловая скорость вращения магнитного поля статора
определяется по форм
уле

0
2
C
f
,




2.1

Рис
. 2
.
5.
Электромагнитная схема
АД

Рис
.

2
.
4.
Обмотка короткозамкнутого ротора

типа беличья клетка
:


9

где

р


число пар полюсов статора;

f
C


частота
питающего напряжения.













Угловая скорость вращения ротора

ω
определяется
по
формул
е



0
1
s,


2.2

где
s


скольжение
, равное

0
1
s.




2.3

В соответствии с рис.
2
.
5
электромагнитная система АД
создает движущий момент си
л за счет разности угловых
скоростей
ω
0
и
ω
. Магнитное поле статора 
см.
рис.
2
.
6

изображено по более простой схеме. На роторе показан один
проводник,
вращающий
ся со скоростью
ω
<

ω
0
, его
взаимодействие с магнитным полем статора по закону
Ампера приводит
к появлению пары сил


.

Рассмотрим силы, возникающие в асинхронном
двигателе в зависимости от режимов его работы.

1
.
Двигательный режим.
Ротор вращается с угловой
скоростью
ω
, меньшей угловой скорости статора
ω
0
.


По правилу левой руки определяется направл
ение тока,
наводимого в короткозамкнутой обмотке ротора под
действием ЭДС индукции. Сила Ампера


увлекает
Рис
. 2
.
6.
Простейшая эквивалентн
ая
схема
АД


10

проводник в направлении движения электромагнитного поля
и определяется по правилу левой руки

рис
.
2
.7
.










При этом скол
ьжение опр
еделяется выражениями




0
00
11100
n
s;s,,,.
n







2
.4

2
.
Генераторный режим.







С помощью внешней силы
будем двигать проводник
ротор со скоростью
ω
. В этом случае ротор вращается
бы
стрее, чем магнитное поле
статора 
ω

<

ω
0

,
и в
проводнике ро
тора наводится ЭДС индукции по закону
Фарадея. Возникает сила


по закону Ампера, так что рис.
2
.
8
 имеем:





00
0
10
s;,;s,.




2.5

3
.

Режим торможения противовключением
.

П
од
действием внешней силы


В
H
ротор вращается против
вращения магнит
ного поля
рис.
2
.9
.

Угловая скорость |
ω|<|ω
0
|.

Направление ЭДС индукции

о
пределяется по правилу
правой руки, а направление движущей силы



по правилу
левой руки.

Рис. 2.8.
Векторн
ая ди
а
грамма
сил
в генераторном
режиме

ω
0

ω

ω
<
ω
0

Рис. 2
.
7.
Векторная ди
а
грамма
сил в
двигательном режиме

ω
0

ω

ω
<
ω
0


11

Имеем в соответствии с рис. 2.9 формулы:







0
00
101
s;,;s,.






2.6












2.
2
.

Схемы замещения. Е
стественн
ые

характеристик
и
А
Д

Схемы замещения
А
Д
справедливы для одной фазы рис.
2.10,
2.11
.





















Рис
.
2.11. Т

образная схема замещения

Рис. 2
.
9.
Векторная ди
а
грамма процессов
торможения

ω
0

ω
>0;
ω
0
<0

Рис. 2.10.
П

образная схема замещения


12

На рис.
2
.10
,

2
.11
приняты следующие обозначения:

U
Ф



фазовое напряжение;

X
μ
,
R
μ



индуктивная и активная
составляющие сопротивлени
я
воздушного зазора;

I
μ



ток в
зазоре;

I
1


ток в обмотке статора;
2
I'


приведенный ток во
вторичной обмотке;
X
1
,
R
1


индуктивная и активная
составляющие сопр
отивлени
я
статора;
X

2
,
R

2


приведённые
ко вторичной обмотке индуктивная и активная
составляющие сопротивлени
я
ротора;
E
1
,
E

2


ЭДС
индукции первичной и вторичной обмоток;
s


скольжение
ротора.

В реальном случае ротор механически не связан
со
статором, а
в
схеме замещения они находятся в единой цепи,
поскольку ток переменный и имеют место утечки через
воздушный зазор.

Введем понятие коэффициента трансформации:

ном
1
22
095
.
k
U
E
k,,
EE



2.7

гд
е
E
1

и

E
2
k



фазные ЭДС статора и ротора при
неподвижном роторе;

ном
.
U



фазное номинальное
напряжение сети.

Тогда параметры ротора пересчитываются к парамет
рам
первичной обмотки 
статора по следующим формулам:

212
2
2
2
2
22
2
22
2
2
2
E'EkE;
I
I';
k
R'Rk;
X'Xk;
E'
R',
I'

















2.8

Формулы

2
.7

и


2
.8


это
формулы приведения штрих
означает приведенный параметр. Реакция воздушного зазора
отражена в виде включения в цепь сопротивлений

R
μ

и
X
μ
.


13

Влияние ротора проявляет
ся
соответственно
через
индуктивное и переменное активное
сопротивление
2
X'
и

2
R'/s
.

Будем использовать для анализа

П

образную схему
замещения.
Т

образную схему обычно не рассматривают, так
как выражение для
2
I'
в ней гораздо сложнее; результаты же
получаются очень близкими для обеих схем.

Достоинством схемы, представленной на рис.
2
.1
0
,
является то, что токи, протекающие через зазор, не
оказывают влияния на расчетный ток
2
I'
. Это справедливо,
если пренебречь внутренним сопротивлением источника
тока. При таком предположении для расчета остаются
неизвестными только

U
Ф

и ток, протекающий через элементы
внешнего контура электрической схемы.

По закону Ома
находим
уравнение электромеханической
характеристики АД
:



2
2
121
U
I'.
R'
XX'R
s







2.9

Выведем уравнение механической характеристики АД.
Для этого запишем формулу для мощности:

00
PM,


2.
10

где
M


электромагнитный момент АД.


Полезная мощность:

PM.


2.11

Тогда потери мощности:



000
PPPMMs.


2.12

Выразим
Δ
P
через электрические параметры для
тре
х фаз
АД:



2
22
3
PI'R'.

2.13

Приравниваем 
2
.12 и 
2
.13:



2
022
3
MsI'R',

2.14

откуда


14



2
22
0
3
I'R'
M.
s



2.1
5


Подставляя в полученное выражение
уравнение 
2
.9,
получаем формулу для статической механической
характеристики асинхронного двигателя:





2
2
2
2
2
0121
3
UR'
M.
R'
sXX'R
s










2.1
6


Выражени
я

2
.9 и 
2
.16


итоговые
соотношени
я
т.е. не
содерж
ащие
дифференциальных
элементов
.
В отдельных
с
лучаях
выражение 
2
.16 ра
зрешают относительно
s
.

Потери мощности 
2
.12 вызваны наличием момента
сопротивления:

M
Д




M
С


0
.

2.17

В установившемся режиме:

M
Д

M
С

M
.


2.18

На основании выр
ажений 
2
.17
,


2
.18
получают
зависимость момента двигателя от скольжения.

2.
3
.
Анализ электромеханической характеристики АД

График электромеханической характеристики
АД
имеет
вид, представленный на рис.
2.12
.

На рис. 2.12 приняты следующие обозначения:
I
кз


ток
короткого замыкания ротор неподвижен;
ω


угловая
скорость;
s


скольжение;
2
I'


действующее значение тока.
Точка

соответствует максимальному значению тока в
роторе в этой точке имеет место критическое скольжение
s
k

.
В точке
s
 0 ток равен нулю. Пересечение кривой
2
и оси
абсцисс
2
I'

соответствует значению тока на вторичной
обмотке при неподвижном роторе.

Из уравнения 2.9 для
s
k

находим:


2
1
0
R'
R;
s


2.19

15

2
1
k
R'
s.
R


2.20















Если

s
→±∞
, то:



2
121
U
I'.
XX'R




2.
21


Максимальное значение тока:

2
mx
k
U
I';
X


2.22

12
k
XXX'.


2.
23


2.
4
.
Анализ механической ха
рактеристики А
Д

График электромеханической характеристики АД имеет
вид, представленный на рис. 2.13.

На графике рис.
2.13
 точка
B
соответствует

двигательному режиму работы, точка
C


генераторному
режиму;
M
ном




номинальный момент, опре
деляется при
скольжении
s



3

5%;
M
п

M
кз



пусковой момент.

Рис. 2.12. Электромеханическая характеристика

ω
0

ω

ω

∞

ω

∞

s

s


∞

s


∞

s
k

s
0

1

0

1

2

3



I
кз

I

2

I

2
mx

l
0


16

Из выражения 
2
.16 определяе
м максимальное значение
момента:





2
22
011
3
2
k
U
M.
RRX




2.
24


Критическое скольжение:

2
22
1
k
k
R'
s.
RR



2.
25



















Рис. 2.13. Механическая характеристик
а

ω

∞

ω

∞

ω

ω
0

M
п

M
кз

s





s

s






s


0

s
ρ

C

В

M
ном

M
кд


M
кг

M

0

1

3


17

Зада
ние


1

Данные, используемые для расчета
задания

1,
приведены в табл.
9

Д
ля системы трехфазный асинхронный
электро
двигатель



рабочая машина двигатель питается от
электро
сети
напряжением 380/220 В:

1.


П
о данным нагрузочной диаграммы, используя метод
эквивалентных величин, определить необходимую мощность
приводного электродвигателя по нагреву.
Выбрать
в качестве
приводного электродвигателя
по каталогу
электродвигатель
сельскохозяйственного назначения
или
четырехполюсный
асинхронный двигатель обще
промышленного
назначения
серии 4А.

2.


Рассчитать и построить механическую характеристику
электродвигателя
ω 
f
1

M
Д
,
определить мощность,
потребляемую из сети в номинальном режиме, номинальный
и пусковой ток электро
двигателя.

3.


Рассчитать и построить на том же графике
механическую характеристику рабочей машины
ω 
f
2

М
С
,
приведенную к угловой скорости вращения вала
электродвигателя.

4.


Определить графоаналитическим методом методом
площадей продолжительность пуска эле
ктродвигателя с
нагрузкой при номинальном напряжении.

5.


Оценить условия запуска электродвигателя с
нагрузкой при снижении питающего напряжения на
ΔU

%.

6.

Выбрать сечение токоведущих жил линии, питающей
АД от распред
е
лительного пункта РП. Дан
ные по линии
при
ведены в табл.
10
. Пров
е
рить, запустится ли
АД
при
пуске вхолостую в условиях, когда напряж
е
ние на шинах РП
равно номинальному. При проверке исходить из того, что
пуск АД возможен, если напряжение на его зажимах
U
Д




0,8

U
Д
.
н
ом
.




18

Р
екомендации по выполнен
ию зада
н
и
я
№1

1. Эквивалентная по нагреву мощность нагрузки на валу

электродвигателя
P
Э

рассчитывается по выражению
:

2
1
Э
1
n
ii
n
i
Pt
P
t




,
1

где
Р
i


мощность на валу электродвигателя в
i

й период
работы, кВт;

t
i


про
должительность
i

г
o
периода работы, мин;

n


количество периодов нагрузки.

Мощность электродвигателя при его полном охлаждении
во время паузы в работе выбирают по каталогу исходя из
условия
:

Э
H
M
P
P,



2

где
Р
H


номинальная мощность электродвигателя, кВт;

р
M


коэффициент механической перегрузки.

Коэффициент

механической

перегрузки

р
M

определяется
через коэффициент тепловой перегрузки двигателя
р
T
:

MT


;
3

PH
T
1
1
t/T

e



, 4

где
t
P


полная продолжительность работы двигателя с
переменной нагрузкой, мин;
Т
H


постоянная времени нагрева
электродвигателя, мин. Постоянную времени нагрева
Т
H

принять для орие
нтировочного выбора мощности
электродвигателя по 2, где
Т
H

 20 мин.

Анализируя
выражения 3 и
4, можно установить, что
при
t
P

> 90 мин
р
T

 1,
а следовательно, и
р
M

 1.

Каталожные параметры двигателя свести в таблицу
по
образцу табл
.
1, используя да
нные
табл.

5.




19

Таблица 1

Каталожные параметры электродвигателя

Тип

АД

Р
н
,

кВт

U
н
,

В

М
*
м
,

Н∙м

М
*
п
,

Н∙м

М
*
к
,

Н∙м

cos

φ

η,
%

S
н

I*
п











Примечани
е
:

М*
м


кратность минимального вращающего момента
электродвигателя

по отношению к номинальному моменту;

М*
п


кратность пускового вращающего момента
электродвигателя по

отношению к номинальному моменту;

М*
к


кратность максимального вращающего момента
электродвигателя

по отношению к номинальному моменту;

S
н
 
n
0



n
н
 /
n
0


номинальное скольжение АД,
соот
ветствующее номинальному вращающему моменту;

n
0
 60



f
 /



синхронная частота вращения ЭД
магнитного поля статора, об/мин;

р
 60



f
 /
n
н


число пар полюсов электродвигателя
ближайшее меньшее целое число;

f
 50 Гц


частота тока в электрич
еской сети;

I*
п


кратность пускового тока.

Ток, потребляемый двигателем в номинальном режиме
работы, определяется по формуле

н
н
ннн
3cos
P
I
U


, 5

где
U
н


номинальное напряжение электродвигателя
, В
;

c
os

φ
н


коэффициент мо
щности;

η
н


коэффициент полезного действия.

Пусковой ток
равен

I
п


k
п


I
н

,

6

где
k
п

I*
п


кратность пускового тока.


2.
Механическую характеристику
АД
ω

f
1

M
Д


строят
на основании расчета его вра
щающих моментов для угловых
скоростей, соответствующих скольжениям:

s
 0;
s

s
н
;
s
 0
,
1;
s

s
к
;
s
 0,4;
s

s
м
 0,8;
s
 1.

Вращающий пусковой момент электродвигателя при
s

1



ω
 0 следует определить, используя кратность пускового

20

момента
М*
п

,
а минимального при
s
 0,8


используя
кратность минимального момента
М*
м

по выражению
:

М
п
 М
н


М*
п

;

М
м
 М
н


М*
м
,




7

где

М
н



Р
н

/ ω
н


номинальный вращающий момент
А
Д
,
Н

м;

ω
н

π∙
n
н
/
30

 0,105


n
н


номинальная угловая ск
орость
А
Д
, 1/с
;

n
н


номинальная частота вращения, об/мин.

