metodichka_chast_1 (А. П. Маругин ПРИВОД ГОРНЫХ МАШИН Часть 1), страница 3

.

Пусковую диаграмму можно построить задавшись током или моментом . Пусковая диаграмма, приведенная на рис.8 позволяет рассчитать сопротивления ступеней пускового реостата. Величина отрезка аб зависит от величины , следовательно, известен масштаб делений на участке аб. Для расчета ступеней реостата измеряют величину отрезка –ad, aг, ав, аб.

;

3.4 Электрическое торможение двигателей постоянного тока

Электрическое торможение широко применяется благодаря возможности ценным качествам: плавности торможения, простоте, отсутствию быстроизнашиваемых деталей, возможности работы с возвратом энергии в сеть, легкости автоматизации.

Применяют три основных режима электрического торможения:

а) генераторное торможение - торможение с возвратом энергии в сеть; б) противовключением; в) динамическое торможение, рис. 9.

А) б) в)

Рис. 9 Режимы торможения двигателей постоянного тока: а) генераторный; б) противовключением; в) динамическое торможение

а) б) в)

Рис. 10 Механические характеристики электродвигателя независимого возбуждения в тормозных режимах: а) генераторном; б) противовключением; в) динамическом.

Торможение с возвратом энергии возможно в крановых и других приводах при спуске грузов, когда превышает скорость идеального , при этом E > U и ток якоря меняет свое направление на обратное . Электрическая схема не претерпевает изменений, поэтому с учетом изменения направления тока якоря уравнение движения двигателя примет вид: . Механические характеристики при этом являются продолжением характеристик двигательного режима и располагаются во II квадрантах, рис. 10а.

Торможение противовключением создается при реверсе электродвигателя, а также в подъемных механизмах в моменты, когда под действием груза двигатель вращается в обратную сторону, чем он включается. Уравнение механической характеристики при этом: .

Здесь напряжение сети к ЭДС совпадают по направлению, поэтому ток якоря определяется из уравнения или умножив левую и правую часть на I, получим:

,

где - мощность, расходуемая на нагрев, - мощность, подводимая из сети, - мощность, подводимая со стороны вала рабочей машины и преобразуемая в электрическую.

При : .

Из характеристики, рис. 10б видно, что при тормозной момент имеет большое значение, что обеспечивает очень эффективное торможение.

Динамическое торможение осуществляют отключением якорной цепи от сети и замыканием на сопротивление. При таком включении двигатель работает как генератор, нагруженный на R, и развивает тормозной момент, направленный против движения. Механическая характеристика определяется уравнением, которое выводится из основного уравнения движения при

Тормозной момент растет с уменьшением R.

При спуске груза, когда тормозной момент уравновешивает активный статический момент при уменьшении R уменьшается и, наоборот, при увеличении R растет . Характеристики динамического режима торможения располагаются в I квадранте, рис 10,в.

3.5 Расчет сопротивлений тормозного реостата.

Пример: Рассчитать сопротивления тормозных реостатов для двигателя с параметрами:

= 42 кВт, = 220В, = 1500 об/мин, = 217 А.

Определим R динамического торможения, если = 1540 об/мин, = 1.57 А, = 1,32.

Определим R торможения противовключением:

.

3.7 Расчетные задания

Контрольные задания выполняются студентами в течение двух семестров в период самостоятельного изучения разделов дисциплины. При изучении разделов «Основы ЭЛЕКТРОПРИВОДА» и «Электроснабжение» выполняется соответственно два и четыре задания. Данные, необходимые для выполнения заданий, приводятся в таблицах. Все расчёты должны быть выполнены в системе единиц СИ.

Графическая часть работ должна быть выполнена в соответствии с требованиями ЕСКД, условные изображения на электрических схемах в соответствии с требованиями ГОСТ 2.755-74.

Номера заданий выбираются по двум последним цифрам учебного шифра студента по таблицам №7,№8,№9 приложения.

Расчетное задание №1.

Используя приведённые в таблице №7 данные о скорости вращения рабочей машины и моменте статического сопротивления, оказываемого её движению, необходимо выбрать двигатель постоянного тока из таблицы №8 и рассчитать для двигателя по паспортным характеристикам данные, необходимые для построения естественной механической характеристики построения пусковой диаграммы и характеристик тормозных режимов(генераторного, динамического и торможения противовключением).

Если при выборе двигателя его скорость не будет совпадать с заданной скоростью рабочей машины, необходимо между ними ввести редуктор.

