31305

Методичні вказівки до виконання контольних і розрахункових завданнь з курсу “Теорія електропривода”

Книга

Энергетика

Сумісна робота двигуна і робочої машини. Вираз характеристик двигуна у відносних одиницях. Гальмівні режими роботи двигуна: а з віддачею енергії в мережу рекуперативне гальмування; б режим противмикання; в режим електродинамічного гальмування. Механічні характеристики і регулювання швидкості двигуна при шунтуванні якоря.

Украинкский

2013-08-28

725.5 KB

6 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

І КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ЩОДО  ВИКОНАННЯ  КОНТРОЛЬНИХ  І  РОЗРАХУНКОВИХ

ЗАВДАНЬ З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА

ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ТА ЗАОЧНОЇ ФОРМ НАВЧАННЯ

ЗІ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ:

6.092200 - «ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТА ЕЛЕКТРОПРИВОД»

(У ТОМУ ЧИСЛІ СКОРОЧЕНИЙ ТЕРМІН НАВЧАННЯ),

6.000000 - «ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МЕНЕДЖМЕНТ»,

6.092200 - «ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ЕНЕРГОЄМНИХ ВИРОБНИЦТВ»

(У ТОМУ ЧИСЛІ СКОРОЧЕНИЙ ТЕРМІН НАВЧАННЯ),

6.092200 – «ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ І АПАРАТИ»

КРЕМЕНЧУК 2007

Методичні вказівки до виконання контольних і розрахункових завданнь з курсу “Теорія електропривода” для студентів денної та заочної форм навчання зі спеціальностей 6.092200 «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод» (у тому числі скорочений термін навчання), 6.000000 - «Енергетичний менеджмент», 6.092200 - «Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв» (у тому числі скорочений термін навчання), 6.092200 – «Електричні машини і апарати»

Укладачі: проф. Д. Й. Родькін,

проф. О. П.Чорний,

ст. викл. О. І. Зубова,

доц. А. П. Калінов

Рецензент доц. Т.В. Коренькова

Кафедра САУЕ

Затверджено методичною радою КДПУ

Протокол №___ від                 2007р.

Заступник голови методичної ради  доц.. С. А. Сергієнко


ЗМІСТ

Вступ......................................................................................................................4

Рекомендації щодо  оформлення  контрольної  роботи  з  дисципліни

Теорія електропривода.......................................................................................5

Приблизний перелік запитань для самопідготовки...........................................6

Приблизний перелік лабораторних робіт...........................................................11

Контрольне завдання 1.........................................................................................12

Контрольне завдання 2.........................................................................................15

Контрольне завдання 3..........................................................................................19

Список літератури..................................................................................................27

Додаток А...............................................................................................................28



ВСТУП

Сучасна технічна революція передбачає впровадження в промисловість високопродуктивних і ефективних процесів і робочих машин, важливою ланкою яких є система електропривода.

У зв’язку з цим спеціальність 6.09220 “Електромеханічні системи автоматизації та електропривод” покликані готувати інженерні кадри, які повинні сприяти збільшенню енергоозброєння виробництва і проведенню комплексної механізації та автоматизації.

Одним із профілюючих курсів даної спеціальності є “Теорія електропривода”, який забезпечує фундамент для вивчення наступних дисциплін:“Системи керування електроприводами”, “Автоматизо-ваний електропривод типових виробничих механізмів”, ”Автоматизація типових технологічних процесів і установок”.

У результаті вивчення дисципліни студенти повинні:

знати математичний опис, структурні схеми і фізичні властивості механічних частин привода, закономірність електромеханічного перетворення енергії, енергетику електропривода і методи еквівалентування режимів роботи за нагріваням;

уміти розраховувати процеси і показники якості регулювання координат електропривода, при цьому важливо мати навички експерементального аналізу статичних і динамічних характеристик електропривода.

Курс базується на матеріалі попередніх дисціплин: вищої математики, теоритичних основ електротехніки, електричних машин, електронного, мікропроцесорного обладнання та інших.

Розуміння задач, які розвязує електропривод, дозволить сформувати погляд на процес розвитку і вдосконалення системи перетворення енергії, на прогресивні схеми регульованих приводів постійного і змінного струму, які знаходяться в стадії експериментальних досліджень і промислової перевірки. Особлива увага приділяється приводам зі статичними перетворювачами в силових колах, вивченню специфічних явищ і режимів, пов’язаних із застосуванням тиристорних перетворювачів у промисловості.

Вільній орієнтації в перелічених питаннях, умінню користуватися методичним розрахунковим матеріалом, одержанню навичок експериментатора і дослідника слугує теоретичний матеріал, лабораторні роботи, контрольні завдання і курсовий проект з дисціплини.

З курсу “Теорія електропривода” студенти виконують три контрольні роботи, кусовий проект і здають два екзамени. На лабораторні роботи відводиться 16-20 годин.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО  ОФОРМЛЕННЯ  КОНТРОЛЬНОЇ  РОБОТИ  З  ДИСЦИПЛІНИ ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА

Робота повинна бути акуратно виконана на аркушах формату А4 або в окремому зошиті. Приблизний обсяг 20-25 сторінок.

На обкладинці необхідно вказати назву дисципліни, тему контрольної роботи. Прізвище, ім’я та по батькові студента, номер групи, варіант і шифр (номер залікової книжки студента), прізвище, ім’я та по батькові викладача, домашню адресу й телефон студента.