Остальные вращающие моменты
эл
ектродвигателя для
скольжений
от 0 до 0,
9
рассчитываются на основании
упрощенной формулы Клосса 8:

к
к
к
2
M
M
s
s
ss



,
8

где
М
к
 М
н

М
*
к



максимальный вращающий момент
А
Д
, Н

м;



2
кнкк
1
**
ssMM






критическое скольжение двига

теля, соответствующее максимальному вращающему моменту.

Данные расчета механической характеристики
ω 
f
1

M
Д


свести в
табл
.
2. Переход от скольжения к угловой скорости
произвести по формуле

ω  ω
0



1



s
,


9

где
ω
0

2
∙π∙
f
/



синхронная угловая скорость
вращения вала
А
Д
, 1/с.

Таблица
2

Данные к построению механической ха
рактеристики
асинхронного двигателя

s

0

s
н


0,1

s
к


0,
3

0,4

0,5

0,6

0
,7

0,8

0
,
9

1,0

ω
, 1/с

ω
0


ω
н


ω
к







ω
м


0

М
, Н∙м

0

М
н


М
к







М
м


М
п

При построении механических характеристик
ω

f
1

M
Д


значения
ω

располагают по оси ординат функция, а
значен
ия
М


по оси абсцисс аргумент.

Интерполируя механическую характеристику двигателя
в ее пусковой части, следует учесть, что при скольжении
s
>

21

s
к

формула

Клосса занижает действительные вращающие
моменты. В частности, для
s

 0,4 вращающий момент,
вычисле
нный по 8, будет несколько занижен.

3. Для приведения моментов вращения рабочей

м
ашины
к
валу электродвигателя, необходимо использовать
следующее соотношение
:

PM
C
пер
M
M
i



,
10

где

i

n
н
/
n
PM
.
ном


п
ередаточное отношение передачи от
электродвигателя к

рабочей машине
;

М
C


приведенный
момент сопротивления, Н

м.

С учетом выражения 10 приведенный момент
статического сопротивления на валу электродвигателя
:



CPM.0PM.
номPM.0
перн
1
MMMM.
i












11

Давая
ω

значения от
0

до
ω

ω
0
, рассчитывают
зависимость
ω 
f
2

M
С

. Принять
М
РМ
.
0

равным
0,2∙М
PM
.
н
ом
, где
M
РМ
.
0


момент сопротивления рабочей машины при угловой
скорости, равной
0
.

На основании этих расчетных данных строится кривая
ω

f
2

M
С


на том же
графике, что и механическая
характеристика электродвигателя
ω


f
1

М
Д

.

Данные расчета
механической характеристики
ω 
f
2

M
С


свести в табл
.
3.

Таблица
3

Данные к построению механической характеристики
рабочей машины относительно вала электродвигателя


ω
,

1/с









M
С
,
Н∙м










4. Графоаналитический метод
расчета
времени
пуска и
торможения
ЭП
, получивший название метода площадей,
подробно изложен в рекомендованн
ой литературе 1

5
.


Метод площадей
,
вкратце
,
заключается в следующем.
При известном гр
афике изменения момента двига
теля и

22

статического момента рабочей машины в выражении

M
Д



M
С


J
∙

/
dt


бесконечно малые приращения скорости



и
времени

dt

заменяют малыми, конечными приращениями

Δω

и

Δ
t
.
При этом считают, что в уравнении дви
жения
элект
ропривода используются средние значения момента
двигателя и момента сопротивления для каждого интервала
изменения скорости. Полагая, что на некотором отрезке
времени
Δt

раз
ность моментов
M
Д



M
С
остается величиной
постоянной, с уче
том принятых допущений
уравнение
движения электропривода будет иметь вид:


M
Д



M
С

/
J
 Δ
ω

t
.


12

Приведенный момент инерции системы

АД



рабочая
машина

относительно вала электродвигателя можно
выразить в виде
:

PM
Д
2
J
JkJ
i

,
1
3


где
k


коэффициент,
учитывающий
момент инерции
передачи
от электродвигателя к рабочей машине.

Принять
k

равным
1,2
.

И
спользуя построенные
во втором квадранте рис.
1

механические характеристики электродвигателя
ω

f
1
М
Д


и
рабочей машины
ω 
f
2

M
С

, графически находим их разность

кривую
динамического избыточного
 момента
М
дин


f
3

М
Д



М
С


f
3

ω

. Эту кривую заменяют ступенчатой
линией
с
участками, на которых
динамический
момент постоянен
М
Д


М
С



const

и равен его
средней величине

М
дин
.
i
.


Эти значения избыточных динамических моментов
откладывают вверх по оси ординат. Так, для первого участка
получаем отре
зок
ОВ,
для второго


OB
1
и т.д. Отмеченные
на оси ординат точки

B
, В
1
, В
2

и т.д. соединяют прямыми
линиями
с точкой

A
,
находящейся от начала коор
динат на
расстоянии, пропорциональном значению

J
.

Затем из начала
коор
динат проводят прямую
ОС,
параллельную
АВ,
которая
характеризует иско
мую функцию

ω

f
4

t


для первого
участка моментов. Это следует из подобия т
реугольников

АОВ
и

OC
.

Действительно
,
ОВ/ОА


C
/
O
,

но
ОВ  М
Д


23


М
С
,

OA

J
,
C

Δω
,

следовательно, отрезок

O
,

согласно
уравнению 12, соответ
ствует времени пуска на первом
участке, т.е.

O

Δt
1
.

Проведя аналогичное построение для всех последующих
участков, определяют

ω

f
4

t

и находят искомое время
пуска привода:

t
п

J

ω
н

/ 
M
Д



М
С
,
где принимается
M
Д




М
п

М
к
/2.

В процессе построения принимают за

t
п
время,
при котором
ω
 0,95

ω
0
.

Продолжительность разгона электропривода на каждом
участк
е угловых скоростей рассчитывают по выражению

дин.
i
i
i
tJ
M


, 1
4


где

ω
i
 ω
i


ω
i

1


интервал угловой скорости на
i

м
участке, 1/с;
М
дин
.
i


средний избыточный момент на
i

м
участке, принимаемый пост
оянным, Н

м.

Полная продолжительность пуска равна сумме
частичных продолжительностей:

п
1
m
i
i
tt



,

15

где
m


количество ступеней, на которые разбивается
кривая динамических избыточных мом
ентов.

Резуль
таты расчета свести в таблицу
4.

5. Вращающий момент асинхронного электродвигателя
для любой фиксированной частоты вращения прямо
пропорционален квадрату приложенного напряжения,
поэтому для всех частот вращения справедливо соотношение:



2
ном
*
UU.
MMU

,

1
6


где
M
U
.
ном


вращающий момент асинхронного двигателя при
номинальном напряжении, Н∙м;
M
U


вращающий момент
АД

при напряжении, по величине
неравном номинальному,

но при той же частоте вращения,
Н∙м;

U
*

U
/
U
н



относительная величина напряжения, подведенного к
электродвигателю, в долях от номинального.



24






































Рис. 1. Построение зависимостей

для определения времени пуска

АД


25

Таблица
4

Данные расчета продолжительности пуска

электропривода с нагрузкой


Номер участка при

разгоне

1

2

3

4

5

6

7

8

ω
нач
,
1
/
с

0








ω
кон
,
1
/
с


ω
i
 ω
i


ω
i



1
,
1
/
с

М
дин
.

i
,
Н∙м

Δ
t
i
, с

t
п
,
с


Для оценки возможности запуска электродвигателя при
нагрузке в случае снижения напряжения на

U

%
необ
хо

димо
пересчит
ать вращающие моменты
ЭД

прямо
пропор

ционально квадрату напряжения
U
*



1




Δ
U
%

/

100


и пост

роить зависимость
ω

f
4

М
Д

U


,
совместив ее с механической
характеристикой рабочей машины, приведенной к валу
электродвигателя. Это позволит сделать заключени
е:
электродвигатель не запустится, запустится или застрянет
и не раз
гони
тся до частоты вращения, соответствующей
рабочей зоне его механической характеристики.

Если хотя бы на одном участке механических
характеристик разгона электропривода
М
дин

U


 0,
то

необходимо сделать заключение, что при пуске с нагрузкой и
понижении питающего напряжения на

U

%
электропривод
не запустится.
Тогда

U

%
принять равным 20 %.

6.
Согласно Правилам устройства электроустановок
ПУЭ
6
, сечение пров
о
дов и кабелей местных л
иний
напряжением до 1000 В выбирается по условию

I
доп



I
раб
,

где
I
доп


длительно допустимый ток для провода кабеля
выбранного сечения, соответствующий условиям прокладки
л
и
нии;
I
раб


рабочий ток линии.


26

Поскольку в данном случае кабельная линия питает

только один двиг
а
тель, ток в этой линии равен току,
потребляемому двигателем из сети. Следов
а
тельно,
I
раб

I
1ном
. В соответствии с условием
I
доп



I
раб


I
1ном
по табл.
6
выбираем сечение кабеля
S
,
мм
2
, для которого
I
доп

подходит
.

Выбранное сечение кабел
я необходимо проверить по
допустимой потере напряжения в нормальном режиме
работы. Согласно нормам
ПУЭ


6

, относител
ь
ное падение
напряжения для силовых электроприемников в нормальном
реж
и
ме равно

U
%  5 %.

Для трехфазной сети

7


с сосредоточенной нагру
зкой,
приложенной в конце линии, потеря напряжения
равна:


00
н
1
cossin
cos
URXPl,
U




17

где

U


линейная потеря напряжения, В;

U
н


номинальное междуфазное напряжение, В;

l


длина
линии
, км;

R
0
,
X
0



активное и реактивное сопротивления
проводнико
в на единицу длины линии, Ом / км;

Р


расчетная активная
мощность в линии, кВт.

Для расчетов более удобно пользоваться относительной
величиной
потер
и
напряжения
:

01
H
U%e%Il,


18

где

U
%


линейная потеря напряжения
в пр
оцентах
, %;

e
0
%

удельная потеря напряжения, % /А

км
;

I
1
н
ом



номинальный ток
фазы статора.

Найдем предельно
допустимую удельную потерю
напряжения
e
0
%
пред
.
:

e
0
%
пред
.


U
% /
I
1
ном


l
,
% /А

км.

Очевидно, что для прокладки линии должен быть приня
т
кабель такого минимального сечения, для которого
необходимо
выпо
л
н
ение условия
:

e
0
%


e
0
%
пред
.

И
з
табл.

8

выбираем
кабель
с
мин
и
мальным сечением


мм
2

,
соответствующим
условию выбранного двигателя 
т.к.

27

для него

e
0
% уже определено

. Таким образом, и
сходя из
проверки по предельно допустимой потере напряжения,
сечение кабеля
может
быть ув
е
личено
.

Проверим выполнение условий пуска

без реостата:


e
0
%
пред
.


U
п

%

/
I
л
.п



l
,
%
,

где
I
л
.п


I
1
ном


I
*
п



линейный пусковой ток.

Тогда по
табл.
8

п
о
извест
ному

cos


п
,
находим, что
усл
о
вие пуска обеспечивается при кабеле, сечение фазы
которого
равн
о

S
,
мм
2
.






























28

Таблица
5


Технические данные
АД
серии 4А основного исполнения

Тип

Р
н
,
кВт

I
н
,

А

n
н
,

об/мин

cos

φ
н

η
н
,


%

I
*
п

М
*
п

М
*
к
М
*
м

J
Д
,

кг∙м
2

4А50А4УЗ

0,06

0,31

1380

0,60

50

2,5

2,0

2,2

1,7

29

10

6

4А50А4УЗ

0,09

0,42

1370

0,60

55

2,5

2,0

2,2

1,7

33

10

6

4А56А4УЗ

0,12

0,44

1375

0,66

63

3,5

2,1

2,2

1,5

0,0007

4А56В4УЗ

0,18

0,66

1365

0,64

64

3,5

2,1

2,2

1,5

0,0008

4А6ЭА4УЗ

0,95

0,85

138
0

0,66

68

4

2,0

2,2

1,5

0,0012

4А6ЭВ4УЗ

0,37

1,2

1365

0,69

68

4

2,0

2,2

1,5

0,0014

4А71А4УЗ

0,55

1,7

1390

0,70

70,5

4,5

2
,
0

2,2

1,8

0,0013

4А71В4УЗ

0,75

2,17

1390

0,73

72

4,5

2,0

2,2

1,8

0,0014

4А80А4УЗ

11

2,76

1420

0,81

75

5

2,0

2,2

1,6

0,0032

4А80В4
УЗ

1,5

3,57

1415

0,83

77

5

2,0

2,2

1,6

0,0033

4А904УЗ

2,2

5,02

1425

0,83

80

6

2,1

2,4

1,6

0,0056

4А1004УЗ

3,0

6,7

1435

0,83

82

6

2,0

2,4

1,6

0,0087

4А1104УЗ

4,0

8,6

1430

0,84

84

6

2,0

2,4

1,6

0,011

4А112М4УЗ

5,5

11,5

1445

0,85

84,5

7

2,0

2,2

1,6

0,017

4А1324УЗ

7,5

15,1

1455

0,86

87,5

7,5

2,2

3,0

1,7

0,028

4А132М4УЗ

11

22

1460

0,87

87,5

7,5

2,3

3,0

1,7

0,04

4А1.604УЗ

15

29,3

1465

0,88

89

7

1,4

2,3

1,0

0,10

4А160М4УЗ

18,5

35,7

1465

0,88

90

7

1
,
4

2,3

1,0

0,13

4А1804УЗ

22

41,3

1470

0,90

90

6,5

1,4

2,3

1,0

0,18

4А180М4УЗ

30

56

1470

0,89

91

6,5

1,4

2,3

1,0

0,23

4А200М4УЗ

37

68,8

1475

0,90

91

7

1,4

2,5

1,0

0,37

4А2004УЗ

45

82,6

1475

0,90

92

7

1,4

2,5

1,0

0,45

4А225М4УЗ

55

100

1480

0,90

92,5

7

1,3

2,5

1,0

0,64

4А2504УЗ

75

136

1480

0,80

93

7

1,2

2,3

1,0

1,0

4А250М4УЗ

90

162

1480

0,91

93

7

1,2

2,3

1,0

1,2

4А2804УЗ

110

201

1470

0,90

82,5

5,5

1,2

2,0

1,0

2,3

4А280М4УЗ

132

240

1480

0.90

93

5,5

1,3

2,0

1,0

2,5

4А3154УЗ

160

285

1480

0,91

93,5

6

1,3

2,2

1,9

3,1

4А315М4УЗ

200

351

1480

0,92

94

6

1,3

2,2

0,9

3,6

4А3554УЗ

250

438

1485

0,92

94,5

7

1,2

2,0

0,9

6,0

4А355М4УЗ

315

549

1485

0,92

94,5

7

1,2

2,0

0,9

7,0


29

Таблица
6

Токовые нагрузки четырехжильных кабелей с
алюминиевыми или медными в знаменателе жилами



