Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 45
Тема проекта: «Построение и расчет статических характеристик электропривода системы генератор-двигатель системы Г-Д» Содержание 1. Исходные данные 2. Описание работы электропривода системы генератор-двигатель 3. Выбор генератора 4. Расчет и построение статических характеристик электропривода 5. Определение динамических параметров для электродвигателя 6. Определение коэффициента форсировки 7. Расчет резисторов в цепи обмотки возбуждения генератора 7.1 Определение сопротивления разрядного резистора R4 7.2 Определение сопротивления резисторов R1, R2, R3 Заключение Список использованной литературы 1. Исходные данные (вариант №5) 1. Тип электродвигателя Д-32 2. Номинальная мощность Рном
12 к Вт 3. Номинальная скорость nном
770 об/мин. 4. Номинальный ток Iном
65 А 5. Суммарное сопротивление электродвигателя Rя.д.
+Rдп.д.
0,28 Оm 6. Число активных проводников Wя.д.
558 7. Число параллельных ветвей якоря 2а 2 8. Число полюсов 2р 4 9. Момент инерции якоря Jд
0,425 кг·м2
10.Коэффициент инерции привода Кj
1,6 11.Коэффициент нагрузки привода Кз
1 2. Описание работы электропривода системы генератор-двигатель Схема управления силовой частью системы Г-Д (рисунок 2.1) обеспечивает две рабочие скорости вращения двигателя М1: основную (номинальную) wдном
и половинную, равную 0,5wдном
. Управление системой осуществляется с помощью командоаппарата S5, имеющего пять положений. Когда S5 находится в положении 1, двигатель М1 работает на основной характеристике, переключение в положение 2 обеспечивает вращение двигателя с половинной скоростью. В положении 3 обмотка возбуждения генератора LG1.2 отключена. В положениях 4 и 5 двигатель М1 вращается в противоположном направлении (реверс) соответственно с половинной и основной скоростью. При номинальной скорости вращения электродвигателя М1 в цепь возбуждения генератора LG1.2 включены резисторы R1 и R2, при половинной скорости – R1, R2, R3. Пуск электродвигателя осуществляется с форсировкой возбуждения генератора, выполняемой закорачиванием на время переходного процесса резисторов R2 и R3 контактами контактора К5. Отключение форсировки выполняется с помощью реле напряжения К6 и К7, включенных на шины генератора G1 и настроенных на напряжения срабатывания, соответствующие значениям выбранной скорости двигателя. Останов электродвигателя происходит при переводе командоаппарата в положение 3, при этом гашение энергии магнитного поля возбуждения генератора осуществляется в разрядном контуре «обмотка возбуждения LG1.2 – разрядное сопротивление R4». Схема обеспечивает ряд защит электропривода: - от снижения тока возбуждения двигателя ниже допустимого – с помощью реле обрыва поля К9; - от превышения напряжения генератора выше допустимого – реле К8; - максимальную токовую защиту – реле К11; - нулевую защиту (от самозапуска ЭП после кратковременного исчезновения напряжения в сети переменного тока) – реле К1. Все реле защиты воздействуют на реле нулевой защиты К1, отключающее обмотку возбуждения генератора. Рисунок 2.1 – Схема электрическая принципиальная системы Г-Д 3. Выбор генератора Выбор генератора производится по номинальным данным двигателя, при этом номинальное напряжение генератора должно быть приблизительно на 5% больше напряжения двигателя, а Iн.г.
Iн.д.
(3.1) где Iн.г.,
Iн.
Д
.
– номинальный ток соответственно генератора и двигателя, А. В соответствии с выше переведенными рекомендациями я выбрала такой генератор: 1. Тип генератора П71 2. Номинальный ток генератора Iн.г.
69.5 А 3. Число витков обмотки якоря Wя.г.
297 4. Сопротивление якоря Rя.г.
0,224 Ом 5. Число витков обмотки последовательного возбуждения WО,В.г
.
14 6. Сопротивление ОПВ Rо.вз..г
0,0115 Ом 7. Число витков обмотки возбуждения Wв.г.
950 8. Сопротивление обмотки возбуждения Rв.г.
43 Ом 9. Номинальное напряжение Uн.г.
230 В 10.Номинальная скорость nн.г.
1450 об/мин 11.Число пар полюсов 2р 4 12.Число параллельных ветвей 2а 4 Таблица 3.1- Кривая намагничивания генератора Рисунок 3.1 – График зависимости Фг.н.
=f(Iв.г.н.
) Построим характеристику ЭДС холостого хода генератора где Eг.
–ЭДС генератора, В; Кг.
– конструктивный коэффициент генератора; wг.н.
– номинальная угловая скорость вращения якоря генератора, рад/с. где n – номинальная скорость генератора, об/мин. Конструктивный коэффициент генератора Кг
определяется по формуле: где Wя
– число витков обмотки якоря генератора; р – число пар полюсов обмотки возбуждения генератора; а – число параллельных ветвей обмотки якоря генератора. Ток возбуждения генератора Iв.г
, А: где F – магнитодвижущая сила, А; Wов.г.