Зразок оформлення обкладинки наведено в додатку Б методичних рекомендацій. На першій сторінці вказується тема контрольної роботи, вихідні дані та план розрахунку. Розрахунки ілюструються структурною схемою та навантажувальними діаграмами. У кінці контрольної роботи наводиться список використаної літератури.

Нижче наведено перелік основних питань, які вивчаються в I та II частинах курсу. Захист контрольної роботи проводиться за графіком, затвердженим деканатом. До здачі екзамену з першої частини дисціплини допускають студентів, які виконали дві перші контрольні роботи, виконали і захистили всі лабораторні роботи I частини курсу. До здачі екзамену з II частини допускають студентів, які виконали всі три контрольні роботи, здали курсовий проект, виконали і захистили лабораторні роботи II частини курсу.


ПРИБЛИЗНИЙ ПЕРЕЛІК ЗАПИТАНЬ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

Частина I

  1.  Поняття електропривода і задачі курсу.
  2.  Механічні характеристики робочих машин.
  3.  Механічні характеристики двигунів і режими їх роботи.
  4.  Сумісна робота двигуна і робочої машини. Статична сталість.
  5.  Рівняння руху електропривода.
  6.  Зведення статичних моментів, махових мас від одної осі обертання до другої.
  7.  Зведення сил і махових мас від поступального руху до обертального.
  8.  Механічні властивості двигунів з незалежним збудженням у рушійному режимі.
  9.  Штучні характеристики:

а) при зміні опору якірного кола;

б) при зміні напруги живлення;

в) при зміні магнітного потоку.

  1.  Вираз характеристик двигуна у відносних одиницях.
  2.  Розрахунок і побудова характеристик за паспортними даними.
  3.  Розрахунок пускового реостата.
  4.  Гальмівні режими роботи двигуна:

а) з віддачею енергії в мережу - рекуперативне гальмування;

б) режим противмикання;

в) режим електродинамічного гальмування.

14. Механічні характеристики і регулювання швидкості двигуна при шунтуванні якоря.

15. Механічні властивості двигунів з послідовним збудженням у рушійному режимі.

  1.  Розрахунок і побудова швидкісних характиристик.
  2.  Побудова механічних характеристик методом перехідної.
  3.  Розрахунок пускового реостата.
  4.   Гальмівні режими роботи двигуна:

 а) режим противмикання;

 б) режим електродинамічного гальмування.

20. Спеціальні схеми вмикання двигуна:

а) при шунтуванні якоря;

б) при шунтуванні обмотки збудження.

21. Механічні властивості двигунів мішаного збудження в рушійному режимі.

  1.  Розрахунок швидкісної та механічної характеристик.
  2.  Сфера застосування двигунів постійного струму.
  3.  Система Г-Д.
  4.  Система Г-Д із зворотними зв’язками:

 а) із зворотнім зв’язком за швидкістю;

б) із зворотнім зв’язком за струмом;

 в) з відсічкою за струмом.

26. Гальмівні режими системи Г-Д.

27. Механічні властивості асинхроних двигунів:

а)швидкісні характеристики;

б) механічні характеристики.

  1.  Штучні характеристики при зміні:

а) активного опору роторного кола;

б) напруги мережі живлення;

в) частоти мережі живлення;

г) активно-індуктивного опору роторного кола;

д) активного опору в колі статора.

  1.  Розрахунок пускового реостата асинхроного двигуна.
  2.  Несиметричні режими роботи асинхроного двигуна.
  3.  Гальмівні режими роботи АД:

а) генераторний режим з віддачею енергії в мережу;

б) режим противмикання;

в) режим електродинамічного гальмування.

  1.  Механічні властивості синхронних двигунів:

а) вираз електромагнітного моменту;

б) кутова характеристика машини;

в) запуск синхронного двигуна;

г) енергетичні показники синхронного двигуна.

  1.  Характеристики двошвидкісних асинхронних двигунів.
  2.  Багатодвигунний електропривод. Загальні положення.
  3.  Дводвигунний привод постійного струму з двигунами незалежного збудження із жорстким з’єднанням валів і паралельним вмиканням якорів.
  4.  Дводвигунний привод постійного струму з двигунами незалежного збудження із жорстким з’єднанням валів і послідовним вмиканням якорів.
  5.  Дводвигунний привод із жорстким звязком валів асинхронних двигунів:

а) з короткозамкненим ротором;

б) з фазним ротором.

  1.  Зрівнювання навантаження дводвигунних електроприводів.
  2.  Електричний вал з робочими зрівнювальними машинами.
  3.  Електричний вал з допоміжними зрівнювальними машинами:

а)асинхронними;

б)синхронними.

Частина II.

  1.  Особливості роботи вентильних перетворювачів у системах електропривода.
  2.  Класифікація вентильного привода постійного струму.
  3.  Реверсивний вентильний привод з активним моментом на валу.
  4.  Вентильний привод з реверсом обмотки збудження.
  5.  Вентильний привод з реверсом обмотки якоря.
  6.  Вентильний привод постійного струму з двома комплектами вентилів.
  7.  Особливості статичних характеристик у системі ТП-Д.
  8.  Імпульсне регулювання напруги.
  9.  Імпульсне регулювання опору.
  10.  Класифікація вентильного привода змінного струму.
  11.  Привод з перетворювачами частоти з безпосереднім звязком.
  12.  Привод з перетворювачами частоти з проміжною ланкою постійного струму.
  13.  Каскадні схеми вмикання асинхронного двигуна. Загальні положення.
  14.  Машинно-вентильний каскад сталої потужності.
  15.  Машинно-вентильний каскад сталого моменту.
  16.  Асинхронно-вентильний каскад.
  17.  Імпульсне регулювання опору в роторному колі АД.
  18.  Вентильний двигун. Запуск вентильного двигуна.
  19.  Перехідні процеси в електроприводі. Загальні положення.
  20.  Рівняння руху електропривода.Аналіз рівняння руху.
  21.  Методи розвязання рівняння руху.
  22.  Аналітичний метод рішення рівняння руху.
  23.  Графоаналітичний метод розвязання рівняння руху.
  24.  Перехідні процеси двигуна з незалежним збудженням:

а) за керуючою дією;

б) за збурюючою дією.

