Тема: «Построение механической характеристики и пусковой диаграммы АД»

П Р А К Т И Ч Е С К А Я Р А Б О Т А № 2

Цели: 1. Закрепить теоретические знания.

2. Научиться строить характеристики АД по номинальным данным.

3. Уметь объяснить работу АД в различных режимах.

4. Научиться строить пусковую диаграмму АД; рассчитывать по ней сопротивления пусковых резисторов.

5. Уметь объяснить работу схемы реостатного пуска АД, увязывая её с пусковой диаграммой.

Краткая теория:

Процессы, происходящие в двигателях переменного тока, сложнее, чем в ДПТ. Характеристики АД являются нелинейными. Для построения естественной механической характеристики используют формулу Клосса:

М(s) = 2М_к/(s/s_к + s_к/s), где

Точное построение характеристики по формуле Клосса трудоёмко. Значительно проще построение верхнего (рабочего) участка характеристики по трём точкам.

Сначала на основании номинальных данных двигателя определяем общие величины:

- синхронную скорость n_о выбираем ближайшую большую n_Н - номинальной скорости выбранного двигателя (из ряда синхронных скоростей):

3000; 1500; 1000; 750; 600; 500... об/мин.;

- номинальное скольжение

s_н = (n_о – n_Н)/ n_о;

- критическое скольжение

s_К = s_Н*(λ + √ λ² – 1);

- номинальный момент, Нм

М_н = 9550*Р_Н/n_Н;

- максимальный (критический) момент, Нм

М_к = λ*М_н;

- скорость, соответствующую моменту М_к, об/мин.

n_К = n_о*(1 – s_К).

Затем через точки Х; Н и К с координатами (0; n_о); (М_н; n_Н) и (М_к; n_К) проводится плавная кривая (через точку К – вертикально) – Рис. 1.

Механическая характеристика АД

n Х Н (М_н; n_Н) верт. линия

 

К (М_к; n_К)

 

0 М Рис. 6

Асинхронный двигатель имеет плохие пусковые свойства: пусковой момент относительно невелик – М_П = (1,2... 1,4)М_Н при значительной величине пускового тока:

I_П = (3... 3,5) I_Н у АД с фазным ротором и

I_П = (5... 7) I_Н у короткозамкнутого АД.

Часто применяемым для двигателей средней и малой мощности способом пуска является реостатный пуск. Для ограничения пускового тока (и, одновременно, увеличения пускового момента) в роторные цепи АД (в три фазы) включают несколько ступеней пусковых резисторов (R1 и R2 на Рис.2). Эти резисторы в процессе разгона постепенно закорачивают (шунтируют) своими силовыми контактами контакторы КМ2 и КМ3. Управление контакторами осуществляется, как правило, автоматически.

При этом двигатель, разгоняясь, работает поочерёдно на характеристиках с R1 и R2, затем – только с R2, в конце – на естественной – Рис. 3.

 

Схема пуска (в 2 ступени) Пусковая диаграмма (начало построения)

 

КМ1 n, об/мин.

n₀

М

Н ест. Х

М Б А

Г В М_К

КМ3

R2

КМ2Д

R1

ж

0 М₂ М₁ М,

Рис. 2 Рис. 3

Для решения вопросов о количестве ступеней пусковых резисторов и их сопротивлении на основании естественной характеристики строят пусковую диаграмму.

Для построения пусковой диаграммы вначале вычисляем максимальный (М₁) и переключающий (М₂) моменты, Нм

М₁ = (0,8... 0,85)* М_К;

М₂ = (1,1... 1,4)* М_Н

Проводим соответствующие вертикальные линии на графике (Рис. 7). Из точки А (на пересечении естественной характеристики с линией М₁) проводим влево горизонтальную линию Б ← А до точки Б (на пересечении с линией М₂).

Из точки n₀ через точку Б проводим прямую (реостатную характеристику) n₀ → Б → В до точки В (на пересечении с линией М₁) и т. д.

Последняя (нижняя) характеристика должна пройти через точку ж. Допустима неточность ± 5 мм в любую сторону.

Если отклонение превышает ± 5 мм, необходимо немного увеличить величину М₂ и повторить построения, начиная с точки А.

Число ступеней пуска (резисторов в каждой фазе) равно числу реостатных характеристик. Сопротивления резисторов, например, для трёх ступеней:

R₃ = r_р * (А-В)/(Х-А); R₂ = r_р * (В-Д)/(Х-А); R₁ = r_р * (Д-Ж)/(Х-А),

где (А-В); (Х-А); (В-Д) и (Д-Ж) – длины отрезков в мм.

 

 

Задание:

1. Переписать из Таблицы данные двигателя для своего варианта (по № в журнале).