Сечение жилы,

Нагрузка А кабелей,

проложенн
ых

мм
2

в земле
,

t

15

C

в
воздухе
,

t
 2
5

C

в воде

4

38 / 50


/35


6

46 /60

31 / 45


10

65 / 85

45 / 60


16

90 / 115

60 / 80


25

115 / 150

75 / 100

150 / 195

35

135 / 175

95 / 120

175 / 280

50

165 / 215

110 / 145

220 / 285

70

200 / 265

140 /
185

270 / 350

95

240 / 310

165 / 215

315 / 410

120

270 / 350

200 / 260

360 / 470

150

305 / 395

230 / 300


185

345 / 450

260 / 340


















30

Таблица
7

Токовые нагрузки проводов с алюминиевыми

или медными в знаменат
е
ле жилами с резиновой

и
поливинилхлоридной изоляцией


Сечение

Нагрузка А для проводов,
проложенных

жилы, мм
2

открыто

4 одножильных в одной
трубе

2

21 /


15 /


2,5

24 / 30

19 / 25

3

27 /


21 /


4

32 / 41

23 / 30

5

36 /


27 /


6

39 / 50

30 / 40

8

46 /


37 /


10

60 / 80

39 / 50

16

75 / 100

55 / 75

25

106 / 140

70 / 90

35

130 / 170

85 / 115

50

165 / 215

120 / 150

70

210 / 270

140 / 185

95

255 / 330

175 / 225

120

295 / 385

200 / 260

150

340 / 440



185

390 / 510



240

465 / 605



300

535 / 695



400

645
/ 830










31

Таблица
8

Удельные потери напряжения 
е
0
% в трехфазных

сетях 380 В, выполненных проводами в трубах и

кабелями, % А

км


е
0
% при
cos


п

Ø,

мм
2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Провода и кабели с алюминиевыми жилами

2,5

1,76

2,32

2,89

3,45

4,02

4,58

5,14

5,69

4

1,11

1,47

1,82

2,18

2,52

2,87

3,23

3,56

6

0,754

0,988

1,22

1,46

1,69

1,92

2,15

2,37

10

0,469

0,610

0,748

0,887

1,03

1,17

1,29

1,42

16

0,307

0,394

0,480

0,567

0,642

0,735

0,817

0,888

25

0,211

0,266

0,321

0,375

0,428

0,480

0,
53

0,569

35

0,160

0,200

0,238

0,276

0,313

0,349

0,384

0,407

50

0,122

0,149

0,176

0,202

0,277

0,251

0,273

0,284

70

0,0965

0,116

0,134

0,152

0,169

0,185

0,200

0,203

95

0,080

0,0934

0,106

0,119

0,130

0,141

0,151

0,150

120

0,070

0,0806

0,906

0,100

0,109

0
,117

0,123

0,119

150

0,0628

0,0710

0,0787

0,0855

0,0915

0,0970

0,100

0,0945

185

0,0574

0,0638

0,0692

0,0746

0,0792

0,0830

0,0847

0,0769

240

0,0510

0,0555

0,0601

0,0637

0,0664

0,0683

0,0687

0,0592












32

Окончание
табл
.
8


1

2

3

4

5

6

7

8

9

Провода
и кабели с медными жилами

1

2,63

3,43

4,26

5,10

5,94

6,76

7,6

8,41

1,5

1,74

2,29

2,85

3,41

3,96

4,51

5,06

5,60

2,5

1,06

1,40

1,73

2,06

2,39

2,72

3,05

3,37

4

0,68

0,891

1,10

1,30

1,51

1,71

1,92

2,11

6

0,464

0,603

0,741

0,880

1,02

1,15

1,28

1,41

10

0,
293

0,378

0,458

0,541

0,621

0,70

0,776

0,842

16

0,199

0,250

0,301

0,351

0,400

0,447

0,494

0,528

25

0,142

0,173

0,205

0,236

0,266

0,295

0,322

0,337

35

0,110

0,133

0,155

0,176

0,197

0,216

0,234

0,241

50

0,0874

0,103

0,117

0,132

0,146

0,158

0,169

0,169

7
0

0,0701

0,0805

0,0901

0,0997

0,107

0,115

0,121

0,120

95

0,0615

0,0692

0,760

0,0824

0,0879

0,0929

0,0956

0,0887

120

0,0555

0,0615

0,0664

0,0710

0,0751

0,0779

0,0787

0,0702

150

0,0514

0,0551

0,0592

0,0624

0,0646

0,0664

0,0660

0,0562

185

0,0478

0,0510

0,
0537

0,0555

0,0574

0,0578

0,0565

0,0455

240

0,0440

0,0460

0,0478

0,0490

0,0495

0,0490

0,0467

0,0350




33

Таблица 9

Варианты з
адани
я

№ 1
без п. 6

P
1

Р
2

Р
3

Р
4

t
1

t
2

t
3

t
4

η
пер

η
РМн

М
PM
н
J
РМ


α

Шиф
р

кВт

мин


мин

1

Н∙м

кг∙м
2


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

00

0,3

0,4

0,2

0,1

22

12

25

8

0,6

960

2,4

0,02

1

01

0,3

0,4

7,0

0,3

10

8

12

20

0,6

1470

1,6

0,02

2

02

0,2

0,3

0,2

0,4

14

8

22

18

0,6

2800

0,60

0,01

0

03

0,1

0,2

0,5

0,1

12

10

20

8

0,8

2700

0,40

0,07

1

04

5,0

5,8

0,1

3

15

18

24

10

0,9

2850

12

0,07

2

05

5

8

5

4

20

15

22

26

0,9

1470

32

0,01

1

06

7

16

0,1

14

15

18

22

24

0,9

1420

70

0,04

2

07

13

12

4,6

10

22

13

28

16

0,9

960

70

0,08

1

08

8

24

6

16

24

18

10

16

0,9

1460

100

0,06

2

09

18

33

10

16

20

20

18

26

0,9

1480

140

0,04

1

10

28

40

6

10

18

16

24

20

0,8

1430

170

0,26

2

11

30

50

10

20

20

20

22

18

0,8

1400

200

0,03

1

12

40

6,6

20

4

15

16

20

22

0,6

1440

35

0,01

2

13

5

1,7

20

1,3

16

18

14

6

0,9

1460

65

0,38

2

14

1

3,2

30

1

18

12

20

24

0,8

2700

60

0,06

1

15

2,6

4,2

4,5

3

20

20

22

24

0,9

2800

8

0,65

1

16

3,6

1,6

0,8

1,6

16

16

10

20

0,8

1460

6,2

0,32

0

17

1,0

3,2

1,8

1

16

16

20

10

0,8

2700

6,3

0,06

1

18

2,8

6

2,8

3

16

18

20

22

0,7

2850

13

0,07

0

19

5

4

0,8

3

16

20

12

20

0,9

1460

25

0,07

0

20

6

30

2

15

15

20

25

30

1,0

960

25

0,26

1

21

40

3,8

4

4

16

20

25

30

0,7

1460

16

0,06

2

22

4,5

0,4

5

2,2

18

16

20

26

0,8

1470

1,4

0,18

0

23

0,3

0,3

2,0

0,1

12

16

18

20

0,8

960

2,2

0,02

2

24

0,4

2

2,6

0,8

20

10

15

22

1,0

2700

3,2

0,38

1

25

1

20

0,2

10

18

20

22

26

1,0

1460

100

0,06

2

26

24

28

0,2

15

10

15

18

20

0,9

1480

140

0,04

1

27

33

3

1,4

2

16

20

18

24

0,8

2700

10

0,6

2

28

5

12

18

6

18

16

20

22

1,0

960

66

0,06

1

29

8

6

20

5

10

14

16

22

0,9

1470

35

0,08

0

30

8

10

4

12

12

20

24

18

1,0

1420

60

0,04

1

31

18

10

10

4

12

16

20

22

0,9

960

66

0,09

2

32

12

0,4

4

0,4

18

12

16

20

0,9

1470

1,6

0,02

1


34

Продолжение табл.
9



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

33

0,3
6

8

5

12

16

20

18

0,9

2700

18

0,01

1

34

8

14

8

12

12

14

20

12

0,9

1420

70

0,04

0

35

18

40

0,2

20

15

16

20

22

1,0

1400

200

0,03

1

36

50

6

4

3

18

20

24

15

0
,9

1440

30

0,01

0

37

7

10

10

12

12

20

24

18

1,0

1420

70

0,04

1

38

18

4

30

4

12

14

16

20

1,0

1460

16

0,65

0

39

5

0,4
4

0,5
20

16

18

18

0,9

2700

0,8

0,04

2

40

0,3
0,4
0,2
0,1
22

12

25

8

0,6

960

2,4

0,02

1

41

0,3
0,4
7,0
0,3
10

8

12

20

0,6

1470

1,6

0,02

2

42

0,2
0,3
0,2
0,4
14

8

22

18

0,6

2800

0,60
0,01

0

43

0,1
0,2
0,5
0,1
12

10

20

8

0,8

2700

0,40
0,07

1

44

5,0
5,8
0,1
3

15

18

24

10

0,9

2850

12

0,07

2

45

5

8

5

4

20

15

22

26

0,9

1470

32

0,01

1

46

7

16

0,1
14

15

18

22

24

0,9

1420

70

0,04

2

47

13

12

4
,6
10

22

13

28

16

0,9

960

70

0,08

1

48

8

24

6

16

24

18

10

16

0,9

1460

100

0,06

2

49

18

33

10

16

20

20

18

26

0,9

1480

140

0,04

1

50

28

40

6

10

18

16

24

20

0,8

1430

170

0,26

2

51

30

50

10

20

20

20

22

18

0,8

1400

200

0,03

1

52

40

6,6

20

4

15

16

20

22

0,6

1440

35

0,01

2

53

5

1,7
20

1,3
16

18

14

6

0,9

1460

65

0,38

2

54

1

3,2
30

1

18

12

20

24

0,8

2700

60

0,06

1

55

2,6
4,2
4,5
3

20

20

22

24

0,9

2800

8

0,65

1

56

3,6
1,6
0,8
1,6
16

16

10

20

0,8

1460

6,2

0,32

0

57

1,0
3,2
1,8
1

16

16

20

10

0,8

2700

6,2

0,06

1

58

2,8
6

2,8
3

16

18

20

22

0,7

2850

13

0,07

0

59

5

4

0,8
3

16

20

12

20

0,9

1460

25

0,07

0

60

6

30

2

15

15

20

25

30

1,0

960

25

0,26

1

61

40

3,8
4

4

16

20

25

30

0,7

1460

16

0,06

2

62

4,5
0,4
5

2,2
18

16

20

26

0,8

1470

1,4

0,18

0

63

0,3
0,3
2,0
0,1
1
2

16

18

20

0,8

960

2,2

0,02

2

64

0,4
2

2,6
0,8
20

10

15

22

1,0

2700

3,2

0,38

1

65

1

20

0,2
10

18

20

22

26

1,0

1460

100

0,06

2


35

Окончание
табл
.
9



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

66

24

28

0,2

15

10

15

18

20

0,9

1480

140

0,04

1

67

33

3

1,4

2

16

20

18

24

0,8

2700

10

0,6

2

68

5

12

18

6

18

16

20

22

1,0

960

66

0,06

1

69

8

6

20

5

10

14

16

22

0,9

1470

35

0,08

0

70

8

10

4

12

12

20

24

18

1,0

1420

60

0,04

1

71

18

10

10

4

12

16

20

22

0,9

960

66

0,09

2

72

12

0,4

4

0,4

18

12

16

20

0,9

1470

1,6

0,02

1

73

0,3

6

8

5

12

16

20

18

0
,9

2700

18

0,01

1

74

8

14

8

12

12

14

20

12

0,9

1420

70

0,04

0

75

18

40

0,2

20

15

16

20

22

1,0

1400

200

0,03

1

76

50

6

4

3

18

20

24

15

0,9

1440

30

0,01

0

77

7

10

10

12

12

20

24

18

1,0

1420

70

0,04

1

78

18

4

30

4

12

14

16

20

1,0

1460

16

0,65

0

79

5

0,4

4

0,5

20

16

18

18

0,9

2700

0,8

0,04

2

80

0,3

0,4

0,2

0,1

22

12

25

8

0,6

960

2,4

0,02

1

81

0,3

0,4

7,0

0,3

10

8

12

20

0,6

1470

1,6

0,02

2

82

0,2

0,3

0,2

0,4

14

8

22

18

0,6

2800

0,60

0,01

0

83

0,1

0,2

0,5

0,1

12

10

20

8

0,8

2700

0,40

0,07

1

84

5,0

5,8

0,1

3

15

18

24

10

0,9

2850

12

0,07

2

85

5

8

5

4

20

15

22

26

0,9

1470

32

0,01

1

86

7

16

0,1

14

15

18

22

24

0,9

1420

70

0,04

2

87

13

12

4,6

10

22

13

28

16

0,9

960

70

0,08

1

88

8

24

6

16

24

18

10

16

0,9

1460

100

0,06

2

89

18

33

10

16

20

20

18

26

0,9

1480

140

0,04

1

90

28

40

6

10

18

16

24

20

0,8

1430

170

0,26

2

91

30

50

10

20

20

20

22

18

0,8

1400

200

0,03

1

92

40

6,6

20

4

15

16

20

22

0,6

1440

35

0,01

2

93

5

1,7

20

1,3

16

18

14

6

0,9

1460

65

0,38

2

94

1

3,2

30

1

18

12

20

24

0,8

2700

60

0,06

1

95

2,6

4
,2

4,5

3

20

20

22

24

0,9

2800

8

0,65

1

96

3,6

1,6

0,8

1,6

16

16

10

20

0,8

1460

6,2

0,32

0

97

1,0

3,2

1,8

1

16

16

20

10

0,8

2700

6,2

0,06

1

98

2,8

6

2,8

3

16

18

20

22

0,7

2850

13

0,07

0

99

5

4

0,8

3

16

20

12

20

0,9

1460

25

0,07

0


36

Таблица
10

Варианты задания № 1
с
п.

