Цель: Графическим способом определить количество ступеней.

Лабораторная работа №11

Исследование ступенчатого пуска двигателя в функции времени, тока, скорости.

Цель: Графическим способом определить количество ступеней.

К пуску двигателя предъявляются два основных требования: обеспечить необходимый для трогания с места и разгона якоря вращающий момент и не допустить при пуске протекания через якорь большого тока, опасного для двигателя. Практически возможны три способа пуска: прямой пуск, пуск при включении реостата в цепь якоря и пуск при пониженном напряжении в цепи якоря.

При прямом пуске цепь якоря включается сразу на полное напряжение. Так как в первый момент пуска якорь неподвижен (п=0), то противо-ЭДС отсутствует (Епр = СЕ∙ п ∙ Ф) и пусковой ток якоря можно определить из выражения Iяп = Uя/Rя.

Так как для двигателей большой мощности Rя = (0,02... 1,1)Ом, то Iяп = (50... 100)Iн, что недопустимо. Поэтому прямой пуск возможен только для двигателей малой мощности, у которых Iяп ≤(4... 6) Iн и разгон двигателя длится менее 1 с.

Пуск при включении пускового реостата Rп последовательно с якорем обеспечивает пусковой ток, равный Iяп =Uя / (Rя + Rп).

Сопротивление Rп = U/Iяп − Rя выбирают таким, чтобы в начальный момент пуска, когда Епр = 0, Iяп = (1,4... 2,5) Iн. По мере разгона якоря возрастает Епр и сопротивление реостата выводится.

Пуск с ограниченным пусковым током возможен при питании якоря двигателя от отдельного источника с регулируемым напряжением. Ограничение пускового тока и плавный разгон двигателя обеспечиваются постепенным повышением напряжения на якоре от нуля до требуемого значения. Этот метод находит приме­нение в системах управления и регулирования мощных двигателей постоянного тока.

Автоматизация пускового процесса значительно облегчает управление электродвигателями, устраняет возможные ошибки при пуске и ведет к повышению производительности механизмов, особенно при повторно-кратковременном режиме работы..

Рис.1.1. Пусковые диаграммы двигателя

На рис.1.1 изображены пусковые диаграммы двигателя с двумя ступенями пускового реостата, построенные из условий изменения тока в определенных заданных пределах отI1 до I2. Пуск двигателя согласно этой диаграмме может быть произведен от руки или автоматически. Если пуск производится с помощью ручного реостата, то переключение сопротивлений производится с ориентировкой на показания амперметра и вольтметра в цепи якоря.

Автоматическое управление позволяет более точно выдержать заданные условия пуска и освобождает человека от выполнения утомительных операций.

Из рассмотрения диаграмм на рис. 1.1 следует, что выключение ступеней сопротивления должно происходить при определенной угловой скорости двигателя (ω1 = π ∙ п/30), определенной величине тока I2 и через определенные промежутки времени. Очевидно, что управление пуском может быть осуществлено: а) в функции тока; б) в функции скорости; в) в функции времени.

Диаграммы, приведенные на рис.1.1, иллюстрируют процесс пуска при ступенчатом управлении, осуществляемом при помощи релейно-контакторных аппаратов в схемах так называемого разомкнутого цикла управления. Упрощённая схема пуска двигателя приведена на рисунке 1.2.

Порядок расчёта сопротивлений ступеней пуска (r7, r8) и выдержек реле времени (k7, k8).

Рис. 1.2 Упрощенная схема пуска

Паспортные данные ДПТ:

Тип СЛ-221

Uян = 110 В

nян = 3600 – 4600 об/мин

Iян = 0,35 А

η = 33%

Jдв = 0,00055 кг*м2

Mc = 0,1 – 0,12 Н*м

Мультиметром измеряем Rя.

По паспортным данным ДПТ рассчитываем пусковой ток якоря IП=UН / RЯ

3. Из формулы , в номинальном режиме определяем СЕ ∙ Ф:

В расчётах принимаем nян = 3000 об/мин (1 рабочее место), nян = 3200 об/мин (2 рабочее место). Скорость вращения nян измеряется прибором Рω (при пробном пуске) или берётся из паспортных данных.

4. По паспортным данным ДПТ строится его естественная скоростная характеристика для чего задается несколько значений тока якоря, например, Iя = 0; 0,1; 0,5; 1 А.

Рис. 1.3 Графический способ определения необходимого числа ступеней пускового реостата

5. Задаются пределы изменения тока якоря при пуске: I1 = (1,4 ÷ 2,5)Iян, 1,1 Iян < I2 < I1.

Следует учитывать, что при уменьшении разницы I1 и I2 число ступеней реостата возрастает и при неизменном I1 увеличивается темп разгона двигателя. При увеличении разницы I1 и I2 и неизменном I1 число ступеней и темп разгона уменьшаются. Задаем I1, I2.

Для заданных пределов изменения тока якоря при пуске строим две реостатные характеристики.

6. Графическим способом определяем необходимое число ступеней пускового реостата (рис. 1.3). Выполняя эту процедуру, не стоит добавлять лишнюю ступень реостата, если при переходе на естественную характеристику с последней ступени ток якоря ДПТ незначительно превышает I1.

7. Определяем суммарное сопротивление пускового реостата (R7+R8) Rп = Uн / I1 – Rя.

8. Определяем частоту вращения при токе I2 и полностью введённом

9. Определяем частоту вращения при токе I1 и полностью выведенном Rп (R7, R8 закорочены контактами К7-1 и К8-1 соответственно).

10. Определяем сопротивление первой ступени пускового реостата (R8)→K3

11. Определяем сопротивление второй ступени (R7) → K4

Rп2 = Rп – Rп1

12. Определяем момент инерции шкива

где R – радиус шкива (м), R=37мм

d – толщина шкива, d=8мм

ρ – плотность железа, ρ=7800 кг/м3.

13. Момент инерции всей системы, состоящей из ДПТ, АД и двух шкивов:

0,00055 – ДПТ

0,0001836 – шкив

0,0001836 – шкив

0,0000225 – АД

J=0,0009397 – всей системы

14. Определяем выдержки времени реле

где tк – время разгона на k - ой ступени, т.е. время, в течение которого ток двигателя изменяется от I1 до I 2;

Тmк – электромеханическая постоянная времени для той же ступени;

где J – момент инерции системы;

R – полное сопротивление якорной цепи;

СМ – конструктивная постоянная момента;

СМ=9,55СЕ