– число витков обмотки возбуждения генератора. Результаты расчетов для построения зависимости Таблица 3.2– Расчет характеристики холостого хода генератора Рисунок 3.2 – Характеристика ЭДС холостого хода генератора 4. Расчет и построение статических характеристик электропривода Статические характеристик (электромеханическая f(IЯ
) и механическая f(М) ) рассчитываются по известным соотношениям для двигателя постоянного тока независимого возбуждения: где КД.
– конструктивный коэффициент двигателя; ФН..Д
.
– номинальный поток его возбуждения, Вб; Суммарное сопротивление якорной цепи Rя
S
определяется суммой всех сопротивлений элементов силовой цепи, включенных последовательно с якорем генератора: где КТ
– температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления при нагреве, КТ
– 1,24; RЯД
, RЯГ
– сопротивление якорной цепи двигателя и генератора, Оm; RДПГ
,RДПД
– сопротивление дополнительных полюсов генератора и двигателя, Оm; RЩ
– сопротивление щеточных контактов, Оm; RПР
– сопротивление соединительных проводов, Оm. где UЩ
– падение напряжения в щеточных контактах,считаем неизменным 1В. При определении Rпр
длину соединительных проводов принять – l=25 м, провода считать медными: где ρ -удельное сопротивление Ом×мм2
/м (для меди r = 0,017); l – суммарная длина соединительных проводов, м; j – допустимая плотность тока, j = 4 А/мм2
IН.Д.
– ток якорной цепи системы Г-Д, А Окончательное суммарное сопротивление якорной цепи будет иметь вид: Произведение (КД
.
·ФН.Д
.
) определяем по паспортным данным двигателя: Статический момент сопротивления находится из соотношения: МС
=КЗ
·МЭМ.Н
= 1·148,88 = 148,88, (4.9) где КЗ
– коэффициент нагрузки; МЭМ.Н
.
– номинальный электромагнитный момент двигателя М1, Н·м. Номинальный момент на валу двигателя: где РН.Д
.– номинальная мощность, Вт Для обеспечения необходимой скорости вращения двигателя ЭДС генератора должна превышать ЭДС двигателя на величину падения напряжения в сопротивлении якорной цепи: ЕГ
=(КД
.
· ФН.Д
.
)·Н.Д
.
IЯ
.·
RЯ
.12 где IЯ.
– ток двигателя, А. Ток статической нагрузки, А: IЯ.
= IН.Д
.
·КЗ
.
=65·1=65, (4.13) ЕГ
=2,43·80,6+65·0,724=242,723 В, Для построения статических характеристик двигателя необходимо знать всего две точки, так как они представляют собой прямую линию. В качестве таких точек удобно принять точки: 1 Точка идеального холостого тока (М=0, Iя
=0), 2 Точка, в которой М=МС
со скоростью вращения Н.Д.
3 Точка, в которой Iя.
= IН.Д.
со скоростью вращения Н.Д.
Также не обходимо построить статические характеристики при ЭДС генератора работающей при половиной скорости от номинальной. ЕГ/0,5
=( КД.
· ФН.Д
.
)·Н.Д
/2.
IЯ
.·
RЯ
В .15 ЕГ/0,5
=2,43·40,3+65·0,721=144,794 Расчет естественной характеристики: Рисунок 5.1- Электромеханические характеристики систем Д-Г и Д 5. Определение динамических параметров для электродвигателя Динамическими называются параметры, определяющие характер протекания переходных процессов. При расчете пренебрегают электромагнитной инерционностью якорной цепи, реакцией якорей генератора и двигателя, влиянием вихревых токов с учетом этих допущений к динамическим параметрам системы генератор-двигатель относятся: 1 Электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения генератора 2 Электромеханическая постоянная времени электропривода - ТМ
где JД
– приведенный к валу двигателя эквивалентный момент инерции всей системы ЭП, кг×м2
JД
=KJ
·JД.
=2·10,25=20,5, (5.3) где KJ
– коэффициент инерции привода; JД
– момент инерции якоря привода, кг·м2
. где LВСР
– индуктивность обмотки возбуждения, Гн; RВГ
- активное сопротивление обмотки возбуждения, Оm. Индуктивность обмотки возбуждения является переменной величиной и зависит от тока возбуждения. Пользуясь кривой намагничивания ФГ
=f(F), найдем зависимость LB
=f(IВ.Г.
) по формуле: где ФН.Г
,IВГ.Н
– номинальное значение потока и тока возбуждения генератора; н
– коэффициент рассеивания магнитного потока при номиналом режиме. н
= 1,1. Расчеты по формуле (5.4) удобно свести в таблицу 5.1 Таблица 5.1- Расчет индуктивности обмотки возбуждения По данным таблицы 5.1 строимзависимость Рисунок 5.1-Расчет LВ.СР.
