Поясните, как производится торможение асинхронного двигателя при самовозбуждении. Приведите схемы и статические характеристики

Поясните, как производится динамическое торможение электропривода с асинхронным двигателем. Приведите схему и статические характеристики.

Динамическое торможение. Для осуществления этого режима обмотка статора АД отключается от сети переменного тока и подключается к источнику постоянного тока, а цепь ротора при этом замыкается накоротко или на добавочные резисторы (рисунок 3.21).

Рисунок 3.21 – Динамическое торможение АД

Постоянный ток, протекая по обмоткам статора, создает неподвижное в пространстве магнитное поле. При вращении ротора в нем наводится ЭДС, под действием которой в обмотке ротора протекает ток, создающий магнитный поток, также неподвижный в пространстве. Взаимодействие тока ротора с результирующим магнитным полем АД создает на валу двигателя тормозной момент. При этом механическая энергия ротора и связанного с ним производственного механизма будет преобразовываться двигателем в электроэнергию и рассеиваться виде тепла в цепи ротора.

. Основано на том, что после отключения АД от сети его магнитное поле затухает не мгновенно, а в течение некоторого интервала времени. За счет энергии этого поля и использования специальных схем включения АД можно осуществить его возбуждение и реализовать тормозной режим. На практике нашли применение два вида торможения АД при самовозбуждении – конденсаторное и магнитное.

При конденсаторном торможении возбуждение АД осуществляется за счет конденсаторов, подключаемых к статору наглухо (постоянно) или с помощью дополнительных контакторов (рисунок 3.22).

Рисунок 3.22 – Схема (а) и характеристики (б) при конденсаторном торможении АД

Магнитное торможение может быть реализовано после отключения контактором КМ1 статора АД от сети путем замыкания его выводов накоротко с помощью контакторов КМ2 и КМ3 (рисунок 3.23).

Рисунок 3.23 – Магнитное торможение АД

За счет запасенной в двигателе электромагнитной энергии осуществляется возбуждение двигателя и на его валу создается тормозной момент. Особенностью данного вида торможения является его быстротечность, определяемая небольшим временем затухания магнитного поля двигателя. Несмотря на это, возникающие тормозные моменты достаточно велики и обеспечивают интенсивное торможение АД.

Решение практических заданий
к аккредитации по дисциплине «Основы электропривода»

для специальности 2-53 01 05 «Автоматизированные электроприводы»

1 Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения рассчитать сопротивления ступеней 2х-ступенчатого пускового реостата. Данные двигателя: Р_НОМ = 4 кВт, U_НОМ = 220 В, R_Я = 0,4 Ом, КПД_НОМ = 0,8.

Решение:

где i изменяется от 1 до m. По условию m=2

Рассчитываем номинальный ток якоря:

Определяем пусковой ток двигателя:

I₁= 2.5I_Н = 2,5· 22,7= 56,75 А

Рассчитываем кратность пускового тока к току переключения:

Сопротивление i -ой ступени пускового реостата определяется по формуле:

где i изменяется от 1 до m.

R₁ = 0.4·3.11⁰ · (3.11-1) = 0.844 Ом

R₂ = 0.4·3.11¹ · (3.11-1) = 2.21 Ом

Общее сопротивление пускового реостата:

RΣ = R₁ + R₂ = 0,844 + 2,21 = 3,054 Ом

2 Определить угловую скорость двигателя постоянного тока независимого возбуждения, работающего с магнитным потоком Ф и активным моментом нагрузки Мс на валу двигателя. Данные двигателя: Р_НОМ = 4 кВт, U_НОМ = 220 В, R_Я = 0,4 Ом, КПД_НОМ = 0,8, n_НОМ = 1000 об/мин, Ф = 0,7 Ф_НОМ, Мс = 0,9 М_НОМ.

Решение:

Рассчитываем номинальный ток якоря:

Определяем номинальную скорость двигателя:

Рассчитываем kФ_Н

По условию kФ = 0,7 kФ_Н

kФ = 0,7 · 2,01 = 1,4 В·с/рад

Определяем номинальный момент двигателя

Находим момент нагрузки на валу двигателя

М_с = 0,9·М_н = 0,9·38,2=34,38 Н·м

Скорость при заданной нагрузке и уменьшенном магнитном потоке

3 Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения методом пропорций определить сопротивление резистора в цепи якоря, включение которого обеспечит прохождение искусственной характеристики через точку с координатами ω_И и М_И. Данные двигателя: Р_НОМ = 8 кВт, U_НОМ = 220 В, n_НОМ = 2240 об/мин, R_Я = 0,3 Ом, КПД_НОМ = 0,865, ω_И = 180 рад/с, М_И = 30 Н ·м.