  1.  Розрахунок і побудова кривих перехідного процесу двигуна з незалежним збуденням без урахування електромагнітної сталої часу Те:

а) при спуску двигуна в один ступінь;

б) при реостатному пуску двигуна;

в) при електродинамічному гальмуванні з активним моментом опору;

г) при електродинамічному гальмуванні з реактивним моментом опору;

д) при режимі противмикання і активному моменті опору;

е) при режимі противмикання й реактивному моменті опору;

  1.  Перехідні процеси при прийманні та скиданні навантаження.
  2.  Перехідні процеси з ударним навантаженням.
  3.  Перехідні процеси в системах Г-Д з ТЗ, ТП-Д, АВК, МВК. Загальна структура.
  4.  Особливості перехідних процесів у системі ТП-Д (при лінійній зміні напруги):

а) за керуючою дією;

б) за збурюючою дією;

  1.  Особливості перехідних процесів у системі Г-Д.
  2.  Форсування перехідних процесів у системі Г-Д (схеми форсування).
  3.  Форсування перехідних процесів у системі Г-Д з тиристорним збудженням.
  4.  Перехідні процеси двигуна постійного струму з урахуванням електромагнітної сталої часу силового кола Те:

а) аперіодичні;

б) коливальні.

  1.  Втрати енергії при перехідних процесах двигуна з незалежним збудженням:

а) при пуску;

б) у режимі електродинамічного гальмування;

в) у режимі противмикання;

г) при лінійній зміні напруги.

  1.  Способи зменшення втрат енергії при перехідних процесах.
  2.  Вибір потужності двигунів.Загальні положення.
  3.  Режими роботи двигунів залежно від нагрівання.
  4.  Нагрівання й охолодження двигунів при тривалому режимі роботи.
  5.  Побудова навантажувальних діаграм.
  6.  Вибір потужності двигунів при тривалому режимі роботи:

а) при незмінному навантаженні;

б) метод середніх втрат;

в) метод еквівалентних величин.

  1.  Нагрівання й охолодження двигунів при короткочасному режимі навантаження.
  2.  Вибір потужності двигунів при короткочасному навантаженні.
  3.  Нагрівання й охолодження двигунів при повторно-короткочасному навантаженні.
  4.  Вибір потужності двигунів при повторно-короткочасному навантаженні.
  5.  Визначення допустимого числа вмикань за годину асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.
  6.  Робота електропривода з маховиком і ударним навантаженням.
  7.  Особливості вибору потужності двигунів для регульованного

електропривода.

ПРИБЛИЗНИЙ  ПЕРЕЛІК  ЛАБОРАТОРНИХ  РОБІТ

  1.  Дослідження характеристик двигуна постійного струму незалежного збудження.
  2.  Дослідження характеристик двигуна постійного струму з послідовним збудженням.
  3.  Дослідження характеристик асинхронного двигуна з  фазним ротором.
  4.  Дослідження властивостей двигуна постійного струму  в системі Г-Д.
  5.  Регулювання частоти обертання асинхронного двигуна зміною частоти напруги живлення.
  6.  Дослідження механічних характеристик вентильного  привода постійного струму.
  7.  Регулювання частоти обертання асинхронного двигуна в каскадних схемах.
  8.  Дослідження механічних характеристик дводвигунного електропривода постійного струму зі спільним механічним валом.
  9.  Визначення моменту інерції електропривода методом вільного вибігу.
  10.  Дослідження перехідних процесів у системі Г-Д.
  11.  Експериментальне дослідження нагрівання асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.


КОНТРОЛЬНЕ ЗАВДАННЯ 1

Задача 1

Механізм приводиться двигуном незалежного збудження серії П.220 В.Тип вибрати за останньою цифрою шифру із табл.1

Таблиця 1

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Серія П

112

111

102

101

92

62

71

72

81

82

Рн, кВт

85

75

55

42

32

8

10

14

19

25

 n0, об/хв 

750

750

750

750

750

1000

1000

1000

1000

1000

НЕОБХІДНО:

  1.  Написати повні технічні дані вибраного двигуна, розрахувати пускову діаграму ω=f(М). Відносне значення моменту опору при пуску μ і число ступенів Z вибрати із табл.2 за передостанньою цифрою шифру.

Таблиця 2

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

μ

1,0

1,0

1,0

0,9

0,9

0,9

0,8

0,8

0,7

0,7

z

6

6

6

5

5

5

4

4

3

3

  1.  Розрахувати, побудувати швидкісні та механічні характеристики, визначити величину змінюючого параметра для випадків:

а) ω=0,6ωн Rд=var;

б) ω=0,6ωн U=var;

в) ω=1,2ωн Ф=var.