1. Рассчитать среднее значение момента статического сопротивления М_с.ср.

М_с.ср = М₁×ti+ M₂×t₂ + .... + M_n×t_n/t₁ + t₂ + ... +t_n

2. По среднему моменту М_с.ср. и скорости вращения рабочего механизма w_рм с учётом КПД редуктора h рассчитать потребную мощность двигателя Р_дв.

Р_дв= М_с.ср×w_рм/h×10³,

где h - КПД редуктора (принимать равным 0,96).

3. По полученной мощности из справочных данных табл.8 выбрать двигатель с номинальной мощностью Р_н, кВт, причём Р_н>Р_дв. У выбранного двигателя номинальная скорость вращениями w_н должна максимально (для уменьшения передаточного числа редуктора) приближаться к скорости рабочего механизма.

Таким образом (метод среднего момента или эквивалентного момента) выбирается двигатель для продолжительного режима работы.

4. Дать краткое описание выбора мощности двигателя при кратковременном, повторно-кратковременном режимах.

5. Рассчитать по паспортным данным выбранного двигателя естественную механическую характеристику.

6. Построить пусковую диаграмму двигателя (число ступней при пуске принимать равным 3-4).

7. Рассчитать сопротивление секций пускового реостата. Привести схему пуска и описание.

8. Привести М_с.ср к валу двигателя и определить установившуюся скорость двигателя на естественной характеристике.

М'_с = М_с.ср/h×i,

где i - передаточное отношение редуктора.

i = w_н/w_рм

9. По уравнению механической характеристики рассчитать и построить характеристику режима генераторного торможения с отдачей энергии в сеть.

10. Рассчитать и построить характеристику режима динамического торможения . Добавочное сопротивление в цепи якоря принимать равным 3 . Полное сопротивление якоря цепи :

R =

11.Рассчитать и построить характеристику режима противовключения. Добавочное сопротивление в режиме противовключения принять:

Начертить характеристику режима генераторного торможения, характеристику режима противовключения. Все характеристики изобразить в одних осях .

Графическая часть изображается карандашом на миллиметровой бумаге (кроме электрических схем). Цифровое обозначение откладываемых величин на осях абсцисс и ординат выносить через 30 мм. Работу выполнить в школьной тетради с разлиновкой в клетку. На титульном листе указывается фамилия, имя, отчество, учебный шифр.

4. Электромеханические свойства асинхронных электродвигателей

4.1 Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

На горных предприятиях наиболее широко применяются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Для привода мощных механизмов и передвижных машин применяют двигатели с фазным ротором.

Достоинства асинхронных электродвигателей (АД) – простота устройства, надежность, экономичность. Недостатки – сложность регулирования ω, квадратичная зависимость М_к от U (М_к – U²), плохие пусковые характеристики, небольшой пусковой момент при большем пусковом токе I_пуск.

Работа АД основана на принципе взаимодействия вращающего магнитного поля статора с обмотками ротора. Скорость вращения магнитного поля статора равна синхронной и определяется уравнением: , рад/с или , об/мин,

где ƒ – частота питающей сети, ρ – число пар полюсов,  – угловая скорость, n – частота вращения.

Вращающееся магнитное поле, пересекая обмотки статора и ротора, индуктируют в них ЭДС – ЭДС ротора создает в проводах ротора ток, который взаимодействует с полем статора, вызывает электромагнитный момент, действующий по направлению вращения поля. Скорость вращения ротора несколько меньше скорости вращения поля статора. Отношение разности этих скоростей к скорости называется скольжением S.

или .

S зависит от потерь в обмотках ротора. Чем больше нагрузка, тем больше S, так как растет ток обмоток ротора.

Вращающий момент, развиваемый электродвигателем, зависит от активной составляющей тока ротора I_р.а. и определяется из равенства:

При критической величине скольжения S_кр ток I_р.а. достигает максимума и при дальнейшем росте скольжения ток I_р.а. уменьшается, следовательно, уменьшается и вращающий момент М_g несмотря на рост тока I_р.а.

Зависимость М_{g =} ƒ(S) определяется уравнением

берется из паспортных данных электродвигателя, определяется из уравнения . Здесь - перегрузочная способность, получена из предыдущих уравнений при значении .

Пример 1:

Построим естественную механическую характеристику для асинхронного двигателя с параметрами P_н = 30 кВт, U_н = 380В, n_н =1460 об/мин, λ = 2,2.

;

;

;

Зададимся различными значениям S в уравнении