Конспект лекций по дисциплине Электрические и электронные аппараты

Для эффективного и безопасного пуска двигателя при номиналь-

ной нагрузки Мс Мн задаются следующими токами переключения пускового реостата:

–максимальный ток I1 i Iн ;

–ток переключения I2 1,1 1,5 Iн .

Из курса электрического привода известно, что M k Iя . Для схемы ДПТ параллельного возбуждения (рис. 1.2), при номинальном на-

пряжении питающей сети, произведение k k н const , таким об-

разом, выполняется соотношение: M Iя .

Задавшись токами I1, I2 , находят соответствующие им моменты

М1 и М2 .

Решив основное уравнение движения относительно времени t, получим:

где 0 – скорость идеального холостого хода;

Mк.з. – момент короткого замыкания.

Рис. 1.5. Пусковая диаграмма двигателя

Скорость идеального холостого хода можно найти по формуле:

Для момента короткого замыкания справедливо равенство:

223

где Rдв Rя Rдп Rд – полное сопротивление якорной цепи двигате-

ля.

Величины ступеней пусковых сопротивлений Rд находят по лю-

бому методу, известному из курса электропривода.

На практике, приблизительно можно считать, что на первой ступени двигатель разгоняется в течении 0,5 – 3 секунд; время разгона на второй ступени в 3 раза меньше (для двухступенчатого пуска). Причем, чем больше маховые массы механизма и чем меньше передаточное число от двигателя к механизму, тем больше будет время разбега.

Кроме того, выбор реле времени осуществляется по номинальному напряжению катушки и по коммутируемому току и напряжению.

Для схемы управления электроприводом, представленной на рис. 1.2 можно применить реле времени различного типа, например, представленные в таблице 1.11.

224

Таблица 1.11

Параметры реле времени

225

1.3.Принцип работы схемы управления двигателем постоянного тока

Подготовка схемы к работе

Последовательно включаются автоматы АВ1, АВ2, рубильник 1Р и автомат QF. Получает питание обмотка возбуждения ОВД и, если командоаппарат (КУ) находится в нулевом положении, получают питание реле времени 1РУ и 2 РУ. Если ток возбуждения больше уставки срабатывания реле нулевого тока РНТ, то его контакт в цепи реле нулевого напряжения РН замкнут и РН срабатывает.

Работа схемы при пуске

Пуск осуществляется в функции времени в две ступени. В осуществлении пуска участвуют следующие реле ускорения 1РУ, 2РУ, контакторы 1У, 2У. Для пуска в направлении «Вперед» («В») необходимо перевести КУ в положение «В». При этом разомкнется его контакт К1 и замкнутся К2 и К3. Контакт КУ К1 зашунтирован замыкающимся контактом РН. Значит разрыв в цепи К1 не изменит состояние схемы. Через контакты К2 и К3 получат питание Л и В и подключат двигатель к сети через пусковой резистор. Реле противовключения вперед РПВ подключен так, что после включения В и Л срабатывает, его контакт в цепи П замыкается. И, в свою очередь, П шунтирует часть резистора Rп, который в пуске не участвует. Далее 1РУ и 2РУ в соответствии с заложенной в них выдержкой времени подключают 1У и 2У, а те, в свою очередь, выводят пусковые резисторы R1, R2.

Работа схемы при реверсе

Предположим, что предварительно привод разогнался и работал на естественной характеристике в точке с координатами ( н ; Iн ), вращаясь

в направлении «Вперед». Перевод двигателя для вращения в направлении «Назад» производится переключением КУ из «В» в «Н». При этом в нулевом положении контакты К2 и К3 размыкаются и В, П, 1У, 2У теряют питание.

Значит, в цепь якоря вводится всё сопротивление (Rп+R1+R2). В положении «Н» у КУ замкнуться контакты К2 и К4 и подключат контакторы Л и Н. Реле РПВ останется отключенным, РПН не включится до тех пор пока скорость не уменьшиться до нуля. Когда напряжение на РПН достигнет величины срабатывания, он сработает и подключит цепь питания П, 1У, 2У. П включается сразу и шунтирует Rп, а 1У и 2У осуществляют совместно с 1РУ и 2РУ разгон привод в две ступени в направлении «Назад».

226

1.4. Пример выполнения контрольной работы №1

Приведем пример выбора аппаратуры для двигателя, соответствующего 20 варианту.

Характеристики выбранного двигателя:

Выбор рубильников

Учитывая перегрузочную способность двигателя Д806 с номи-

нальным током Iн 84 А, рубильник выбирается исходя из тока:

Iдв.м 3 Iн 3 84 252 А. Данному условию соответствует рубиль-

ник РПБ22 из таблицы 2.1 на номинальный ток 250 А.

Выбор контакторов

Выбор контакторов В, Н, П, Л, 1У и 2У (см. рисунок 1.2) осуществляется исходя из условий:

– максимального коммутируемого тока Iдв.м 3 Iн 3 84

252 А;

– коммутируемого напряжения U Uc 220 В;

– напряжения обмотки U Uc 220 В.

Всем вышеперечисленным условиям удовлетворяют контактор КПВ600 на номинальный ток 250 А (см. таблицу 1.9).

Выбор реле времени

Для выбора выдержки времени реле необходимо время работы двигателя на каждой ступени пускового реостата. Для этого графическим методом находим сопротивление реостата (см. рис. 1.6).