ПРИМІТКА. Змінюючий параметр повинен забезпечити вказану частоту обертання при моменті опору, заданому в попередньому пункті задачі.

3. Розрахувати, побудувати швидкісну і механічну характеристики при шунтуванні якоря, визначити Rд , який забезпечує жорсткість характеристики ,удвічі більшу за жорсткість характеристики, одержану в пункті 2, і при розрахунковому значенні Rд. Знайти ККД при номінальному моменті.

4. Двигун працює на природній характеристиці при заданому в п.1 моменті опору. Визначити опір і секції противмикання, який забезпечує гальмівний момент, що дорівює двократному номінальному. Для цих самих умов розрахувати опір динамічного гальмування. Розрахувати та побудувати швидкісні і динамічні характеристики.

ПРИМІТКА. Характеристики, одержані в п.п. 2-4, поєднати на окремих графіках ω=(Ι) ω=(M) і дати порівняльну оцінку.

Задача 2

 Вантажопідйомний механізм, кінематична схема якого зображена на рис.1 приводиться в дію двигуном постійного струму, з послідовним збудженням. Дані кінематичної схеми наведені в табл.3, їх вибирають за останньою цифрою шифру.

НЕОБХІДНО:

1. Визначити частоту обертання двигуна, моменти на валах барабана двигуна при підніманні й опусканні повного вантажу.

Таблиця 3

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 G,kH

4.5

3.5

8.2

4.7

5.0

11.0

6.5

25.0

15.0

19.0

Дб,м

0.5

 0.8

1.0

1.3

1.4

1.6

0.9

1.3

1.2

1.4

V, м/с

0.8

1.5

1.08

1.48

1.95

1.48

1.67

1.39

1.48

1.52

 i1=i2

5

6.5

6

6.5

7.5

6.5

5

7.5

6.5

6

Для всіх варіантів: ηδ=0.97; η1=η2=0.96.

2. Визначити потужність на валу двигуна при підніманні та опусканні повного вантажу, вибрати двигун за каталогом серії ДП і визначити зведений до вала двигуна маховий момент і момент інерції механізму.

  1.  Розрахувати і побудувати природну швидкісну і механічну характеристики.
  2.  Розрахувати пускові опори двигуна,побудувати пускову діаграму для заданого числа ступенів Z (вибираються за передостанньою цифрою

шифру із табл.4).

Таблиця 4.

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 Z 

4

2

3

4

2

3

4

2

3

3

  1.  Розрахувати і побудувати штучні швидкісні і механічні характеристики двигуна для одержаних значень опорів пускового реостата.
  2.  Визначити величини опорів, які необхідно ввести в коло якоря двигуна для зниження частоти обертання при номінальному моменті опору до ω=0,5ωн і ω=-0,5ωн, а також розрахувати і побудувати швидкісні та механічні характеристики.
  3.  Визначити величину додаткового опору, який необхідно ввести в коло якоря, щоб при переході в режим динамічного гальмування з самозбудженням гальмівний момент дорівнював двократному номінальному. До переходу в режим динамічного гальмування двигун працював на природній характеристиці при моменті опору, що дорівнює номінальному.
  4.  Розрахувати і побудувати механічні характеристики при шунтуванні якоря опором Rш=0.4Rн. Визначити струм мережі Ім, струм шунта Іш та струм якоря Ія при номінальному моменті, споживану потужність і потужність втрат в опорах. Знайти ККД при номінальному моменті.

Методичні вказівки щодо розвязання задач 1, 2

Задача 1

Розрахунок пускового реостата виконують розрахунковим або графічним способом згідно з /Л1, с.36-40; Л2, с.367-369; Л3,с.72-78; Л7, с.46-55/. При розвязуванні п.п. 2,3,4 можна скористатися /Л3,с.45; Л1, с. 23-25, 522-524;Л2,с.57-59,197-200,229-335/.

Задача 2.

Для визначення зведеного до вала двигуна моменту опору необхідно скласти рівняння балансу потужності двигун – робоча машина / Л3, с.21-25 /. При розв’язуванні решти пунктів задачі можна скористатися /Л3,с.45-51;Л1, с.23-25,522-524; Л2, с.57-59,197-200, 229-235 /.

КОНТРОЛЬНЕ ЗАВДАННЯ 2

Задача 3

Для механізму з вентиляторним моментом використовується асинхронний двигун з фазним ротором. Момент статичного опору механізму залежить від швидкості та описується рівнянням:

Значення номінального моменту механізму Мнmax і nС вибрати за останньою цифрою шифру із табл.5

Коефіцієнт а вибирають з табл.6 за передостанньою цифрою шифру.

Таблиця 5

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Mн,Нм

490

354

265

188

131

94

277

396

540

740

 nс,об/хв

1500

1500

1500

1500

1500

1500

1000

1000

1000

1000

Таблиця 6

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

а

0,09

0,095

0,1

0,11

0,12

0,13

0,12

0,11

0,1

0,09

НЕОБХІДНО:

  1.  Вибрати двигун і виписати його технічні дані.
  2.  Розрахувати і побудувати криву =f(Мс) і природну харектеристику, користуючись спрощеною формулою Клоса.
  3.  Розрахувати і побудувати пускову діаграму з урахуванням характеру навантаження при числі ступенів Z=4. Розрахувати пускові опори.
  4.  Виконати розрахунок і побудову кривої ККД η=f(ω) при вентиляторному характері навантаження і розрахункових значеннях пускового реостата.
  5.  Розрахувати і побудувати характеристики асинхронного двигу-

на при зміні напруги, частоти мережі. Дані взяти із табл.7 за передостанньою цифрою шифру.