Решение:

Рассчитываем номинальный ток якоря:

Определяем номинальную скорость двигателя:

Рассчитываем kФ_Н

Определяем скорость идеального холостого хода:

Рассчитываем статический перепад скорости на искусственной характеристике:

Рассчитываем статический перепад скорости на естественной характеристике:

Определяем сопротивление резистора в цепи якоря

4 Рассчитать сопротивление резистора, включенного в цепь ротора асинхронного двигателя, чтобы при номинальном вращающем моменте частота вращения равнялась n_И. Данные двигателя: U_2Н = 179 В, I_2Н = 41 А, n_И = 600 об/мин, 2р = 6, f₁ =50 Гц, n_НОМ = 950 об/мин.

Решение:

Определяем частоту вращения магнитного поля статора:

Определяем номинальное скольжение:

Активное сопротивление ротора:

Скольжение на искусственной характеристике:

Т.к. двигатель на естественной характеристике работает при номинальном моменте, то S_Е = S_Н. Определяем сопротивление резистора в цепи ротора:

5 По паспортным данным асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором определить его критический момент при снижении напряжения питающей сети до значения U₁. Данные двигателя: U_1Н = 380 В, U₁ = 0,8U_1Н, Р_НОМ = 11 кВт, ω₀ = 104,7 рад/с, S _Н = 0,03, М_К/М_Н = 2,2.

Решение:

Определяем номинальную скорость двигателя:

Определяем номинальный момент двигателя

Критический момент двигателя:

U₁=0,8U_1H = 0,8 · 380 = 304 В

, откуда

6 Определить перегрузочную способность асинхронного двигателя при снижении напряжения питающей сети до значения U₁. Данные двигателя: U_1Н = 380 В, U₁ = 0,9U_1Н, Р_НОМ = 1,5 кВт, ω₀ = 157 рад/с, S _Н = 0,06, М_К/М_Н = 2,2.

Решение:

Определяем номинальную скорость двигателя:

Определяем номинальный момент двигателя

Критический момент двигателя:

U₁=0,9U_1H = 0,9 · 380 = 342 В

, откуда

7 Для заданного асинхронного двигателя определить напряжение сети, при котором его критический момент понизится до номинального момента. Данные двигателя: U_1Н = 380 В,
Р_НОМ = 75 кВт, ω₀ = 104,7 рад/с, S _Н = 0,02, М_К/М_Н = 1,9.

Решение:

Определяем номинальную скорость двигателя:

Определяем номинальный момент двигателя

Критический момент двигателя:

, откуда

По условию

8 Построить нагрузочную диаграмму механизма и рассчитать мощность двигателя, который работает в режиме S1 с переменной нагрузкой по заданному циклу. Данные двигателя: М₁ = 30 Н ·м, t₁ = 30 мин, М₂ = 40 Н ·м, t₂ = 20 мин, М₃ = 20 Н ·м, t₃ = 40 мин, n_НОМ = 1000 об/мин.

Решение:

Строим нагрузочную диаграмму:

Номинальная мощность двигателя рассчитывается по формуле:

Рассчитаем время цикла, в продолжительном режиме оно определяется:

Рассчитаем эквивалентный статический момент:

Определяем номинальную скорость двигателя:

Рассчитаем номинальную мощность двигателя, приняв коэффициент запаса по мощности k = 1,08:

9 Построить нагрузочную диаграмму механизма и рассчитать мощность двигателя, который работает в режиме S3 с переменной нагрузкой по заданному циклу. Стандартная продолжительность включения двигателя ПВ_СТ равна 60%. Данные двигателя: М₁ = 100 Н ·м, t₁ = 3 мин, М₂ = 50 Н ·м, t₂ = 2 мин, М₃ = 0, t₃ = 4 мин, n_НОМ = 1500 об/мин.

Решение:

Строим нагрузочную диаграмму:

Номинальная мощность двигателя рассчитывается по формуле:

Рассчитаем время цикла, в повторно-кратковременном режиме оно определяется:

Рассчитаем время работы

Определим продолжительность включения двигателя при работе в заданном цикле:

Рассчитаем эквивалентный статический момент, в этом режиме он рассчитывается только за рабочее время без учета пауз:

Приводим эквивалентный статический момент к заданной стандартной продолжительности включения:

Определяем номинальную скорость двигателя:

Рассчитаем номинальную мощность двигателя, приняв коэффициент запаса по мощности k = 1,08:

10 Для асинхронного двигателя с фазным ротором рассчитать сопротивление ступеней 2х-ступенчатого пускового реостата. Данные двигателя: Р_НОМ = 3,7 кВт, n_НОМ = 900 об/мин, U_2Н = 190 В, I_2Н = 13,8 А, М_К = 85 Н ·м, m = 2, n₀ = 1000 об/мин.

Решение:

Сопротивления ступеней пускового реостата рассчитываем по формуле:

Определяем номинальную скорость двигателя:

Определяем номинальный момент двигателя

Определяем номинальное скольжение:

Принимаем пусковой момент двигателя из условия:

Кратность пускового момента к моменту переключения:

Активное сопротивление ротора:

Рассчитываем сопротивления двух ступеней пускового реостата по формуле:

Дата добавления: 2015-04-24