6

Питающая л
и
ния

Шифр

т
ип

м
а
териал

д
лина, м

1

2

3

4

00

Кл

Cu

50

01

Кл

Al

50

02

Кл

Cu

60

0
3

Кл

Al

60

04

Кл

Cu

70

05

Кл

Al

7
0

0
6

Кл

Cu

70

07

Вл

Al

100

08

Вл

Cu

100

0
9

Вл

Al

100

10

Вл

Cu

1
20

11

Вл

Al

120

12

Вл

Cu

130

13

Вл

Al

130

14

Вл

Cu

140

15

Вл

Al

140

16

Кл

Cu

140

17

Кл

Al

140

18

Кл

Cu

150

19

Кл

Al

150

20

Кл

Cu

150

21

Кл

Al

140

22

Кл

Cu

140

23

Кл

Al

120

24

Кл

Cu

120

25

Кл

Al

90

26

Кл

Cu

90

27

Кл

Al

50

28

Кл

Cu

50

29

К
л

Al

50

30

Кл

Cu

50

31

Кл

Al

70

32

Вл

Cu

100


37

Продолжение табл
.
10


1

2

3

4

33

Вл

Al

100

34

Вл

Cu

80

35

Вл

Al

80

3
6

Кл

Cu

60

37

Кл

Al

50

38

Кл

Cu

50

3
9

Кл

Al

50

40

Кл

Cu

50

41

Вл

Al

100

4
2

Вл

Cu

100

43

Вл

Al

100

44

Вл

Cu

100

45

Вл

Al

90

4
6

Вл

Cu

80

4
7

Кл

Al

60

48

Кл

Cu

50

49

Кл

Al

50

5
0

Кл

Cu

45

51

Кл

Al

45

52

Кл

Cu

40

5
3

Кл

Al

40

54

Вл

Cu

70

55

Кл

Al

70

5
6

Кл

Cu

60

57

Кл

Al

60

58

Вл

Cu

80

5
9

Вл

Al

100

60

Вл

Cu

90

61

Кл

Al

60

62

Кл

Cu

7
0

6
3

Кл

Al

80

64

Кл

Cu

90

65

Кл

Al

9
5

66

Кл

Cu

100

67

Вл

Al

110


38

Окончание

табл
.
3.
10


1

2

3

4

68

Вл

Cu

1
2
0

6
9

Вл

Al

130

70

Вл

Cu

140

71

Вл

Al

1
5
0

7
2

Вл

Cu

160

73

Вл

Al

170

74

Вл

Cu

1
8
0

7
5

Вл

Al

190

76

Кл

Cu

200

77

Кл

Al

21
0

7
8

Кл

Cu

220

79

Кл

Al

230

80

Кл

Cu

24
0

8
1

Кл

Al

2
50

82

Кл

Cu

260

83

Кл

Al

27
0

8
4

Кл

Cu

280

85

Кл

Al

290

86

Кл

Cu

1
90

8
7

Кл

Al

150

88

Кл

Cu

150

89

Кл

Al

1
50

9
0

Кл

Cu

150

91

Кл

Al

70

92

Вл

Cu

100

9
3

Вл

Al

100

94

Вл

Cu

80

95

Вл

Al

80

9
6

Кл

Cu

60

97

Кл

Al

50

98

Кл

Cu

50

99

Кл

Al

50

Примеча
ни
е
:

Кл

кабельная линия в траншее; Вл


линия, пр
о
ложенная открыто;
Al


алюминиевая токоведущая
жила;
Cu


медная токов
е
дущая жила.


39

3
.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТ
ЕЛИ


ПОСТОЯННОГО ТОКА

3
.1.
Схемы включения двигателя постоянного тока


и его к
онструктивная схема

Электроприводы на основе двигателей постоянного тока
ДПТ очень распространены в технике
, в том числе в АПК

двигатели
стригальных
машин
и т.п..


а

б


в






г


д




е

Рис. 3.1.
Схемы включения ЭД постоянного тока

Схемы включен
ия ДПТ, представленные на рис. 3.1
а
,
б
,

это схемы включения двигателей с независимым
возбуждением. Все остальные сх
емы

см.
рис. 3.1
в



е



это
схемы включения ДПТ с самовозбуждением. Схема,
представленная на рис.
3.1
,

в
соответствует включению ДПТ
с параллельным возбуждением, схема, представленная на
рис.
3.1,
г


схема включения ДПТ с последовательным
возбуждением.
Рис.
3.1

д
,

е


схемы компаундного
смешанного возбуждения. В последнее время в
микроэлектроприводе применяется схема включения ДПТ с
независимым возбуждением от постоянных магнитов 
см.

40

рис.
3
.1
,
а


это повышает КПД двигателя и значительно
уменьшает е
го габариты. Реже применяется схема
включения ДПТ, представленная на рис.
3.1
а
частота ее
применения возрастает с увеличением допустимых размеров
электропривода.

Считается, что наиболее устойчивыми в работе являются
схемы включения ДПТ с параллельным во
збуждением.
Двигатели с самовозбуждением позволяют производить
регулирование скорости вращения ротора в ограниченных
пределах.

В
сельском хозяйстве
наибольшее распространение
нашли схемы включения ДПТ с независимым возбуждением

см.
рис.
3
.1
а
,
б
.

Констру
ктивная схема ДПТ с
независимым
возбуждением
представлена на рис. 3.2.



Рис
.

3.2
. Конструктивная схема
ДПТ
с
НВ
:

1


статор;
2

ротор;
3


обмотка статора;
4


обмотка
ротора; 5

вал двигателя;
6

кольца коллектора; 7

щетка
коллектора;
8


шарикопод
шипниковый узел опоры;
9


корпус;
10

крышка;
11

ярмо;
12


муфта;
13

вал
приводного устройства

Двумя с
лабыми звеньями в ДПТ являются щеточно

коллекторный и
подшипниковый
узлы шарикоподшипники

41

в ряде случаев заменяются магнитными, воздушными
опорами
и т.п.
.

Обмотки ротора

третий по надежности элемент в
двигателе постоянного тока.

Для повышения надежности ДПТ в последнее время
применяют двигатели с печатной обмоткой.

Ярмо статора выполняется из магнито

мягких
материалов и служит для замыкания магн
итного потока.

3
.2. Типы обмоток
двигателей
постоянного тока

Выделяют три типа конструкции обмоток якоря:

1

кольцев
ого тороидального

типа
;

2

барабанн
ого
типа;

3

плоского колпачкового типа.

Кольцевая обмотка и обмотка барабанного типа
характерны для макро
машин.

Обмотка плоского типа характерна для микромашин
постоянного тока, применяемых в приборостроении. Вначале
рассматривается электродвигатель с кольцевой обмоткой
рис.
3
.
3
.


Рис
.

3
.
3
. Кольцевая обмотка ротора
:

1

статор;
2


ротор с тороидальной обм
откой;

3

щетка коллекторного узла


42

Направление вращения ротора определяется по правилу
левой руки в соответствии с законом Ампера.

Недостаток ДПТ данного типа: внутренние части
обмотки ротора используются вхолостую, что приводит к
увеличени
ю массы двигателя.

В обмотке барабанного типа рис.
3
.
4
 работают обе
половины витка, а лобовые части витков являются
нерабочими. В одном пазу может быть несколько витков.

Обмотки плоского типа применяют в малогабаритных
электродвигателях.



Рис
.

3
.
4
.
Оди
н виток обмотки барабанного типа

3
.3. Особенности схемных и конструктивных
решений
ДПТ
. Реакция
якоря


направление лини
й
магнитной индукции

магнитного поля статора

Рис
.

3
.
5
. См
ещение электрической нейтрали
ДПТ



43

На рис. 3
.
5


3.6
магнитный поток
Ф
создаетс
я магнитом
статора, а магнитный поток
Ф
П


обмоткой ротора якоря в
соответствии с законом Био

Савара

Лапласа;
Ф
Р



результирующий магнитный поток.

Линия, перпендикулярная
Ф
Р
,

является нейтралью.

Предполагаем, что линии магнитной индукции магнитного
поля возбуждения располагаются параллельно вертикальной
оси симметрии.

Векторная диаграмма, изображенная на рис.
3.6
,
показывает, что электрическая нейтраль
MN
поворачивается
на угол
β,
и линии магнитной индукции результирующего
магнитного поля изгибаются.
Смещение электрической
нейтрали от перпендикулярного положения относительно
вертикальной оси симметрии двигателя представляет собой
реакцию двигателя постоянного тока. Внешне эта реакция
проявляется в повышенном искрении щеток коллектора,
вплоть до появле
ния кругового огня, что приводит к
быстрому выходу двигателя из строя.


Рис
.

3.6
. Векторная диаграмма


Существуют следующие методы борьбы с реакцией
обмоток ротора в двигателях постоянного тока:

1

перенос щеток

размещение щеток по электрической
нейтр
али
MN
если угол
β

const
. При этом

tg

β

Ф
П

/
Ф
. 
3
.1

В случае, если угол
β
изменяется 
β 
vr
, что имеет
место при изменении величины тока якоря, то необходимо,

44

чтобы устройство переме
щения щеток было совмещено со
следящей системой;

2

в 1885 г. Метер изобрел ДПТ с дополнительными
полюсами статора.

Обмотки дополнительных полюсов
статора расположены по линии электрической нейтрали
статора и включены последовательно со щетк
ами и
обмоткой
якоря рис.
3.7

3.8
.















Рис
.

3.8
. Компенсация реакции якоря в ДПТ
с дополнительными полюсами статора


Зазор между дополнительными полюсами статора и
якорем больше, чем зазор между якорем и основными
полю
сами статора
,
за счет влияния щеток. Дополнительные
полюсы нейтрализуют реакцию якоря в зоне щеток
коллектора за счет дополнительного магнитного потока
Ф
Д
,
дополнительные

полюсы статора

Рис
.

3.7
. Схема
ДПТ
с дополнительными
полюсами статора


45

что приводит к уменьшению искрения в щетках и,
соответственно, уменьшает вероятность выхода из строя

щеточно

коллекторного узла
;

3 в 1885 г. Менгес изобрел двигатель постоянного тока с
компенсационными обмотками рис.
3.9
.


Рис
.

3.9
. Схема
ДПТ
с компенсационными

обмотками

статора
:

1

витки обмотки якоря;
2


витки основной обмотки
возбуждени
я основной обмотки статора;
3

витки
компенсационной обмотки статора


На рис.
3.10
показана упрощенная схема включения
компенсационных обмоток.


Рис
.

3.10
. К пояснению принципа действия ДПТ
с компенсационными обмотками



46

Направле
ние включения компенсационных обмоток
статора и обмоток якоря

магнито

встречное, поэтому при
любом токе компенсационная обмотка статора призвана
компенсировать реакцию якоря

магнитный поток
Ф
П
.

Витки компенсационных обмоток статора параллельны
основной
обмотке статора, они проходят через сверления в
статоре.

В конструктивном отношении схема является не очень
удачной, поскольку компенсационная обмотка хорошо
компенсирует магнитный поток якоря в зоне полюсов
статора, но в зоне щеток подобная компенсация м
енее
эффективна. Поэтому в двигателях постоянного тока
применяется комбинация двух последних методов
уменьшения реакции якоря.


3
.4. Электромеханическая и механическая
характеристики
ДПТ независимого возбуждения


Определяются следующими соотношениями:

ω

f

I

;


3
.
2

ω

f

M

,


3
.
3


где 
3
.
2


выражение электромеханической характеристики;

3
.
3


выражение механической характеристики ЭП.

Характеристики 
3
.
2
 и 
3
.
3
 обычно выводятся
следующим образом. За о
снову принимают уравнение цепи
якоря:

U

E

R

I
,

3
.
4


где
U



подводимое напряжение;
Е

ЭДС якоря;
R



омическое сопротивление цепи якоря.

Необходимые допущения:

1


пренебрегают индуктивной с
оставляющей
сопротивления;

2


считают, что поперечная реакция якоря отсутствует;

3 считают, что момент на валу равен электромагнитному
моменту.


47

Из третьего условия выводят искомые характеристики,
полагая, что:

Е  С
E


ω
;



3
.
5


М

С
М


I
,




3
.
6


где
С
Е


постоянная электропривода по ЭДС;
С
M



постоянная электропривода по моменту.

При этом в системе СИ численные значения постоянных
равны:

С
Е

C
M

k

Ф
,



3
.
7


где
k



конструктивная постоянная, зависящая от числа
полюсов;
Ф

магнитный поток статора.

На основе выражений 
4.
4
 и 4.
5
 получают выражение:

E
CURI.




3
.
8


Из выражения 
3
.
8
 имеем:

EE
UR
I.
CC



3
.
9


В
ыражение 
3
.
9


уравнение электромеханической
характеристики.

Выразим ток
I

из формулы 
3
.
6
 и
в
ставим в соотношение

3
.
9
:

EEM
UR
M.
CCC




3
.
10


Получили выражение

3
.
10


уравнение механической
характеристики. Иногда в уравнения 
3
.
9


3
.10

в
ставляют
вместо

С
Е

и

С
M


выражение 
3
.
7
 и получают:


UR
I;
kk




3
.
9





2
UR
M.
k
k









3
.
10



Проведем обратное преобразование: приведем механическую
характеристику к электромеханической характеристике.