         Таблиця 7

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 U/Uн

0.9

0.8

0.85

0.8

0.75

0.7

0.78

1.05

1.1

1.15

 f/fн

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.9

1.1

1.2

1.3

1.4

6. Розрахувати і побудувати механічні характеристики асинхронного двигуна в режимі динамічного гальмування для наступних випадків:

а) при однакових значеннях опорів ротора Rp=Rpн і двох різних значеннях постійного струму в обмотці статора Іп=2Іс.х.; Іп=3Іс.х.

б) при тих самих значеннях постійного струму, але при значенні опору, що дорівнює 0.2Rр.н.

Задача 4

Механізм приводиться в рух двома двигунами постійного струму незалежного збудження при жорсткому з’єднанні валів, якірні кола яких можуть бути ввімкнені паралельно або послідовно.Технічні дані двигунів наведені в табл.8, і їх вибирають за останньою цифрою шифру.

НЕОБХІДНО:

А. Паралельне вмикання якірних кіл двигунів

  1.  За паспортними даними двигунів розрахувати і побудувати їх природні характеристики і спільну при роботі на один вал.
  2.   У коло якоря одного з двигунів уведений додатковий опір Rд=а(Rя+Rд) (коефіцієнт а вибирають за передостаньою цифрою шифру із табл.9), другий працює на природній характеристиці. Побудувати ці характеристики і їх спільну, визначити розподіл струмів і моментів між двигунами при Мс=2Мн графічним і аналітичним способом. Порівняти дані. Що необхідно зробити для рівномірного розподілу навантажень ?
  3.   Виконати те саме, що і в п.2 за умови, що у двигуні, працюючому на природній характеристиці, зменшено магнітний потік на “в”% (коефіцієнт “в” вибирають з табл.9 за передостанньою цифрою шифру). Розподіл струмів і моментів визначити графічно й аналітично для Мс=1.5Мн; Мс=2Мн. У яких режимах при даних моментах навантаження будуть працювати двигуни? Визначити, з якою частотою обертання будуть працювати двигуни при заданих моментах навантаження. Розрахувати відповідні параметри для рівномірного розподілу навантажень.

Таблиця 8 - Технічні дані електродвигунів постійного струму серії П 220В 1500 об/хв., 2Р=4 загально промислового виконання

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тип

П71

П72

П82

П82

П91

П92

П101

П102

П111

П112

Рн,кВт

19

25

32

42

55

75

100

125

160

200

Ін

103

132

166

218

287

381

508

632

809

1000

 н,%

84

86

87.5

87.5

87

89.5

89.5

90

90

91

Rя,10-2Ом

при 20о С

9.12

5.35

5.7

3.44

1.875

0.975

0.955

0.58

0.46

0.338

Rдп,10-2Ом

при 20о С

3.23

2.4

1.8

1.18

0.69

0.41

0.36

0.14

0.178

0.157

Rоз,Ом

при 20о С

76.8

67

95.5

79.2

35.8

31.8

37.8

32.5

28.0

24.0

 GД2,кг.м2

1.4

1.6

2.7

3.1

5.9

7.0

10.3

12.0

20.4

23.0

Таблиця 9

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

a

5

6

7

8

9

10

9

8

7

6

в, %

10

15

20

25

20

15

10

15

20

25

  1.  Для заданого значення Ic=2Iн необхідно одержати частоту обертання ω=0,2ωн трьома способами:

а) уведенням додаткового опору в коло якорів двигунів;

б) один двигун працює у двигунному режимі, другий – у режимі динамічного гальмування;

в) один двигун працює у двигунному режимі, другий – у режимі противмикання.

Визначити графічним і аналітичним способами величини додаткових опорів, які необхідно ввести в якорі обох двигунів, щоб забезпечити їх роботу для вказаних вище висновків.

ПРИМІТКА. Струм якоря двигуна, працюючого у двигунному режимі, вибирає студент самостійно, щоб було зручно одержати необхідний режим.

5. Два асинхронних двигуни з фазним ротором працюють на один вал при жорсткому з’єднанні валів (технічні дані двигунів узяти із задачі 3). Необхідно визначити величини додаткових опорів, щоб при роботі одного двигуна в двигуному режимі на характеристиці, у якої Мп=Мкр, а другого – в динамічного гальмування, одержати швидкість ω=0,2ωн, при М=Мн. Виконати графічні побудови.

Б. Послідовне вмикання якіриіх кіл двигунів

Обидва двигуни працювали на природних характеристиках при Мс=2Мн. У одного із двигунів зменшився магнітний потік на “в”% (див. табл.9). Визначити струм якоря Ія, моменти двигунів М1 і М2, напругу на двигунах U1 і U2, швидкість обертання ω. Виконати графічні побудови. Зробити відповідні висновки.

Методичні вказівки до виконання задачі 3, 4

Щоб вирішити задачу, спочатку необхідно скласти схему заміщення для указаних способів вмикання двигунів і на їх основі записати відповідні рівняння.

КОНТРОЛЬНЕ ЗАВДАННЯ 3

Задача 5

 Привод механізма виканано за системою генератор – двигун (Г-Д) з тиристорним збудженням (ТЗ), структурна схема якої наведена на рис. 2. Технічні дані двигуна взяти із табл.8 задачі 4 за останньою цифрою шифру.