2. Заготовить координатные оси n – M размером не менее 100 х 100 мм².

3. Рассчитать величины: n₀; s_Н; s_К; М_Н; М_К; n_К.

4. Через точки Х (0; n_о); Н (М_н; n_Н) и К (М_к; n_К) проводится верхний участок характеристики.

5. Рассчитать величины М₁ и М₂.

6. Провести вертикальные линии М₁ и М₂ на графике.

7. Выполнить построения: А → Б → В → Г….→ ж.

8. Определить число реостатных характеристик и рассчитать сопротивления пусковых резисторов.

9. Изобразить схему пуска, соответствующую полученной диаграмме.

 

Данные асинхронных двигателей с фазным ротором

Таблица 1 U_Н = 380 В; ПВ_Н=25%

Вариант	Тип	Рн, кВт	nН, об/мин.	λ	IC Н, А	IР Н, А	rP, Ом	J, кг*м2	K,
	МТ-31-6			3,1	28,4	35,4	0,132	0,262	1,3
	МТ-51-8			3,0	56,5	70,5	0,0496	1,1	1,1
	МТ-52-8			3,0	71,6	74,3	0,0593	1,42	0,9
	МТН512-8			3,0			0,091	5,7	0,7
	МТ-21-6			2,9	14,9	20,6	0,24	0,1025	0,65
	МТН311-8			2,0	26,1		0,498	1,1	0,75
	МТН411-8			2,5			0,125	2,15	0,85
	МТН411-6			3,0			0,08	2,0	1,25
	МТН412-6			3,1			0,059	2,7	0,95
	МТН112-6	5,3		2,0	15,3		0,603	0,27	1,15
	МТ-41-8			2,9	30,8	46,7	0,0835	0,465	1,0
	МТН312-8			2,5	34,7		0,13	1,25	1,2
	МТ-62-10			3,2			0,0280	4,37	1,05
	МТF112-6	5,8		2,4			0,5	0,27	0,9
	МТ-42-8			3,0	42,5	46,3	0,105	0,675	0,8
	МТ-61-10			3,3	80,0		0,0225	3,25	1,3
	МТ-22-6	7,5		2,8	20,9	21,6	0,29	0,142	1,1
	МТМ611-10			3,0			0,0255	4,25	0,9
	МТН211-6	8,2		2,0	24,6		0,466	0,46	0,7
-20	МТН311-6			2,5			0,124	0,9	0,65
	МТН312-6	17,5		2,4			0,125	1,25	0,75
	МТН511-8			2,3			0,124	4,3	0,85
	МТН412-8			2,5			0,102	3,0	1,25
	МТМ612-10			2,8			0,0313	5,25	0,95
	МТ-63-10			2,9			0,0332	5,5	1,15
	МТН612-10			2,6			0,033		1,0
	МТ-71-10			3,3			0,0266		1,2
	МТН613-10			2,1			0,0384		1,05
	МТ-61-10			3,3	80,0		0,0225	3,25	0,9
	МТ-42-8			3,0	42,5	46,3	0,105	0,675	0,8
	МТ-31-8	7,5		2,6	21,2	28,0	0,211	0,262	0,85
	МТВ-31-6			2,8	28,6	42,5	0,11	0,225	0,9
	МТВ312-6			2,8	37,6	49,5	0,099	0,313	0,95
	МТВ411-6			2,8	55,0	61,0	0,065	0,5	1,1

 

Контрольные вопросы:

1. Когда говорят о большом пусковом токе АД, какой ток имеют в виду – статора или

ротора?

2. Чем вреден большой пусковой ток? (3 – 4) причины.

3. Почему реостатный пуск не применяют для АД большой мощности? Почему двигатели малой мощности можно пускать напрямую (без реостатов)?

4. Произойдёт ли пуск в схеме (Рис. 1), если роторные цепи (вниз от R1) будут разомкнуты?

- ДА – при каком условии?

- НЕТ – почему?

5. Как будет происходить пуск, если контакт КМ3 не замкнётся?

6. Как будет происходить пуск, если контакт КМ2 замкнётся позже?

7. Можно ли использовать ту же силовую схему (Рис. 1) не только для пуска, но и для регулирования частоты вращения АД?

- ДА – каким образом?

- НЕТ – почему?

8. * Начертите графики М(t) и n(t) при пуске АД в две ступени.

9.*Момент на валу АД создаётся током ротора (и магнитным потоком). Почему же при большом пусковом токе пусковой момент мал?

10.**Нарисуйте электромеханические характеристики АД. Поставьте основные точки.

Литература:

1. Конспект лекций по предмету.

2. Кацман М.М., Электрический привод, М., Академия, 2005.

3. Москаленко В.В., Электрический привод, М.: Мастерство: Высшая школа, 2000.