В формулу 
3
.
6
 вставим выражение 
3
.
7
, получим:


M

k

Ф

I
,

3
.1
1



48

В формулу 
3
.
10

 вставим 
3
.1
1
, после преобразования
будем иметь:


UR
I.
kk





3
.1
2


Внешний вид

для
случая
k

Φ


const

естественных
механической и электромеханической характеристик
ДПТ
НВ
приведен на рис.
3
.1
1
.


Рис
.

3
.1
1
. Естественные механическая и

электромеханическая характеристики ДПТ
с
НВ



3
.
5
. Режимы торможения
ДПТ


Торможение ЭП может быть обусловлено разными
причинами:



естественным торможением при отсутствии питания;



аварийной остановкой;



программной раб
отой ЭП.

Способы торможения якоря двигателя постоянного тока:

1

применение механических тормозов;

2

торможение за счет трения в опорах якоря при
естественном выбеге при отключении питания;

3

торможение противовключением, когда якорь или
обмотка возбуждения пере
ключаются на питание
напряжением, имеющим обратную полярность;

4

динамическое торможение, когда обмотка якоря ЭД
закорачивается сама на себя, а обмотка возбуждения

49

продолжает оставаться подключенной к цепи питания
постоянным током;

5

рекуперативное торможение

это генераторный
режим, при кото
ром энергия возвращается в сеть;

6

регенеративное торможение

это генераторный
режим, при котором энергия накапливается в аккумуляторах
электрической энергии.

Основой для рассмотрения этих режимов являются
уравнения ЭП с
ДПТ
НВ
:

C
EME
RM
dU
T;
dtCCC





3
.
13


C
M
M
dI
TI.
dtC


3
.
14



3
.
5
.1.
Режим динамического торможения


Рас
смотрим режим торможения якоря
ДПТ
с
НВ

рис. 3.12 при
U

0


по укороченному
уравнению 
3
.13
:

C
ME
RM
d
T;
dtCC





3
.15

0
d
T.
dt



3
.16


Рис
.

3.12
. Режим динамического торможения
ДП
Т
НВ
:

1

якорь;
2


обмотка возбуждения;
3


резистор


Уравнение 
3
.16
 применяют в том случае, если можно
пренебречь моментом сопротивления
М
С
.
Уравнения 
3
.
1
5 и

3
.16
 отличаются между собой тем, что уравнение 
3
.
1
5


50

аналитически решить не удается это связано с тем, что
М
С



сложная функция скорости, а иногда и угла.

Пусть
М
С

const
,
тогда задача име
ет аналитическое
решение.

Берем
начальные условия:
t
0

 0,
ω
0 
ω
.
Решение
уравнения 
3
.1
5
 имеет вид
:

C
t
T
ME
RM
Ce.
CC





3
.
17


И
спользуем начальные условия для определения
постоянной интегрирования

C
:

C
*
ME
RM
C;
CC




3
.
18


C
*
ME
RM
C;
CC




3
.
19


CC
t
*
T
MEME
RMRM
e;
CCCC









3
.
20


C
1
tt
*
TT
ME
RM
tee.
CC









3
.
21


Время торможения
t
T

якоря двигателя определяется из
условия:

ω

t
T

 
0
.



3
.
22


При этом надо иметь в виду, что электромеханическая
постоянная времени равна:

Д
EM
RRJ
T.
CC






3
.
23


Имеем:



Д
0
E
UIRRC;


3
.
24


Д
E
C
I,
RR




3
.
25


где
ω
определяется из решения 
3
.
20
.



51

3
.
5
.2. Торможение противовключени
ем


В момент начала этого режима происходит
реверсирование напряжения питания с помощью
переключателя, знак момента, создаваемого двигателем,
меняется, и происходит торможение

рис. 3.13
.


Рис
.

3
.
1
3
.

Электрическая схема
соединений при
торможении ДПТ НВ
п
ротивовключением
:

1

двигатель;
2

переключатель


Для того чтобы двигатель остановился, нужна следящая
система, которая в момент
ω
 0 отключит питание.
Уравнение движения для этого случая имеет вид:

C
EME
dUR
TM.
dtCCC




3
.
26


Нача
льные условия:
t

 0;
ω


ω
*;
M
C

 0. Тогда:

E
dU
T.
dtC



3
.
27


Решение уравнения 
3
.
27
:

0
t
T
Ce,


3
.
28


где
0
E
U
.
C





3
.
29


В начальный момент времени:

ω
0


C



ω
0
;

С  2∙
ω
0
.

3
.
30


Подставим выражения 
3
.30
 в р
ешение 
3
.28
:


52

00
2
t
T
e,



3
.
31


Для реж
има торможения
ДПТ
противовключением
статических характеристик не существует, т.к.
этот
режим


динамический.

Определим время торможения:

00
02
T
t
T
e,



3
.
32


1
ln20693
2
T
t
T
T
e;tT,T.



При
С
M

С
Е

 0,1;
R
 0
,5

Ом;
J
 1∙10

4

кг∙м
2

получаем:

33
510c3410c
T
EM
JR
T;t,.
CC





Режим торможения противовключением
является
эффективным, но требуется применение сложной следящей
системы. Поэтому часто стараются применять режим
естественного механического торможения, когда
двигатель
останавливается за счет естественного момента
М
C
,

или же
момента
М
C
, искусственно созданного, когда с помощью
тормоза к ротору прикладывается большой момент сил
трения.


3
.
5
.3. Режим естественного торможения


Пусть в уравнении 
3
.26

U

 0. Тогда
:

C
ME
dR
TM.
dtCC




3
.
33


Решение данного уравнения при постоянном моменте
сопротивления имеет вид:

C
t
T
ME
RM
Ce.
CC




3
.
34


При
t
0

 0,
ω
0 
ω
*:

C
*
ME
RM
C.
CC







3
.
35



53

Определим постоянную интегрирования:

C
*
ME
RM
C.
CC




3
.
3
6


Тогда из уравнения 
4.34
 следует:

CC
t
*
T
MEME
RMRM
e.
CCCC







3
.
37


Время торможения
t
T

определим из усло
вия, что при
t



t
T

ω

t
T




0
.
Тогда из уравнения 
3
.33
 находим:

C
ME
dR
TM.
dtCC




3
.
38


C
ME
M
dR
.
dtCCT




3
.
39


*
C
T
ME
M
R
t;
CCT



3
.
40


*
C
T
ME
M
R
t.
CCT



3
.
41


Из последней формулы видно, что чем больше момент
сопротивления
М
С
, тем быстрее остановится двигатель
время торможения
t
T

меньше.

Получим рабочую формулу для определения времени
торможения:

C
*
T
EME
M
UR
t,
CCCT



3
.
42


откуда находим:

M
T
C
UC
tT.
RM




3
.
43


Пример.
Пусть
U
 10
B
;
С
M

 0,1
Н∙м/
A
;
M
C

 0,01
Н∙м
;
T

0,02
с
;
R
 2
Ом
,
тогда получаем:

C
1001
0021c
2001
M
T
UC
,
tT,.
RM,





Таким образом, в сравнен
ии с режимом торм
ожения
методом противовключения
время естественного

54

торможения почти на два порядка больше. При
искусственном торможении выведенные выше формулы
справедливы, а момент сопротивления
М
С

во много раз
больше.


3
.
6
. Способы регулирования скорос
ти вращения


Необходимость изменения скорости предопределяется
назначением электропривода.


Теоретической основой для вывода соотношений,
определяющих процесс регулирования угловой скорости вала
ДП
Т
НВ
, является уравнение движения вала по угловой
скорости
:


C
EME
dUR
TM.
dtCCC




3
.
44


Для установившегося режима имеем:

C
EME
UR
M.
CCC



3
.
45


Введем в соотношение 3.
45
 следующие обозначения:

C
0
EM
M
U
;I.
CC




3
.46


Тог
да:

0
E
R
I.
C


3
.
47


Кроме того:

С
Е

k

Φ


I
B

;



3
.
48


С
M


k

Φ


I
B

.



3
.
49


Соотношени
я

3
.
45
, 
3
.
47



3
.
49
 определяют основные
способы регулировани
я скорости:

1

изменением напряжения на якоре
U




3
.
45
;

2

изменением момента сопротивления
М
C




3
.
45
;

3

изменением сопротивления якорной цепи
R




3
.
47
;

4

изменением тока в обмотке возбуждения
I
B




3
.
48
,

3
.
49

:

а


регулированием напряжения возбуждения;


55

б


регулированием сопротивления цепи возбуждения.

В большинстве
ЭП
скорость изменяется ступенчато.


3
.
6
.1. Изменение скорости вращения вала
ДП
Т

c

НВ

изменением магнитного потока в магнитопроводе


Данный
способ находит широкое применение в ЭП из

за
простоты р
еализации и экономичности, т.к. регулирование
осуществляется в относительно маломощной цепи обмотки
возбуждения ОВ и не сопровождается большими потерями
мощности.

Магнитный поток
Ф

в
этом
случае
уменьшается по
сравнению с рабочим значением
Ф
ном

за счет с
нижения тока
возбуждения
I
B
.
Повышать магнитный поток
Ф

свыше
номинального значения нецелесообразно из

за возможности
перегрева ОВ. Кроме того, двигатель рассчитан и
сконструирован так, что его магнитная система близка к
насыщению.

Регулирование тока осуще
ствляется включением
добавочного резистора в цепь ОВ или питанием ОВ от
управляемого выпрямителя рис.
3
.
1
4
.


Рис
.

3
.
1
4
. Схема регулирования скорости вращения вала

ДП
Т

с
НВ
за счет
OB

U
B

vr

:

1

усилитель в цепи обмотки возбуждения;
2


обмотка
во
збуждения;
3


якорь двигателя;
U
y



напряжение
управления;
U
B



напряжение возбуждения



56

Выходное напряжение
U
B

регулируется в управ
ляемом
выпрямителе напряжением
управления

U
y
.
Эта схема
регулирует ток возбуждения в широких пределах в мощных
двигателях, р
аботающих в замкнутых ЭП. Она реверсирует
ток возбуждения
I
B

при реверсивном выпрямителе.

Рассмотрим данный способ регулирования более
подробно:

C
M

k

Ф
 С
Е
;

3
.
50


Ф

Ф

I
В
,

W
,

3
.
51


где
W


число витков в первичной обмотке;

I
B



ток возбуждения.

Следовательно:



C
2
UR
M;
k
k




3
.
52


UR
I.
kk



3
.
53


Регулировочные характеристики
ω

I
,
ω
М
С

имеют вид
прямых линий рис.
3
.
15



3
.
1
6.

На рис.
3.
1
5
обозначено:

0
123
.i
i
U
i,,,...
k



3
.54

Ф
1

<

Ф
2
<

Ф
3

<














Рис
.

3.15
. Электромеханические регулировочные
характеристики ДПТ НВ

ω

ω
0
2

ω
0
1

ω
0
3

ω
0
4

I

I
кз


57


При малых значениях
U
B
~

вращающий момент
уменьшается, следовательно, в работе электропривода будет
наблюдаться неравномерность вращен
ия вала.













Способ регулирования скорости вращения путем
изменения потока возбуждения является ограниченным по
диапазону скоростей глубина регулирования

3

4 раза.


3
.
6
.2. Способ регулирования скорости, основанный на
изменении напряжения, подв
одимого к якорю
Д
ПТ


Этот способ широко используется для регулирования
любых координат ЭП при обеспечении высоких требований
к показателям его качества. По этой причине он является
основным.

Из формул 
3
.
52



3
.54
 видно, что при неизменном
магнитном пот
оке
Ф

изменение
U

приводит к изменению
скорости холостого хода. Это дает изменение скорости
вращения электропривода и под нагрузкой:

ω
н

 0, 96...0, 98 ∙
ω
0
.




3
.
55


Формула


3
.
55
 соответствует нерегулируемому
ЭП
. На
практике чаще всего
приходится иметь дело с
необходимостью регулирования угловой скорости
ω
в
широких пределах.

Рис
.

3.
1
6
. Механические регулировочные
характеристики ДПТ НВ

ω

ω
0
2

ω
0
1

ω
0
3

ω
0
4

М
С

М


58

Схема включения ЭП будет иметь вид
, показанный на

рис.
3.17
.

Коэффициент усиления по напряжению:

y
,
U
U
K
U





3
.
56


гд
е
U



напряжение, подводимое к якорю;
U
y



управляющее напряжение.


Рис
.

3
.
17
. Схема включения
ДП
Т

с
НВ
в цепь

с регулируемым напряжением якоря 
U
я

vr

:

1

усилитель цепи якоря;
2


обмотка возбуждения;

3

якорь


Напряжение
U
y

может изменяться по некоторому закону:



yy
UUt.



3
.
57


Данный способ является наиболее эффективным.

Электромеханические
ω

I

и механические
ω

M
C


характеристики имеют одинаковый вид рис.
3.18
:

На рис.
3
.
18
обозначено:

0
123
i
.i
U
i,,,...;
k



3
.
5
8


U
B
1

>
U
B
2

>
U
B
3

>


Каждая характеристика соответствует постоянным
значениям напряжения возбуждения
U
B
1
,
U
B
2
,
U
B
3
,




59

Данный способ регулирования скорости позволяет
изменять ее в сотни раз.
Его обычно используют совместно с
предыдущим способом.























Рис
.

3.18
. Электромеханические
ω
I
 и
механические
ω

M
C
 характеристики ДПТ НВ

U
В1

U
В2

U
В3

U
B4

ω

ω
0
1

ω
0
2

ω
0
3

ω
0
4

0


I
,
M
C


60

Зада
ние
№ 2

Данные, используемые для расчета задания № 2,
приведены в табл
.
1



2.

Для
электро
двигателя постоянного тока параллельного
возбуждения, технические данные которого пр
иведены в
табл
.
2, при напряжении питающей сети
U
 220
B
, 127
B
,
110
B
и
100

B
:

1.