НЕОБХІДНО:

  1.  Розрахувати і вибрати генератор, приводний двигун генератора, тиристорний збуджувач, скласти схему заміщення і визначити основні параметри.
  2.  Розрахувати і побудувати швидкісні та механічні характеристики в розімкненій і замкненій системах регулювання при наступних зворотних зв’язках (ЗЗ):

а) за швидкістю;

б) за струмом;

в) відсічки за струмом.

Дані для розрахунку характеристик у замкнеій системі регулювання взяти із табл.10 за передостанньою цифрою шифру.

  1.  Розрахувати енергетичні показники в розімкненій системі регулювання при Мс=Мн і побудувати графіки η=f(ω).

Таблиця 10

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ЗЗ за ω

Кω

0.5

0.6

0.7

0.8

0.4

0.45

0.55

0.65

0.75

0.85

ЗЗ за І

 ωз

 ωр

0.08

0.1

0.12

0.15

0.11

0.13

0.14

0.09

0.085

0.095

Відсічка

за

струмом

Івідс

 Ін

2.0

1.95

2.15

2.2

2.05

1.9

2.1

2.25

1.9

2.15

Іу

 Івідс

1.05

1.1

1.12

1.13

1.14

1.15

1.16

1.17

1.18

1.2

  1.  Визначити необхідну величину задавальної напруги для одержання

номінальної частоти обертання двигуна при Мс=Мн зі зворотним звязком:

а) за швидкістю;

б) за струмом.

Методичні вказівки щодо розвязання задачі 5

Для побудови характеристик привода необхідно відповідно до структурних схем (рис.3) з урахуванням указанних зворотних зв’язків скласти рівняння електричної рівноваги, розв’язати його відносно частоти обертання двигуна ωдв і відповідно до заданих умов табл.10, розрахувати і побудувати необхідні характеристики.

Наприклад

Рівняння електричної рівноваги для схеми (рис.3, б) буде мати вигляд:

 

де    

Розвязання даного рівняння відносно частоти обертання ωдв дає вираз швидкісної характеристики привода зі зворотним звязком за струмом:

Задача 6

 Механізм приводиться в рух двигуном постійного струму з незалежним збудженням. Технічні дані двигунів серії П; 220В; 1000 об/хв; 2р=4; 2а=2 наведені в табл.11, їх вибирають за останньою цифрою шифру.

Таблиця 11

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тип

П52

П61

П62

П71

П72

П81

П82

П91

П92

П101

Рн,кВт

4.5

6.0

8.0

11.0

14.0

19.0

25.0

32.0

42.0

55.0

Ін

25.2

32.6

43.0

63.0

78.0

105

133

171

219

286

 н,%

81

83.5

85

79.5

81

82

85.5

85

87

87.5

 n об./хв.

372

372

279

297

270

222

286

165

145

111

Rя,10-2Ом

при 20о С

43.2

32

22.6

22.4

17.2

11.0

8.06

5.03

4.01

2.06

На полюс

 Wдп

58

58

48

47

42

34

30

26

24

18

Rдп,10-2Ом

при 20о С

20

17.4

10.2

7.6

6.55

3.46

3.18

1.63

1.45

0.86

На полюс

 Wз

1650

1950

1700

1400

1450

1600

1350

870

1000

950

Rоз,Ом

при 20о С

184

158

136

85

108

96.2

79.2

35.8

48.4

37.8

 GД2,кг.м2

0.4

0.56

0.65

1.4

1.6

2.7

3.1

5.0

7.0

10.3

Характер моменту навантаження взяти із табл.12 за передостанньою цифрою шифру.

Таблиця 12

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Мс

А

А

Р

Р

Р

А

А

Р

Р

А

А - активний; Р - Реактивний.

 НЕОБХІДНО:

1. Розрахувати і побудувати криві перехідного процесу ω=f(t); Ія=f(t) без урахування електромагнітної сталої часу Те для наступних випадків:

а) при пуску двигуна без навантаження і з навантаженням Мс= Мн на повну напругу мережі;

б) при переході двигуна із двигунного режиму (Мс= Мн) у режим

електродинамічного гальмування з додатковим опором, який дорівнює  номінальному;

в) при зміні полярності напруги живлення на якорі для зазначеного в п.б) допоміжного опору;

г) визначити втрати електроенергії на опорах в якірному колі від початку перехідного процесу до 0.95 усталеного значення.

2. Розрахувати і побудувати криві перехідного процесу ω=f(t); Ія=f(t) з урахуванням електромагнітної сталої часу Те для наступних випадків:

а) при пуску двигуна без навантаження і з навантаженням Мс= Мн на повну напругу мережі;

б) для випадку, коли в момент t=0 до вала двигуна, працюючого в режимі холостого ходу при Мс=0, прикладається момент Мс= Мн.

4. Побудувати криві перехідного процесу, якщо до вала двигуна прикладений момент Мс= М0+ М1 .sin(Ωt) , при (Те=0) в заданий момент часу t (початковий стан системи – робота двигуна в режимі холостого ходу). Значення М0, М1, Ω, t узяти із табл.13 за останньою цифрою шифру.