Далее, считаем время по формуле:

t J 0 ln M1 Mc .

227

Рис. 1.6. Пусковая диаграмма двигателя Д806

Для реле 1РУ коммутируемое напряжение равно 220 В, а коммутируемый ток равен сумме токов через катушки контакторов 1У и 2У:

I 2 Pконт 2110 1 А. Для реле времени 2РУ коммутируемый ток

U 220

будет в два раза меньше (0,5 А).

Всем перечисленным критериям выбора соответствуют реле времени РВ-01.

Выбор реле напряжения

При выборе реле напряжения РН необходимо соответствие напряжения катушки реле напряжению питающей сети (220 В). Напряжение коммутируемой цепи для реле напряжения равно 220 В (что меньше допустимых 440 В). Предварительно выберем реле РЭ14, затем проверим правильность выбора по коммутируемому току. Ток контакта реле нулевой защиты РН можно найти как сумму токов всех контакторов (В, Н, П, Л, 1У, 2У), реле напряжения (РН) и реле времени (1РУ, 2РУ):

удовлетворяет условию выбора реле напряжения.

Для выбора реле напряжения РПВ и РПН нужно учесть токи кон-

тактов данных реле, которые равны: I 3 Pконт 3110 1.5 А. Но-

U 220

минальное напряжение катушки равно 220 В. Реле РЭ14 допускают регу-

228

лировку напряжения срабатывания в пределах 25..80% от номинального напряжения катушки, что так же удовлетворяет необходимому значению

срабатывания реле: Uвт 0.4 Uн .

Выбор реле максимального тока

Выбор реле максимального тока 1РТ и 2РТ осуществляется исходя из условия максимального тока двигателя: Iдв.м Iн 3 84

252 А, а также напряжения (U Uc 220) и тока коммутируемой

цепи, который равен току контакта реле нулевой защиты ( I 3.23 А). Всем критериям выбора соответствует реле максимального тока РЭВ571 с номинальным током втягивающей катушки на 250 А.

Выбор реле минимального тока

Посчитаем номинальный ток возбуждения двигателя:

является минимально токовое реле РЭВ-830 с втягивающей катушкой на 6 А, что с учетом 30-80% регулировки дает диапазон на ток втягивания

1,8-4,8 А.

Выбор командоаппарата

Для грубой оценки коммутируемого тока командоаппарата можно взять сумму токов потребляемых катушками РН, 1РУ, 2РУ, Л, В, Н, П, 1У, 2У, которая уже была посчитана для реле напряжения РН ( I 3.23 А). Коммутируемое напряжение равно 220 В.

Командоаппарат КА-21-17 удовлетворяет всем требованиям.

Выбор автоматических выключателей

Для выбора автомата QF необходимо рассчитать максимальный ток защищаемой цепи. Для его вычисления необходимо сложить ток обмотки возбуждения с ранее вычисленным током контакта реле напряже-

ния РН: I 3.23 3.385 6.615 А.

Очевидно, что выбрать по таблице 1.6 нужно автомат АЕ2042-10-Б с уставкой по току срабатывания электромагнитного расцепителя 10 А.

Выбор автоматического выключателя АВ2 на стороне постоянного тока осуществляется исходя из максимально допустимого тока силовой цепи, обмотки возбуждения и цепи управления:

229

I 3 84 3.385 3.23 258.6 А. Выбираем автомат А3733Б с уставкой по току срабатывания 320 А и номинальным напряжением 220 В.

На первичной стороне трансформатора устанавливается автомат АВ2. Ток автомата можно посчитать по следующей формуле:

вторичной обмотки трансформатора, Id – выпрямленный ток). Данному

требованию удовлетворяет автомат А3714Б с номинальным током расцепителя 125 А.

Выбор предохранителей

Выбор предохранителей для цепи управления и обмотки возбуждения двигателя осуществляется по тому же току что и выбор автомата

QF: I 6.615 А. Этому значению тока удовлетворяет предохранитель НПН-2-15 с плавкой вставкой на 10 А.

Выбор предохранителей для защиты тиристоров осуществляется по номинальному току плавкой вставки:

где кзап. – коэффициент запаса по току, не менее 1.2.

Этому требованию удовлетворяет быстродействующий предохранитель ПП57-34 на номинальный ток плавкой вставки 250 А.

230

2.Контрольная работа №2

2.1.Задание контрольной работы №2

Задание контрольной работы состоит из двух частей:

1. Произвести расчет и выбор аппаратуры в релейно-контакторной схеме управления электроприводом асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис. 2.1) в соответствии с техническими данными двигателя. Двигатель выбирается из таблицы 2.1 в соответствии с номером варианта (выдается преподавателем).

Таблица 2.1

231

Примечание: Питание двигателей осуществляется от трехфазной сети промышленной частоты f=50Гц и номинальным напряжением Uном.сети=380В.

Принципиальная схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором представлена на рисунке ниже:

Рис. 2.1. Принципиальная схема реверсивного пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя с реверсом скорости

2. Произвести расчет и выбор аппаратуры для защиты системы ПЧАД (асинхронный двигатель выбирается в соответствии с первой частью задания).

Принципиальная схема защиты преобразователя частоты (ПЧ) с автономным инвертором напряжения (АИН) представлена ниже на рис. 2.2:

232