LВСР
= 7,9 Гн, 6. Определение коэффициента форсировки Для сокращения длительности переходного процесса в системе генератор-двигатель используется методы форсированного изменения тока возбуждения. Как правело, форсировка возбуждения осуществляется за счет приложения повышенного напряжения UC
к цепи возбуждения генератора на период разгона двигателя до основной скорости. UC
=KФ
·
·UВ
, (6.1) где KФ
– коэффициент форсировки; UВ
– напряжение на обмотке возбуждения генератора в установившемся режиме, В. UВ
=IВГН
··RВГ
=4,68·43=201,24, (6.2) Предварительное значение коэффициента форсировки определяем из условия, что K1
во время форсировки закорочено, и максимальный ток якоря Iя мах
во время пуска не превысит допустимого IДОП
=2,25·IД.Н
.
= 146,25 А. где IКЗ
– ток КЗ при ЭДС генератора, обеспечивающей номинальную скорость вращения двигателя, А. IКЗ
=ЕГ1
/RЯ
=242,7/0,721=336,615
, (6.4) где ЕГ1
- ЭДС генератора, обеспечивающая основную скорость вращения двигателя, В. IС
=КЗ
·IНД
=1·65=65, (6.5) где IС
– ток статической нагрузки,А UC
= 1,23·201,24=247,52 В, Принимаем ближайшее большее стандартное значение UC
. Данное условие удовлетворяет нашим условиям так как UC
=440. 7. Расчет резисторов в цепи обмотки возбуждения генератора 7.1 Определение сопротивления разрядного резистора R4 При выборе разрядного резистора R4 необходимо выполнить два условия. Во-первых, допустимое перенапряжение на обмотке возбуждения генератора в момент ее отключения, находящейся под номинальным током, не должно превышать десятикратного номинального напряжения возбуждения, т.е. Iн.г
×R4 £ 10×Uг.н.
(7.1.1) С учетом (2.32) для величины сопротивления R4 можно записать первое условие: R4 £ 10×Uвн
/ Iвгн
, (7.1.2) или: R4 £ 10×Rвг
. (7.1.3) Во-вторых, максимальное значение тока якорной цепи при этом не должен превышать допустимого по условиям коммутации: Iяmax
£ kIд.н
, (7.1.4) где k – коэффициент перегрузки по току, k=2,28. Для расчета R4 пользуются упрощенной зависимостью: где Тво
– постоянная времени обмотки возбуждения при ее отключении, Тво
=Lвср
/(Rвг
+R4), c. С учетом условия (6.1.4) выражение (6.1.5) преобразуется к виду: где n=R4/Rвг
. Из (7.1.6) найдем n, для этого сначала найдем левую часть равенства: Теперь из равенства (7.1.6) найдем n, методом подбора Таблица 7.1.1- опредиленеи n: Рисунок 7.1.1-График зависимости R4=n·Rв.г.
=7,79·43=335 Ом 7.2 Определение сопротивления резисторов R1, R2, R3 Резистор R1 при форсированном пуске служит для гашения избытка сетевого напряжения (напряжение генератора-возбудителя) В, Uизб
= Uс
– Кф
×Uвр
. (7.2.1) Uизб
=440-1,22·201,24=194,5 Сопротивление резистора R1 можно определить по формуле где Iвф
,А – установившееся значение тока в цепи возбуждения при форсировке; Iвф
= Кф
×Iвг
+IR
4
, (7.2.3) где IВГ
,A – ток возбуждения генератора при форсировке: IВГ
=КФ
· Iвг
=1,22·4,68=5,709, где IR
4
,А – ток в разрядном сопротивлении R4, определяемый соотношением IR
4
=Кф
×Uвр
/R4=247,52/335=0,732, (7.2.4) Таким образом ток в цепи возбуждения при форсировке, A: Iвф
=5,709+0,732=6,44, Сопротивление резистора: Ом Уточненное значение R1
определяют по формулам: Где: Таблица 7.2.1 – опредиление сопротивления R1 Учитываем то, что К ‘
ф
не должно быть больше единицы, поэтому R1=45,3 Ом (выбираем из условия при К ‘
ф
=1). В этом случае форсировка будет реализована посредством постоянно включенного сопротивления R1, а сопротивление R2 будет отсутствовать. Сопротивление резистора R3 находят из условия получения половинной скорости вращения двигателя: где Iвг0,5
– ток возбуждения генератора, обеспечивающий половинную скорость вращения, А. Iвг0,5
=1,98 Недостатками данной системы являются низкое к.п.д., большая установленная мощность из-за наличия трех машин. Список источников информации 1. Чиликин М.Г. и др. Основы автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1974. –567 с. 2. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. –М.: Энергоатомиздат, 1985. –560 с. 3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. –М.: Наука. Гл. ред. физ.мат. лит., 1981. –720 с. 4. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. –М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. –722 с. 5. Попович М.Г., Борисюк М.Г., Гаврилюк В.А. та ін. Теорія електропривода. –К.: Вища шк.. 1993. –494 с., іл. 6. Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу «Теория автоматизированного электропривода» для студентов специальностей 7.092203 (7.092206, 7.090803) /Сост. Клепиков В.Б., Горохов А.Г., Шамардина В.Н., Касторный П.М. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2003. - с.
|