Талиця 13

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 t, с

1.1

2.0

2.2

3.0

0.3

0.0

1.4

1.8

1.0

3.3

М0,Нм

260

118

480

500

400

416

1280

1500

1200

1100

М1,Нм

113

1180

315

860

826

716

610

716

700

480

 Ω

32.5

17.0

6.1

12.1

13.0

17.4

5.0

9.0

8.3

6.8

Методичні вказівки щодо розвязання задачі 6

1. Перед тим, як розраховувати і будувати криві перехідного процесу без урахування  Те, необхідно для заданих умов п.1 розрахувати і побудувати статичні характеристики ω=f(Ія), визначити початкові та кінцеві значення параметрів ωпоч,ωкінц,  Іпочкінц.

Незалежно від характеру перехідного процесу, далі залежності мають вигляд:

де ωпоч , Іпоч - значення швидкості та струму в момент, який наступає безпосередньо за початком перехідного процесу, тобто після зміни умов, які викликали перехідний процес.

де  - електромеханічна стала часу

J,R - значення моменту інерції двигуна й опору силового кола;

ωкінц , Ікінц – значення швидкості та струму, які має двигун по закінченні перехідного процесу.

2. З урахуванням електромагнітної сталої часу передавальна функція за керуючою дією: ;

за збурюючою дією: .

Загальне розв’язання диференціального рівняння, що описує перехідні режими, незалежно від дії, має вигляд:

де P1,Р2 – корені характеристичного рівняння у випадку дійсних коренів;

де α, β - дійсна й уявна частини коренів характеристичного рівняння, якщо корені комплексні.

Коефіцієнти А,В,С,ψ визначаються із початкових умов, які необхідно сформулювати точно і математично коректно. Початкові умови визначаються або аналітичним способом, або із графіків швидкісних характеристих заданих режимів роботи.

3. Для побудови перехідного процесу (п.3) його зображення в операторній формі має вигляд:

Операторне зображення моменту: , звідки:

Орігінал зображення:

Значення знаходиться із умови:

Визначення оригіналу зображення можна також виконати за / Л.8; Л.9 /.

Задача 7

Навантажувальна діаграма циклічно працюючого механізму приведена на рис.4.

На першій ділянці t1 електропривід рівноприскорено розганяється до кутової швидкості, що дорівнює 0.25ωн, на другій ділянці t2 відбувається також рівноприскорений рух до усталеної кутової швидкості ωн.

На ділянці t3 має місце усталений режим, на ділянці t4 відбувається гальмування привода з постійним уповільненням до повної зупинки. Після паузи t5 робочий цикл повторюється.

 Механізм приводиться в дію асинхронним двигуном з фазним ротором. Синхронна частота обертання, величини моментів вибирають із табл.14 за передостанньою цифрою шифру.

Таблиця 14

ВАРІАНТ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

М1,Нм

90

110

130

150

170

180

200

225

250

275

М2,Нм

120

150

175

200

225

250

275

300

325

350

М3,Нм

50

75

100

125

150

125

100

150

100

100

М4,Нм

50

75

100

125

150

175

200

225

250

200

t1, с

1.0

1.5

2.0

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

t2, с

1.5

2.0

2.5

2.5

2.5

3.0

3.0

3.0

3.5

3.5

t3, с

2.0

3.0

4.0

2.0

3.0

4.0

2.0

3.0

4.0

2.0

t4, с

0.5

0.6

0.75

0.5

0.75

0.8

0.9

0.8

0.5

1.0

t5, с

0.8

14.0

1.0

25.0

1.0

50.0

1.2

20.0

2.0

25.0

n,Об/хв

750

750

750

1000

1000

1000

1500

1500

1500

1500

НЕОБХІДНО:

1. Розрахувати і побудувати швидкісну діаграму ω=f(t) електропривода і визначити режим його роботи відносно нагрівання.

2. Визначити необхідну потужність і вибрати асинхронний двигун з фазним ротором:

а) на всіх ділянках діаграми двигун працює з примусовим охолодженням;

б) за час зупинки двигуна система примусового (незалежного) охолодження вимикається;

в) в електроприводі застосовується двигун з самовентиляцією;

3. Перевірити двигун на перевантажувальну здатність.

Методичні вказівки щодо розвязання задачі 7

Для вибору потужності електродвигуна і його перевірки за умовами нагрівання застосовуються методи середніх втрат, еквівалентного струму, моменту,потужності.

У даному випадку доцільно скористатися методом еквівалентного моменту з урахуванням умов охолодження при роботі на зниженій швидкості та зупинці.

У випадку зупинки і вимика системи охолодження погіршення умов охолодження враховується коефіцієнтом , який дорівнює 0.5. Погіршення умов охолодження двигуна з самовентиляцією при роботі на зниженій частоті обертання враховується коефіцієнтом ;

При примусовому охолодженні (вентиляції) погіршення умов відведення тепла не враховується (див.Л.1).

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1.  Андреев М.Г., Сабинин Ю.А.,Основы электропривода. – М., Л.: ГЭИ,1963. –772 с.
  2.  Чиликин М.Г. и др. Основы автоматизированного электропривода. Учебное пособие для вузов. –М.: ”Энергия”,1974. –568 с.
  3.  Миллер Е.В. Основы теории электропривода. –М.:” Высшая школа“,1968. –480 с.
  4.  Хализев Г.П., Серов В.И. Расчет пусковых, тормозных и регулировочных устройств для электродвигателей.” Высшая школа “, 1968. –380 с.
  5.  Ключев В.И. Теория электропривода. Учебник для вузов. -М.:”Энергоатомиздат”, 1985. –560 с.
  6.  Чиликин М.Г. и др. Теория автоматизированого электропривода Учебное пособие для вузов. –М.: ”Энергия”, 1979. –616 с.
  7.  Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. ”Энергия”,.1977.-432 с.
  8.  Дидкин В.А., Прудников А.П. Справочник по операционному исчислению..-М.:” Высшая школа “,1965. –466 с.
  9.  Теулин И.И. Справочник по электрическим переходным процессам. “Радио” 1952. –404 с.