Начертить электрическую схему с пусковым реостатом
в цепи якоря и регулировочным реостатом в цепи
возбуждения.

2.

Определить величину сопротивления регулировочного
реостата

R
р
, обеспечивающего ослабление магнитного потока
до величины
Ф




0,7
6
·
Ф
ном
.

3.

Определить величину сопротивления пускового
реостата при кратности пускового тока якоря
К
I

I
п
/
I
я ном
,
заданной в табл.
2.

4.

Построить на одном графике естественную
механи
ческую характеристику и искусственную при
Ф


0,7
6
·
Ф
ном
и
R
п



0
воспользоваться данными табл.

1
.

5.

Построить на одном графике естественную
механическую характеристику и искусственную при Ф
ном
и
введенном сопротивлении пускового реостата
R
п
.

6.

Ответи
ть
на вопросы, указанные в табл.
2.

7.

Определить номинальный ток плавкой вставки
в

пред
о
хранител
ях
, защищающих ответвление к ЭД, и выбрать
сечение проводов для питания ЭД, номинальные данные
которого прив
е
дены в табл.
2.


Рекомендации по выполнению зада
н
и
я


2


Сначала определим с
опротивление обмотки возбуждения

R
в



U
ном
/
I
в.

ном

,

Ом.

1

Для расчета сопротивления
R
р
регулировочного реостата
найдем
вначале
ток в обмотке возбуждения,
соответствующий ослабленному магнитному пото
ку
Ф


0,7
8

Ф
ном
. С этой целью обычно используют универсальную

61

кривую намагничивания двигателей постоянного тока,
заданную
в
табл
.

1
.

С помощью интерполяции находим, что при
Ф

/
Ф
ном


0,7
8
отношение

I
в
/
I
в.ном
 0,5
5
.

Тогда можно определить ток обмотки
возбуждения:

I
в
 0,55 ∙
I
в.ном
,
A
.

2

Общее сопротивление цепи возбуждения

R
о

R
в

R
р

U

ном
/
I
в
, Ом.

3

Таблица
1

I
в

/
I
в.ном

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Ф/ Ф
ном

0

0,2

0,4

0,55

0,67

0,75

0,81


I
в

/
I
в.
ном

0

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

Ф/ Ф
ном

0

0,87

0,92

0,94

1,0

1,04

1,08


Сопротивление регулировочного реостата в цепи
возбуждения

R
р
 
U

ном
/
I
в



R
в
,
Ом.

4

Для номинального режима работы двигателя найдем
следующие величины:



ток
в цепи якоря

I
я.

ном

I
ном



I

в.ном
,
А;

5



ЭДС якоря

Е
я.

ном

U
ном



R
я



I
я.

ном
,

В ;

6



момент

М

ном
 9550


Р

ном
/
n

ном
,
Н

м.

7

Механические характеристики двигателя с паралл
ельным
возбуждением представляют собой линейные зависимости и
строятся по двум точкам.

Рассчитаем координаты двух точек для естественной
характеристики:

1 в режиме холостого хода при
М



0 частота вращения

n
0

U
ном
/ 
С
е



Ф

ном
  
U
ном
/ Е
я. ном



n

ном

,
мин

1
;

2 при номинальной нагрузке


62

М

М
ном
,
n



n
ном
.

Естественная
механическая
характеристика построена на
рис
.

1
в виде сплошной прямой.

Рассчитаем координаты двух точек для построения
искусственной характеристики:

1 в режиме холостого хода при

М



0 частота вращения
якоря при ослабленном магнитном потоке
Ф

 0,78

Ф

ном

n

0

U
ном
/
С
е



Ф

 
U
ном
/0,78

С
е



Ф

ном

,
мин

1
;

2 при номинальной нагрузке
М

М

ном

n


Е
я
/
0,78

С
е



Ф
ном
 


U
ном



R
я



I

я.
/0,78


Е
я.

ном





n
ном
,
мин

1
,

где
I

я

М

ном
/ 0,78


С
м



Ф

ном
 
I
я.

ном
/ 0,78
,
А.

Искусственная характеристика построена на рис.
1

штриховой линией.

Так как в момент пуска ЭДС якоря
Е
я
 0 , то пусковой
ток

I
п

U
ном
/
R
я

,
А.

Сопротивление пускового реостата определяется
из
равенства

I
п

К
I


I
я. ном

U

ном
/

R
я

R

п
.

Отсюда

R

п


U
ном
/ 
К
I


I
я. ном





R
я
,
Ом.

8

Искусственную механическую характеристику также
строим по двум точкам:

1 в режиме холостого хода при
М



0 частота вращения

n
0

U
ном
/ 
С
е



Ф

ном

,
мин

1
;

2 при номинальной нагрузке
М

М
ном
частота вращения

n

Е
я
/ 
С
е



Ф

ном
 
n
ном


U
ном




R
я

R

п



I
я. ном


/
Е
я .ном

,
мин

1
.

Искусственная механическая х
арактеристика построена
на рис
.

1
штрихпунктир
ной линией
для
ДПТ

НВ

с
n
0



3000
мин

1
.


Для определения номинального тока плавкой вставки
пред
о
хранителей, защищающих ответвление к ДПТ,
определим номинальный ток двигателя:


63

ном
я. ном
номном
P
I
U




9













Рис
.

1
. Естественная и искусственные м
еханические
характеристики


Пусковой ток

I
п

К
п



I
ном
. 
1
0


Ток плавкой вставки

I
вс


I
п
/ 2,5.

1
1


К установке
по справочнику
выбираем
предохранитель
на номинальный ток плавкой вста
в
ки

I
вс.ном
.

Допустимая нагрузка на провод по условию нагревания
длительным ра
с
четным током

I
доп



I
дл
, где
I
дл

I
ном
. 
1
2


По табл
.
3.6



3.7
выбираем три одножильных провода с
алюминиевыми жил
а
ми
,
проложенных в одной трубе, для
которых известна допустимая т
о
ковая нагрузка
I
доп
.
Проверяем выбранное сечение по условию соответствия
апп
а
рату максимально

токовой защиты:

I
доп



К
защ



I
защ
,
1
3


где
К
защ


коэффициент защиты для линий, идущих к АД,
у
с
тановленным в невзрывоопасных помещениях,
К
защ
 0,33.

Условие выполняется.



1000

500

n
,

мин

1


0


М
,

Н

м


64

Таблица 2

Варианты задания № 2

Технические данные двигателя

Шифр

U
,
В

Н
омер
вопро

са
.

К
I

Р
ном
,

кВт

n
ном

,

мин

1

R
я
,

Ом

R
в
,

Ом

I
ном
,

А

1

2

3

4

5

6

7

8

9

00

127

11,21

2,8

8

1000

0,395

168

48

01

220

1, 30

2,5

1,5

3000

1,9

600

9

02

220

3, 28

2,4

1,5

1500

2,45

470

8,7

03

220

5, 26

2,3

2,2

1500

1,205

358

12

04

220

7, 24

2,2

2,2

3000

1,03

71
2

12,5

05

220

9, 22

2,1

3,2

3000

0,642

285

17,5

06

127

11,20

2,0

4,5

1000

0,632

184

25,2

07

220

13,18

1,9

4,5

1500

0,78

228

25,4

08

220

15,16

1,8

4,5

3000

0,352

270

24,3

09

220

17,14

1,9

6

1500

0,472

132

33,2

10

127

19,12

2,0

6

1000

0,494

158

32,6

1
1

220

21,10

2,1

6,2

3000

0,36

280

33

12

220

23, 8

2,2

6,6

2200

0,303

368

35

13

127

25, 6

2,3

8

1000

0,328

136

43

14

220

27, 4

2,4

9

1500

0,240

282

48

15

127

29, 2

2,5

10

1000

0,300

85

63

16

110

4, 15

2,4

10

750

0,357

92,5

58

17

127

6, 17

2,3

12,5

100
0

0,237

108

76

18

110

8, 20

2,2

14

750

0,244

92

79

19

110

17, 8

1,7

17

750

0,157

73,3

93

20

100

19, 6

1,9

19

600

0,198

44

106

21

127

21, 2

2,1

20,5

970

0,086

115

110

22

110

10,17

1,8

25

750

0,102

44

136

23

110

12,15

2,0

25

600

0,111

48,4

136

24

110

14,13

2,1

32

750

0,102

44

136

25

100

16,11

2,2

42

600

0,111

48,4

136

26

127

18, 9

2,3

55

600

0,036

32,5

287

27

110

20, 7

2,4

70

600

0,0202

24

361

28

220

22,17

2,2

3,2

1500

1,03

198

18,4

29

110

24,15

2,1

12,0

730

0,20

94

65

30

127

26,13

2,0

24,0

1060

0,05

70

124

31

220

1, 30

2,5

1,5

3000

1,9

600

9


65

Продолжение табл
.
2


1

2

3

4

5

6

7

8

9

32

220

3,28

2,4

1,5

1500

2,45

470

8,7

33

220

5,26

2,3

2,2

1500

1,205

358

12

34

220

7,24

2,2

2,2

3000

1,03

712

12,5

35

220

9,22

2,1

3,2

3000

0,642

285

17,5

36

127

11,20

2,0

4,5

1000

0,632

184

25,2

37

220

13,18

1,9

4,5

1500

0,78

228

25,4

38

220

15,16

1,8

4,5

3000

0,352

270

24,3

39

220

17,14

1,9

6

1500

0,472

132

33,2

40

127

19,12

2,0

6

1000

0,494

158

32,6

41

220

21,10

2,1

6,2

3000

0,36

280

33

42

220

23,8

2,2

6,
6

2200

0,303

368

35

43

127

25,6

2,3

8

1000

0,328

136

43

44

220

27,4

2,4

9

1500

0,240

282

48

45

127

29,2

2,5

10

1000

0,300

85

63

46

110

4,15

2,4

10

750

0,357

92,5

58

47

127

6,17

2,3

12,5

1000

0,237

108

76

48

110

8,20

2,2

14

750

0,244

92

79

49

110

17,
8

1,7

17

750

0,157

73,3

93

50

100

19,6

1,9

19

600

0,198

44

106

51

127

21,2

2,1

20,5

970

0,086

115

110

52

110

10,17

1,8

25

750

0,102

44

136

53

110

12,15

2,0

25

600

0,111

48,4

136

54

110

14,13

2,1

32

750

0,102

44

136

55

100

16,11

2,2

42

600

0,111

48,4

136

56

127

18,9

2,3

55

600

0,036

32,5

287

57

110

20,7

2,4

70

600

0,0202

24

361

58

220

22,17

2,2

3,2

1500

1,03

198

18,4

59

110

24,15

2,1

12,0

740

0,20

94

65

60

127

26,13

2,0

24,0

1060

0,05

70

124

61

110

14,13

2,1

32

750

0,102

44

136

62

100

16,11

2,2

42

600

0,111

48,4

136

63

220

22,17

2,2

3,2

1500

1,03

198

18,4

64

127

18,9

2,3

55

600

0,036

32,5

287

65

110

14,13

2,1

32

750

0,102

44

136

66

100

16,11

2,2

42

600

0,111

48,4

136


66

Окончание табл.
2


1

2

3

4

5

6

7

8

9

67

220

2,30

1,5

2,5

2000

2,9

800

19

68

220

1,30

2,5

1,5

3000

1,9

600

9

69

220

3,28

2,4

1,5

1500

2,45

470

8,7

70

220

5,26

2,3

2,2

1500

1,205

358

12

71

220

7,24

2,2

2,2

3000

1,03

712

12,5

72

220

9,22

2,1

3,2

3000

0,642

285

17,5

73

127

11,20

2,0

4,5

1000

0,632

184

25,2

74

220

13,18

1,9

4
,5

1500

0,78

228

25,4

75

220

15,16

1,8

4,5

3000

0,352

270

24,3

76

220

17,14

1,9

6

1500

0,472

132

33,2

77

127

19,12

2,0

6

1000

0,494

158

32,6

78

220

21,10

2,1

6,2

3000

0,36

280

33

79

220

23,8

2,2

6,6

2200

0,303

368

35

80

127

25,6

2,3

8

1000

0,328

136

43

81

220

27,4

2,4

9

1500

0,240

282

48

82

127

29,2

2,5

10

1000

0,300

85

63

83

110

4,15

2,4

10

750

0,357

92,5

58

84

127

6,17

2,3

12,5

1000

0,237

108

76

85

110

8,20

2,2

14

750

0,244

92

79

86

110

17,8

1,7

17

750

0,157

73,3

93

87

100

19,6

1,9

19

600

0,1
98

44

106

88

127

21,2

2,1

20,5

970

0,086

115

110

89

110

10,17

1,8

25

750

0,102

44

136

90

110

12,15

2,0

25

600

0,111

48,4

136

91

110

14,13

2,1

32

750

0,102

44

136

92

100

16,11

2,2

42

600

0,111

48,4

136

93

127

18,9

2,3

55

600

0,036

32,5

287

94

110

20,
7

2,4

70

600

0,0202

24

361

95

220

22,17

2,2

3,2

1500

1,03

198

18,4

96

110

24,15

2,1

12,0

740

0,20

94

65

97

127

26,13

2,0

24,0

1060

0,05

70

124

98

110

28,15

2,1

12,0

760

0,20

95

66

99

100

16,15

2,2

36,0

600

0,15

48,8

136



67

Вопросы к пункту 6 зада
н
и
я


2

1. Каково назначение дополнительных полюсов и
компенсационной обмотки машины постоянного тока?

2. Какие условия нужно выполнить, чтобы произошло
самовозбуждение генератора постоянного тока
параллельного и последовательного возбуждения?

3. Для чего в цеп
и обмотки якоря при пуске двигателя
необходимо включать дополнительные сопротивления?

4. Почему нельзя включать в сеть двигатель
последовательного возбуждения без нагрузки? Каким при
этом должно быть соединение двигателя с рабочим
механизмом?

5. Назовите о
сновные части машины постоянного тока и
поясните их конструкцию.

6. Каково назначение коллектора у генератора и
двигателя?

7. Каким образом можно регулировать ЭДС генератора?

8. Объясните влияние реакции якоря на величину ЭДС
машины постоянного тока.

