Двигатели серии 4А с фазным ротором.

Двигатели с фазным ротором 4АК и 4АНК предназначены для приводов механизмов с тяжелыми условиями пуска, либо требующих дискретного или планового регулирования частоты вращения. Двигатели выпускаются закрытые, обдуваемые (степень защиты IP44) и защищенные – IP23.

Высоты осей вращения для машин IP44 – 160-250 мм, для машин IP23 – 160-335 мм. Диапазон мощностей 5,5 – 400кВт. Статоры машин унифицированы с двигателями основного исполнения. Роторы имеют всыпнную двухслойную петлевую обмотку при Н=160-200 мм; для машин большей мощности (Н=225-355 мм) – стержневую двухслойную обмотку. Обмотка ротора соединяется в звезду, ее концы присоединяются к контактным кольцам. Буква К в обозначении означает наличие фазного ротора с контактными кольцами.

Двигатели мощностью от 0,55кВт до 200кВт изготавливают на напряжение 220/380 и 380/360В. Схема соединения обмоток статора

РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

3.1. При построении механических и регулированных характеристик двигателя независимого возбуждения следует использовать уравнение «вход-выход» двигателя:

 

, (1)

 

где (в системе единиц СИ)

р, N, 2а – соответственно число пар полюсов, общее число проводников обмотки якоря, число параллельных ветвей обмотки;

U_я - напряжение якоря, М_д – вращающий электромагнитный момент, R_яц - активное сопротивление якорной цепи, которое следует рассчитывать с учетом нагрева обмотки по формуле:

 

(2)

 

где R_д.п. – сопротивление дополнительных полюсов

=1,32 температурный коэффициент приведения сопротивления к расчетной температуре: .

3.2. Для построения пусковой механической характеристики двигателя независимого возбуждения определяют максимальное значение пускового момента, исходя из перегрузочной способности по току ():

(3)

 

Минимальное значение пускового момента М_{п min}, подбирают так, чтобы пуск двигателя происходил в (3÷4) ступени (рис.1). Рассчитывают сопротивление ступеней пускового реостата графо-аналитическим методом (рис.1) Определяют номинальное сопротивление двигателя

 

. (4)

 

Этому сопротивлению соответствует отрезок ад на рис. 1. Сопротивление ступеней реостата определяют из соотношений:

 

; ; ; . Полное сопротивление пускового реостата: .

 

Рис. 1. Пусковые характеристики двигателя независимого возбуждения.

 

 

Рис. 2. Зависимость момента и скорости от тока i якоря двигателя последовательного возбуждения в относительных единицах: ; ; ; .

 

 

3.3. Для линеаризованной зависимости между потоком и током якоря и неучете насыщения магнитной системы уравнения «вход-выход» двигателя последовательного возбуждения имеет вид:

(5)

По уравнению (5) следует построить естественную механическую (ЕМ) и регулировочную характеристику двигателя последовательного возбуждения, которые дают лишь общее представление взаимосвязи между скоростью, моментом и напряжением.

Реальные естественную (ЕМ) и реостатную механические характеристики можно построить с помощью универсальных характеристик в относительных единицах, приведенных на рис. 1 для заданных в табл. 2 типов двигателей, используя уравнение «вход-выход» в относительных единицах:

 

, (6)

 

где (см. (2) и (4)); ; ; ; ;

 

- значение скорости на естественной характеристике ЕМ;

- сопротивление обмотки возбуждения;

- сопротивление реостата.

Механические характеристики в режиме динамического торможения построить для схемы с независимым возбуждением, включив обмотку возбуждения через добавочное сопротивление, величину которого следует рассчитать, при номинальном напряжении питания.

 

3.4. Пусковую механическую характеристику двигателя последовательного возбуждения следует строить – графо-аналитическим способом (рис.3). Число ступеней пускового реостата должно быть равно (3÷4). Максимальное значение пускового момента выбирают, исходя из допустимой перегрузочной способности двигателя:

 

(7)

где - коэффициент перегрузки по току.

 

 

Рис. 3. Пусковые характеристики двигателя последовательного возбуждения.

 

 

Минимальное значение пускового момента подбирают графически. В начале строят естественную механическую характеристику ЕМ (рис.3). Для момента по ЕМ характеристике находят скорость и откладывают тg влево от оси ординат на расстоянии, равном в соответствии с выбранным масштабом внутреннему сопротивлению двигателя: По оси абсцисс влево откладывают отрезок , соответствующий в том же масштабе сопротивлению и проводят линию аg.

Задаваясь несколькими значениями минимального пускового момента

, строят линию mh. Отрезок 0m в масштабе равен сопротивлению . Построив ломанную линию a b c d e f g (пунктир), получают пусковую характеристику двигателя. Отрезки bc, de, fg в масштабе соответствуют сопротивлениям реостата , , .