10. Попович М.Г.,Борисюк М.Г.,Гаврилюк В.А. та ін. Теорія електропривода. Підручник. – К.:”Вища школа”,1993.-494 с.


Додаток А

ЗРАЗОК ОФОРМЛЕННЯ ТИТУЛЬНОЇ СТОРІНКИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ І КОМП'ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

КОНТРОЛЬНА РОБОТА №1

З ДИСЦИПЛІНИ  «ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА»

6.092200 - «ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТА ЕЛЕКТРОПРИВОД»

Варіант №  

Виконав:  студент групи

Шифр

Домашня адреса:

Телефон:

Підпис

Перевірив:

Кременчуг 2007


Методичні вказівки до виконання контольних і розрахункових завдань з навчальної дисципліни “Теорія електропривода” для студентів денної та заочної форм навчання зі спеціальностей: – 6.092200 «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод» (у тому числі скорочений термін навчання), 6.000000 – «Енергетичний менеджмент», 6.092200 – «Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв» (у тому числі скорочений термін навчання), 6.092200 – «Електричні машини і апарати».

Укладачі: проф. Д. Й. Родькін,

проф. О. П. Чорний,

старш. викл. О. І. Зубова,

доц. А. П. Калінов

Відповідальний за випуск

Підп. до др.__________. Формат 6084 1/16. Папір тип.Друк ризографія

Ум. друк. арк.________.Наклад___прим. Зам.№___Безкоштовно

Видавничий відділ КДПУ

39614, м.Кременчук, вул. Першотравнева, 20

PAGE 3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29825. Акустика помещений 26.45 KB
  Отражения звука от стен помещения: И источник звука; С слушатель; 1 прямой звук; 2 звук претерпевший одно отражение; 3 после двух отражений; 4 после трех отражений Именно звуковые отражения когда источник звука выключен поддерживают поле и звук не пропадает мгновенно а замирает в течение какогото определенного для данного помещения времени. Такое постепенное замирание звука в помещении иначе послезвучание называется реверберацией. От скорости замирания звука зависит время существования отзвука в помещении так...
29826. Математическое описание дискретных СУ (ДСУ) 373 KB
  Передаточные функции и динамические характеристики ДСУ Импульсная характеристика ДСУ Рекурсивный и нерекурсивный алгоритмы обработки. Будем рассматривать полностью дискретную СУ рис. Xkk=0m yk k=0n рис.2 q=0 i=1 Данный алгоритм принято изображать в виде структурной схемы рис.
29827. Правила преобразования структурных схем 183 KB
  Передаточные функции замкнутой системы управления. Исходная схема системы управления может быть очень сложной. При этом должны сохраняться динамические свойства системы относительно входных и выходных сигналов. Пусть дана структурная схема системы управления: x b y _ Определим передаточную функцию системы по...
29828. Алгебраические критерии устойчивости 115.5 KB
  Алгебраические критерии устойчивости. Частотные критерии устойчивости. Запасы устойчивости СУ. Понятие об областях устойчивости.
29829. Анализ импульсных систем управления 282 KB
  Эквивалентная схема импульсной системы управления. Динамические характеристики разомкнутой системы управления. Эквивалентная схема замкнутой импульсной системы управления. Динамические характеристики замкнутой импульсной системы управления.
29830. Метод корневого годографа 145 KB
  Метод Dразбиения плоскости двух параметров В некоторых случаях критерии устойчивости позволяют проследить влияние параметров на устойчивость системы. Существуют специальные методы построения областей устойчивости. Пусть при некотором  = крит корень характеристического уравнения попадает на мнимую ось тогда при значении крит система находится на границе устойчивости. Если  это коэффициент передачи то при  крит система устойчива  = крит система находится на границе устойчивости  крит система неустойчива.
29831. Селективная инвариантность к степенным воздействиям 193.5 KB
  Условие селективной абсолютной инвариантности: Wf pk = 0 pk k = 1n 4 для всех корней воздействия Если возмущение имеет изображение с полюсами pk а передаточная функция системы на этих полюсах равна 0 то система будет абсолютно инвариантна к этому возмущению. В этом случае И система обладает селективной абсолютной инвариантностью абсолютной т. Говорят что система является астатической относительно ступенчатого возмущения. когда ОПФ имеет двукратный нулевой нуль и система селективно абсолютно...
29832. Условия инвариантности одноконтурных СУ к степенным возмущениям 176.5 KB
  Ошибка системы на гармоническое воздействие иногда называется динамической ошибкой Анализ результата: Если возмущение на объект ступенчатое то тогда можно рассчитать Для ковариантной системы когда выходной сигнал совпадает с заданием Wзамкн0=1. Стандартные типовые законы управления 1 Пзакон 2 Изакон 3 ПИзакон Для селективной абсолютной инвариантности системы по отношению к ступенчатому возмущению на входе объекта необходимо чтоб в законе управления...
29833. Нелинейные СУ 266.5 KB
  Типовые нелинейные звенья и их характеристики. Типовые соединения нелинейных звеньев и их характеристики. Линеаризация статических характеристик методы компенсационных и вибрационных линеаризации...