9. По
ясните сущность коммутации машины постоянного
тока.

10. Как уменьшить вредное влияние реакции якоря на
работу машины постоянного тока?

11. Чем определяется конечное напряжение, до которого
самовозбуждается генератор с параллельным возбуждением?

12. Каковы
достоинства и недостатки генератора с
последовательным возбуждением?

13. Каковы особенности внешней характеристики
генератора с параллельным возбуждением?

14. Какой вид имеет внешняя характеристика генератора
со смешанным возбуждением при согласном и встре
чном
включении обмоток возбуждения?

15. Поясните, как осуществляется регулирование частоты
вращения двигателя с параллельным возбуждением.

16. Как осуществляется регулирование частоты вращения
двигателя с последовательным возбуждением?


68

17. Зачем необходим
реостат в цепи якоря двигателя
постоянного тока при его запуске?

18. Поясните, почему с увеличение
м
нагрузки частота
вращения двигателя последовательного возбуждения
уменьшается, а с уменьшением нагрузки

увеличивается.

19. От чего зависит частота вращени
я двигателя и как ее
можно регулировать?

20. От каких факторов зависит ЭДС генератора
смешанного возбуждения?

21. Почему реакция якоря может вызвать искрение под
щетками?

22. Почему ток короткого замыкания генератора
параллельного возбуждения очень быстро
снижается до
величин, меньших номинального тока?

23. Что произойдет при обрыве обмотки возбуждения
двигателя с параллельным возбуждением, если он работал

с номинальным моментом на валу?

24. Что произойдет при обрыве обмотки возбуждения
двигат
еля с параллельным возбуждением, если он работал

в режиме холостого хода
?

25. Какова распространенная ошибка при подключении
двигателя с параллельным возбуждением к сети? К чему она
приводит?

26. Как изменяется частота вращения двигателя с
па
раллельным возбуждением при увеличении нагрузки?

27. Приведите схему реостатного п
уска двигателя
постоянного тока
па
раллельного
возбуждения, если
используется трехступенчатый пусковой реостат.

28. Как скажется снижение напряжения питающей сети
на частоте в
ращения и токе якоря при неизменной нагрузке
на валу двигателя параллельного возбуждения?

29. Как скажется снижение напряжения питающей сети
на частоте вращения и токе якоря при неизменной нагрузке
на валу двигателя последовательного возбуждения?

30. Как з
ависит пусковой ток двигателя от нагрузки на
валу и момента инерции устройства, приводимого во
вращение?


69

Зада
ние
№ 3

Составить принципиальную электрическую схему
управления электродвигателем в соответствии с заданием,
указанным в табл
. 2
, и начертить в соо
тветствии с ГОСТом.
Описать работу схемы и ее возможности. Выбрать
,

применительно к технологическому процессу производства
в
АПК,
пускорегулирующую и защитную аппаратуру. В
вариантах с указанием мощности и напряжения
электродвигателей выбор пускорегулирующ
ей и защитной
аппаратуры обосновать расчетом.

Рекомендации
и примеры
по
выполнению

зада
н
и
я
№ 3

Электрические машины, аппараты и устройства
управления ими изображают на схемах условными
обозначениями ГОСТ 2.755

87. Некоторые обозначения
релейно

контактны
х элементов управления
ЭП
приведены в
табл.
1.

Каждая схема управления электроприводом имеет
две

электрические цепи: силовую, выделяемую обычно жирными
линиями, и цепь управления

тонкими линиями. Аппараты в
соответствии с их функциями обозначаются буквам
и
согласно СТ СЭВ 2182

80, например: КМ

главный
контактор,
Q


автоматический выключатель,



плавкий
предохранитель, КК

реле тепловое, КА


реле
токовое, КТ


реле времени, К
V


реле напряжения,
S


кнопка,
SQ



путевой выключатель и т.д.

Элементы о
дного устройства принято показывать в
разных электрических цепях в зависимости от их
функционального назначения, например: обмотка контактора
включена в цепь управления, главные контакты этого
контактора

в силовую цепь, а вспомогательные контакты


в цеп
ь управления. Однако все элементы аппарата должны
иметь одинаковые буквенные и цифровые обозначения. На
схемах все элементы контакты, кнопки и т.п. показывают
при отсутствии токов в обмотках и ненажатых кнопках.


70

Пример.
Для привода трехсекционного трансп
ортера
использу
ю
тся три асинхронных двигателя сери
и
4А, которые
для нормальной работы должны включаться и отключаться в
определенной последовательности: вкл. 3

2

1, а откл. 1

2

3.
Управление двигателями осуществляется контакторами
переменного тока и кнопоч
ным постом с 3 кнопками
включения и 3 кнопками отключения.

Составить схему управления электродвигателями.

Решение:

1.

Схема включения
ЭД
показана на рис. 1.














Рис
.
1
.

Схема включения АД

2. Для нормальной работы транспортера двигатели
должны вкл
ючаться только в следующем порядке: первым


двигатель последней секции М3, затем

М2 и последним


двигатель первой секции М1. При неверной
последовательности включения неработающие секции
транспортера будут переполнены перемещаемыми деталями.
Отключение
секций должно обязательно происходить в
обратном порядке, т.е. М1

М2

М3, чтобы секции успели
очиститься.

3. Контактно

релейная схема управления. Так как логика
работы двигателей достаточно проста, можно создать схему
управления, используя только вспомога
тельные контакты
контакторов и кнопочный пост.

А

В

С

М2

К2

М
1

К
1

М
3

К
3


71

Таблица
1

Обозначения релейно

контактных элементов управления

Обозначение

Наименование


Предохранитель плавкий




а


б


Контакт коммутационного устройства:

а замыкающий

б размыкающий





Выключатель


трехполюсный







Выключатель

автоматический

трехполюсный



а


б


Кнопки с самовозвратом

а
 с замыкающим контактом;

б
 с размыкающим контактом


Контакт главной цепи контактора, пускателя



а


б


Контакты путевого или концевого выключателя:

а

размыкающий

б
 замыкающий



Контакт замыкающий с замедлением

а
 при замыкании;

б
 при размыкании



Контакт размыкающий с замедлением:

а
 при размыкании;

б
 при замыкании




Катушка контактора, реле, пускателя



Нагревательный элемент теплового реле



Контакт теплового реле с возвратом нажатием
кнопки


72

1 Логика включения двигателей. Первым можно
включить только двигатель М3. Никаких ограничений на его
включение нет. Поэтому схема его включения

стандартная
рис
.

2
. Двигатель М2 должен включаться то
лько после М3.
Для этого в цепь катушки К2 последовательно введем
вспомогательный замыкающий контакт К3. Двигатель М1
включается только после М2. Для этого в цепь катушки К1
введем контакт К2.






















Рис
.

2
.
Релейно

контакторная схема управления АД


2 Логика отключения. Первым должен быть отключен
двигатель М1. Ограничений на его отключение нет. Поэтому
в цепи катушки К1 предусмотрена только кнопка
S
6.
Двигатель М2 должен отключаться вторым, посл
е
отключения М1. Поэтому кнопка
S
4 шунтирована
вспомогательным контактом К1. Двигатель М3 должен
отключаться последним, после М2, поэтому кнопка
S
2
шунтирована вспомогательным контактом К2. Для защиты
цепи управления от коротких замыканий применены плавкие

предохранители

.

В качестве примера приведем типовую схему управления
электроприводом:
рис.
3

схема управления, защиты от




В

А

К2

К3

К
2

К
1

К
3

К
2

К1

К
1

S6

S4

S2

S1

S
3

S5

К2

К3


73

перегрузок и коротких замыканий и автоматизированного
реостатного пуска асинхронного двигателя с фазным ротором
в функции тока

1,
с. 468

;
























Рис
.

3
.
Схема управления, защиты и пуска АД

с фазным ротором










S1

KK
1

S2

KM1

KM1

KM2

KM3

KA1

KA2

KM2

I >


KA
1

R`
r2

М

A

С

N

Q

КК1

КК2

KK
2

KM
1

KM
2


I >

KM
3

KM
3

KA2

KM
1

KM1

R′
r2

B


74

Таблица
2

Варианты задания № 3

Шифр
Наименование схемы

1

2

00

Схема управления и защиты реверсивного трехфазного
синхронног
о двигателя с помощью магнитного и
кнопочного пускателей. Предусмотреть защиту от
коротких замыканий и перегрузок

01

Схема управления и защиты нереверсивного
трехфазного асинхронного двигателя АД с
короткозамкнутой обмоткой ротора с помощью
магнитного и
кнопочного пускателей

02

Схема автоматического управления пуском АД с фазным
ротором пусковой реостат имеет 5 ступеней
регулирования

03

Схема автоматического управления пуском двигателя
постоянного тока ДПТ с
НВ

04

Схема управления и защиты коротко
замкнутого АД с
помощью реверсивного магнитного пускателя.
Предусмотреть возможность управления с четырех мест
и защиту от коротких замыканий

05

Схема управления АД с короткозамкнутой обмоткой
ротора и динамическим торможением. Предусмотреть
пуск, останов
ку, защиту от перегрузок и коротких
замыканий, динамическое и регенеративное торможение

06

Схема дистанционного управления пуск и остановка
АД с четырех мест. Предусмотреть защиту от коротких
замыканий и перегрузок

07

Схема управления и защиты от перег
рузок и коротких
замыканий для четырех трехфазных АД с
короткозамкнутыми роторами. Использовать магнитные
пускатели и кнопочные станции, запитать двигатели от
общей сети 230
B

08

Схема автоматического управления пуском АД с фазным
ротором. Использовать тр
ехступенчатый реостат,
предусмотреть защиту от перегрузок


75

Продолжение табл
.
2

1

2

09

Схема дистанционного управления АД с
короткозамкнутым ротором с четырех мест с помощью
контактора и кнопочных станций. Обеспечить защиту от
коротких замыканий
КЗ
и пе
регрузок

10

Схема автоматизированного реостатного пуска ДПТ
параллельного возбуждения в функции тока и времени

11

Схема автоматизированного динамического торможения
ДПТ смешанного возбуждения

1, с.470


12

Схема электропривода ДПТ последовательного
возб
уждения от трехфазной сети с помощью диодного
преобразователя выпрямителя с нулевым выводом

13

Схема управления и регулирования частоты вращения
АД с фазным ротором с помощью тиристорного
преобразователя переменного напряжения с двумя
встречно

параллель
ными тиристорами в каждой фазе
обмотки статора АД

3, с. 410

. Предусмотреть защиту от
КЗ
и перегрузок

14

Схема управления пуск, остановка и регулирования
частоты вращения АД с фазным ротором с помощью
транзисторного преобразователя в цепи ротора.
Преду
смотреть защиту от
КЗ
и перегрузок

15

Схема автоматизированного асинхронного пуска
синхронного двигателя

1, с. 470

. Предусмотреть
защиту от
КЗ
и перегрузок

16

Схема управления и защиты от перегрузок и коротких
замыканий трех АД с короткозамкнутым рото
ром,
питаемых от общей трехфазной сети 380 В

17

Схема дистанционного управления с четырех мест
синхронным двигателем. Обеспечить защиту от
перегрузок и коротких замыканий

18

Схема управления АД с короткозамкнутой обмоткой
ротора в функции тока и времени.
Запитать от
трехфазной сети 380
B
.
Обеспечить защиту от
перегрузок и коротких замыканий


76

Продолжение табл
.
2

1

2

19

Схема автоматизированного реостатного пуска
асинхронного двигателя с фазным ротором в функции
тока и времени. Предусмотреть защиту от кор
отких
замыканий и перегрузок

20

Схема автоматизированного реостатного пуска ДПТ
смешанного возбуждения в функции скорости

1, с. 468



21

Схема управления двумя синхронными двигателями,
питаемыми от общей трехфазной сети. Для управления
одним из них исп
ользовать контактор, другим


магнитный пускатель

22

Схема управления и защиты АД с короткозамкнутым
ротором от коротких замыканий, перегрузок и обрыва
фазы с помощью электромагнитного реле тока, реле
времени и промежуточного реле

23

Схема управления дву
мя АД, питаемыми от общей
трехфазной сети. Использовать магнитные пускатели и
кнопочные станции. Предусмотреть для одного из них
возможность дистанционного управления с трех мест

24

Схема управления и защиты от перегрузок, обрыва
одной фазы и коротких зам
ыканий реверсивного АД с
фазным ротором

25

Схема автоматического управления пуском АД с фазным
ротором
,

трехступенчатый
пусковой реостат

26

Схема дистанционного управления с трех мест и защиты
от перегрузок АД с фазным ротором

27

Схема управления и защи
ты АД с
фазным ротором от
перегрузок, используя электромагнитное
реле тока

28

Схема управления и защиты от перегрузок и коротких
замыканий АД с короткозамкнутым ротором и АД с
фазным ротором, питаемых от трехфазной сети 380 В

29

Схема дистанционного упра
вления с трех мест и
автоматического управления пуском АД с фазным
ротором. Использовать пятиступенчатый пусковой
реостат


77

Продолжение табл
.
2

1

2

30

Схема тиристорного электроприв
ода ДПТ от трехфазной
сети

3, с. 411


31

Схема управления и защиты ревер
сивного трехфазного
АД с короткозамкнутой обмоткой ротора с помощью
магнитного пускателя

32

Схема автоматического управле
ния пуском АД с фазным
ротором, используя трехступенчатый
пусковой реостат

33

Схема автоматического управления пуском ДПТ с
параллель
ным возбуждением

4, с. 355


34

Схема управления и защиты короткозамкнутого АД с
помощью нереверсивного магнитного пускателя.
Предусмотреть возможность управления с двух мест

35

Схема управления АД с короткозамкнутой обмоткой
ротора и динамическим тормож
ением. Предусмотреть
пуск, остановку, защиту от перегрузок и коротких
замыканий, динамическое торможение

36

Схема дистанционного управления пуск и остановка
АД с трех мест. Предусмотреть защиту от коротких
замыканий и перегрузок

37

Схема управления и з
ащиты от перегрузок и коротких
замыканий для трех трехфазных АД с коротко

замкнутыми роторами. Использовать магнитные
пускатели и кнопочные станции, запитать двигатели от
общей сети 220
B

38

Схема автоматического управления пуском АД с фазным
ротором. Исп
ользовать двухступенчатый реостат,
предусмотреть защиту от коротких замыканий и
перегрузок

39

Схема дистанционного управления АД с коротко

замкнутым ротором с двух мест с помощью контактора и
кнопочных станций. Обеспечить защиту от
КЗ

40

Схема автоматизи
рованного реостатного пуска ДПТ
параллельного возбуждения в функции времени

1, с.
469



78

Продолжение табл. 2

1

2

41

Схема автоматизированного динамического торможения
ДПТ параллельного возбуждения

1, с.470


42

Схема электропривода ДПТ последовательного

возбуждения от трехфазной сети с помощью
тиристорного преобразователя выпрямителя с нулевым
выводом

3, с. 411


43

Схема управления и регулирования частоты вращения
АД с фазным ротором с помощью тиристорного
преобразователя переменного напряжения с дву
мя
встречно

параллельными тиристорами в каждой фазе
обмотки статора двигателя

3, с. 410

. Предусмотреть
защиту от коротких замыканий

44

Схема управления пуск, остановка и регулирования
частоты вращения АД с фазным ротором с помощью
тиристорного преобра
зователя в цепи ротора 3, с. 410.
Предусмотреть
защиту от коротких замыканий.