3.5. Для выполнения задания по п.п. 2.3.1., 2.3.2. следует использовать известные соотношения [1,2] для 3-х фазных асинхронных двигателей:

 

- формула Клосса; (8)

 

- скорость вращения ротора; (9)

 

- номинальное скольжение; (10)

 

- скорость вращения магнитного поля; (11)

 

p – число пар полюсов обмотки статора; (12)

 

- максимальный (критический) момент; (13)

 

- критическое скольжение; (14)

 

- реактивное сопротивление короткого замыкания;

(15)

 

- номинальное сопротивление ротора; (16)

 

- активное сопротивление обмотки статора; (17)

 

- приведенные активное и реактивное сопротивление обмотки ротора; (18)

 

- коэффициент трансформации; (19)

 

- номинальный момент двигателя. (20)

 

Построение механических характеристик двигателя провести по точкам скольжение S изменять в пределах от 0 до 1 с дискретностью 0,1. Результаты вычислений по соотношению (8) свести в таблицу. При пониженном напряжении питания следует пересчитать значение момента в нескольких точках: , где - значение момента на ЕМ характеристике при номинальном напряжении. По полученным данным в тех же осях построить механическую характеристику двигателя.

3.6. Построение пусковой механической характеристики двигателя и расчет сопротивлений пускового реостата следует выполнить графоаналитическим способом (рис.4)

Рис. 4 Пусковая механическая характеристика асинхронного двигателя

Максимальный пусковой момент принять равным (0,8 ÷ 0,9) . Построив естественную механическую характеристику (ЕМ), через точки и провести перпендикуляры соответственно к оси абсцисс и ординат. Задаваясь несколькими значениями , построить линию переключения bд и kg, параллельно оси ординат. Через точки а и b провести прямую at. Т. t является центром, из которого исходят прямые tc, te, tд. Отрезки gh, ef, cd являются участками реостатных механических характеристик двигателя. Сопротивления пускового реостата определяют из следующих соотношений: ; ; ; - полное сопротивление пускового реостата. Для найденных сопротивлений в тех же осях построить искусственные механические характеристики в диапазоне скольжений от 0 до 1. Расчетные данные привести в таблице.

3.7. Расчет и построение разгонной пусковой характеристики (п.п. 2.1.5 и 2.2.4) проводится с помощью уравнений динамики для двигателей постоянного тока:

 

 

где , - суммарные значения индуктивности и активного сопротивления контура якоря при пуске двигателя.

При этом предполагается при пуске двигателя неизменными напряжение U, момент сопротивления и магнитный поток .

При расчете разгонной пусковой характеристики 3-х фазного асинхронного двигателя инерционностью электромагнитных процессов в обмотках статора и ротора пренебречь. В этом случае динамика асинхронного привода описывается уравнением (2.2), где зависимость момента от скорости в зоне пуска (рис. 4) считается линейной функцией вида:

(23)

 

Зависимости (21)÷(23) позволяют определить полное время разгона до установившейся скорости () и время торможения до полной остановки при динамическом торможении двигателей независимого и последовательного возбуждения, а также торможение противовключением асинхронного двигателя.

3.8. Принципиальная схема ЛКР должна обеспечивать следующие режимы работы двигателей:

- автоматический пуск и торможение;

- изменение направления вращения;

- задание постоянства скорости при номинальном моменте: , , , .

Следует также предусмотреть защиту схемы от короткого замыкания и перегрузок по току (моменту).

В схеме должны быть обозначены все элементы, приведена спецификация и дано описание ее работы.

В приложении приведены различные типы и характеристики пуско-регулирующей аппаратуры [3]: командоаппараты, командоконтроллеры, кнопки, выключатели, переключатели, трехполюсные рубильники, плавкие вставки предохранителей, контакторы, магнитные пускатели, автоматические выключатели, реле тока и напряжения, реле – контакторы, реле автоматики, реле времени, герконы.

 

ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Пояснительная записка оформляется на листах формата А4. Материал разделяется на разделы и подразделы, имеющие порядковые номера. Все страницы записки, включая рисунки и таблицы нумеруются. Номер страницы проставляется вверху посередине. Формулы и расчетные соотношения нумеруют, проставляя номер с правой стороны в круглых скобках. Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулы и расчетные соотношения, расшифровывают, начиная с новой строки после слова «где».

Все расчеты выполняются в международной системе единиц измерения (СИ). Условные графические и буквенные обозначения в схеме должны соответствовать требованиям ГОСТ.

На титульном листе пояснительной записки указывается:

- наименование университета и кафедры;

- тема курсового проекта;

- номер варианта;

- фамилия и инициалы студента;

- внизу – дата выполнения работы.

Следующая после титульного листа страница должна содержать исходные данные и задание на курсовой проект.

В конце пояснительной записки приводится список использованной литературы.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