45

Схема автоматизированного асинхронного пуска
синхронного двигателя

1, с. 470

. Предусмотреть
защиту от коротких замыканий

46

Схема управления и защиты от перегрузок и ко
ротких
замыканий двух АД с короткозамкнутым ротором,
питаемых от общей трехфазной сети

47

Схема дистанционного управления с трех мест
синхронным двигателем. Обеспечить защиту от
перегрузок и коротких замыканий

48

Схема управления АД с короткозамкнутой об
моткой
ротора в функции пути и времени. Запитать от
трехфазной сети 380
B


2, с.

522



49

Схема автоматизированного реостатного пуска АД с
фазным ротором в функции тока

1, с. 468

.
Предусмотреть защиту от коротких замыканий

50

Схема автоматизированного
реостатного пуска ДПТ
параллельного возбуждения в функции скорости

1,
с.
468




79

Продолжение табл
.
2

1

2

51

Схема управления двумя АД, питаемыми от общей
трехфазной сети. Для управления одним из них
использовать контактор, другим

магнитный пускатель

5
2

Схема управления и защиты АД с короткозамкнутым
ротором от перегрузок и обрыва фазы с помощью
электромагнитного реле тока, реле времени и
промежуточного реле

53

Схема управления двумя АД, питаемыми от общей
трехфазной сети. Использовать магнитные пускат
ели и
кнопочные станции. Предусмотреть для одного из них
возможность дистанционного управления с двух мест

54

Схема управления и защиты от перегрузок и коротких
замыканий реверсивного АД с фазным ротором

55

Схема автоматического управления пуском АД с фа
зным
ротором
,

используя четырехступенчатый
реостат

56

Схема дистанционного управления с двух мест и защиты
от перегрузок АД с фазным ротором

57

Схема управления и защиты АД с фазным ротором от
КЗ

с использованием электромагнитного реле тока

58

Схема уп
равления и защиты от перегрузок и коротких
замыканий АД с короткозамкнутым ротором и АД с
фазным ротором, питаемых от общей трехфазной сети

59

Схема дистанционного управления с трех мест и
автоматического управления пуском АД с фазным
ротором. Использоват
ь двухступенчатый пусковой
реостат

60

Схема тиристорного электроприв
ода ДПТ от трехфазной
сети

3, с. 411


61

Схема управления и защиты короткозамкнутого АД с
помощью реверсивного магнитного пускателя.
Предусмотреть возможность управления с трех мест

6
2

Схема автоматического управления пуском АД с фазным
ротором. Использовать трехступенчатый реостат,
предусмотреть защиту от перегрузок


80

Продолжение табл
.
2

1

2

63

Схема автоматизированного реостатного пуска ДПТ
смешанного возбуждения в функции времени

64

Схема автоматизированного динамического торможения
ДПТ смешанного возбуждения

65

Схема электропривода ДПТ последовательного
возбуждения от трехфазной сети с помощью
транзисторного преобразователя

66

Схема автоматизированного реостатного пуска АД с
фаз
ным ротором в функции времени. Предусмотреть
защиту от коротких замыканий и перегрузок

67

Схема дистанционного управления с двух мест и
автоматического управления пуском АД с фазным
ротором. Использовать трехступенчатый пусковой
реостат

68

Схема дистанци
онного управления АД с
короткозамкнутым ротором с трех мест с помощью
контактора и кнопочных станций. Обеспечить защиту от
перегрузок и коротких замыканий

69

Схема управления и защиты от перегрузок и коротких
замыканий реверсивного АД с фазным ротором.
Ис
пользовать четырехступенчатый реостат

70

Схема управления и защиты реверсивного трехфазного
АД с фазным ротором с помощью кнопочного пускателя

71

Схема управления и защиты от перегрузок и коротких
замыканий АД с фазными роторами, питаемыми от
общей трехф
азной сети 380
B

72

Схема автоматизированного реостатного пуска ДПТ
независимого возбуждения в функции тока и времени

73

Схема управления и защиты от перегрузок и коротких
замыканий реверсивного АД с короткозамкнутым
ротором

74

Схема автоматизированного
реостатного пуска АД с
фазным ротором в функции тока и времени.
Предусмотреть защиту от
КЗ
и перегрузок


81

Продолжение табл
.
2

1

2

75

Схема управления АД с фазным ротором и реостатным
торможением. Предусмотреть пуск, остановку, защиту
от перегрузок и
КЗ
,
динамическое торможение

76

Схема управления и защиты от перегрузок и
КЗ

реверсивного АД с короткозамкнутым ротором

77

Схема управления и защиты от перегрузок и коротких
замыканий для трех трехфазных АД с коротко

замкнутыми роторами. Использовать магнитны
е
пускатели и кнопочные станции. Запитать двигатели от
трехфазной сети 380
B

78

Схема управления и регулирования частоты вращения
АД с короткозамкнутым ротором с помощью
тиристорного преобразователя переменного напряжения
с двумя встречно

параллельными ти
ристорами в каждой
фазе обмотки статора двигателя. Предусмотреть защиту
от коротких замыканий и перегрузок

79

Схема управления и защиты реверсивного трехфазного
АД с фазным ротором с помощью магнитного и
кнопочного пускателя. Использовать пятиступенчатый
реостат

80

Схема АД с короткозамкнутым ротором трехфазного
тока мощностью 10 кВт для привода
металло
обраба
ты

вающего
станка с динамическим торможением.
Напряжение сети 380
B

81

Схема АД с короткозамкнутым ротором мощностью 7,5
кВт и АД с фазным ротором м
ощностью 13 кВт
трехфазного тока. Пускаются в заданной последо

вательности. Напряжение сети

380
B

82

Схема АД с фазным ротором мощностью 18 кВт для
привода теплового двигате
ля при обкатке.
Напр
яжение

сети

380
B

83

Схема из трех АД
на 380 В
с короткозамк
нутыми
роторами мощностью 1,1; 2,2 и 4,4 кВт для привода
ленточных транспортеров технологической линии.


82

Продолжение табл. 2

1

2

84

Схема синхронного электродвигателя трехфазного
тока с машинным возбуждением мощностью 30 кВт
для привода центробежного на
соса. Пуск плавный и
легкий. Напряжение сети 380
B

85

Схема синхронного электродвигателя трехфазного тока
без машинного возбуждения с кремниевыми
выпрямите
лями мощностью 40 кВт для привода
компрессора. Напряжение сети 380
B

86

Схема АД однофазного ток
а мощностью 100 Вт для
привода компрессора холо
дильника. Напряжение 220
B

87

Схема ДПТ параллельного возбуждения мощностью 4
кВт для привода элек
трокара. Напряжение сети 110
B

88

Схема ДПТ последовательного возбуждения
мощностью 6 кВт для привода грейф
ерного крана.
Напряжение сети 110
B

89

Схема ДПТ смешанного возбуждения мощностью 1
кВт для привода подвес
ной тележки. Напряжение сети
220
B

90

Схема АД с короткозамкнутым ротором трехфазного
тока мощностью 20 кВт для привода
деревообрабатывающего станк
а с реостатным
тор
можением. Напряжение сети 380 B

91

Схема АД с короткозамкнутым ротором мощностью
7,5 кВт и АД с фазным ротором мощностью 15 кВт
трехфазного ток
а.
Напряжение сети 380
B.
Пускаются
в заданной последо
вательности

92

Схема АД с фазным роторо
м мощностью 38 кВт для
привода теплового двигате
ля при
обкатке.
Напряжение
сети

380
B

93

Схема из трех АД с фазными роторами мощностью 2, 4
и 6 кВт для привода ленточных транспортеров
технологической линии

сельскохозяйственного
предприятия
. Использовать
трехступенчатые реостаты
.

Напряжение сети
380 В


83

Окончание табл.
2

1

2

94

Схема синхронного электродвигателя трехфазного
тока с машинным возбуждением мощностью 40 кВт
для привода центробежного насоса. Пуск
плавный.
Напряжение сети 380 B

95

Схема синхрон
ного электродвигателя трехфазного
тока без машинного возбуждения с кремниевыми
выпрямите
лями мощностью 40 кВт для привода
ком
прессора. Напряжение сети 380 B

96

Схема АД однофазного тока мощностью 200 Вт для
привода компрессора холо
дильника.
Напряжение
сети
220 B

97

Схема ДПТ параллельного возбуждения мощностью 4
кВт для привода элек
трокара. Напряжение сети 220 B

98

Схема ДПТ последовательного возбуждения
мощностью 6 кВт для привода грейферно
го крана.
Напряжение сети 127 B

99

Схема ДПТ смешанного во
збуждения мощностью 2
кВт для привода подвес
ной тележки. Напряжение сети
110
B












84

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


1.
Элек
тротехника
/
п
од ред. проф. В.
Г. Герасимова.


М.: Высш
.

шк.
, 1985.

480 с.

2.
Борисов Ю.М.

Электротехника
/
Ю.М. Борисов, Д.Н.
Липат
ов, Ю.Н. Зорин.


М.: Энергоатомиздат, 1985.

550 с.

3.
Касаткин А.С.

Электротехника
/
А.С. Касаткин, М.В.
Немцов
.


М.: Энергоатомиздат, 1983.

440 с.

4.
Иванов И.И
.
Электротехника
/
И.И. Иванов, В.С.
Равдоник
.

М.: Высш
.

шк.
, 1984.

375 с.

5.
Волынски
й Б.А.

Электротехника
/
Б.А. Волынский, Е.Н.
Зейн, В.Е. Шатерников
.


М.: Энергоатомиздат, 1987.


525 с.

6
.
Правила
устройства электроустановок.

7

е изд., по
сост. на 13.05.2009.

СПб.: Деан, 2009.

464 с.

7.
Справочник
по проектированию электрических
сетей и
электрооборудования
/
п
од
ред.
общей ред. Ю.Н. Тищенко

и
др
.


М.: Энергоатомиздат, 1991.


464 с.


8
.
Москаленко В.В.

Электрический привод.

М.:
Академия, 2007.

368 с.

9
.
Алексеев В.В.
Электрический привод / В.В. Алексеев,
А.Е. Козярук.

М.:
Академия, 2008.


200
с.

10
.
Епифанов А.П.
Основы электропривода
.


СПб.: Лань
,
2008.

192 с.

1
1
.
Кабдин Н.Е.

Электропривод и электрооборудование
:

м
етод
.
рекомендации по изучению дисциплины и задания
для выполнения контр
.

работы /

Н.Е. Кабдин, А
.А.
Герасенков.


М.:
Изд

во

МГАУ им. В.П. Горячкина, 2002.


34 с.

1
2
.
Домников С.В.

Метод
ическое
пособие к выполнению
РГР
по дисциплин
е
Электротехника, электрические машины
и аппараты
:

в
3
ч
. Ч.2: Трансформаторы, электрические
машины и аппараты, эле
к
тр
опривод
/ С.В. Домников

и др.
;
под ред. Т.Т. Розум.


Минск:
Изд

во

БНТУ, 2002.

65 с.

1
3
.
Плотников П.К.
Электропривод в приборостроении:
учеб
.
пособие.

2

е изд., перераб. и доп.

Саратов: Изд

во

СарГТУ, 2008.

164 с.



85


СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ


3

1. ОБЩИЕ УКА
ЗАНИЯ...
4

2.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТ
ЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА


6

2.
1
.
Принцип действия АД...
8

2.
2
. Схемы замещения. Естественные характеристики
А
Д

..
11

2.
3
.
Анализ электромех
анической

характеристики АД
..


1
4

2.
4
. Анализ механи
ческой характеристи
ки АД
.
.
.
1
5



Зада
ние

1
..
17

3
.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТ
ЕЛИ
ПОСТОЯННОГО

ТОКА

3
9

3
.1.
Схемы включения двигателя посто
янного тока


и его
конструктивная схема

3
9

3
.2. Типы обмоток двигателей постоянного ток
а

4
1

3
.3. Особенности схемных и конструктивных решений

ДПТ
. Реакция якоря

.
4
2

3
.4.
Электромеханическая и механическая
характеристики ДПТ н
езависимого возбуждения4
6

3
.5. Режимы торможения ДПТ
.

.
4
8

3
.6. Способы регу
лирования скорости вращения


5
4



Зада
ние

2
..
60



Зада
ние

3

..
6
9

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

...
8
4











86







Кузнецов А
ндрей Юрьевич

Зонов Павел Владимирович






ЭЛЕКТРОПРИВОД

И

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ


Учебно

методическое пособие








Редактор
Т
.К. К
оробкова

Компьютерная верстка В.Я. Вульферт




Подписано к печати



Формат 60х84
1
/
16

Объем 2,6 уч.

изд. л.


Заказ


Тираж 100 экз.

Изд. №
1
0
8




Отпечатано в издательстве НГАУ

630039, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160


Приложенные файлы

  • pdf 19110356
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий