Схема управления двухскоростным асинхронным двигателем

Оглавление 

 

1. Схема управления двухскоростным асинхронным двигателем.
2. Расчет двигателя постоянного тока  параллельного возбуждения.
3. Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

 

1. Схема управления  двухскоростным асинхронным двигателем

Регулирование скорости изменением числа пар полюсов может быть реализовано только при использовании специальных асинхронным двигателем (АД), получивших название многоскоростных. Особенностью данных двигателей является статорная обмотка, состоящая из двух одинаковых секций (полуобмоток), используя различные схемы соединения в которых можно менять число пар полюсов . В соответствии соотвии с формулой

          (1)

при этом изменяется скорость вращения магнитного поля ,  а значит и скорость АД. Ротор многоскоростных АД обычно выполняется короткозамкнутым.

Схема пуска  и управления двухскоростным АД обеспечивает получение двух его скоростей  соединением секций (полуобмоток) обмотки  статора в треугольник или двойную звезду и реверсирование. Защита АД осуществляется тепловыми реле КК1 и КК2 и предохранителями FA.

Для обеспечения  пуска АД и вращения его с маленькой  скоростью необходимо нажать кнопку SB4, после чего сработают контактор КМ2 и блокировочное реле KV. При этом статор двигателя включается по схеме треугольника, а реле KV, замкнув свои контакты катушек аппаратов КМ3 и КМ4, подготовит подключение его к источнику питания. Нажатие кнопки SB1 или SB2 определит соответственно направление пуска вперед или назад.

Разгон АД до высокой скорости осуществляется при  нажатии кнопки SB5, которая отключит контактор КМ2 и включит контактор КМ1, т.е. обеспечит переключение секций обмоток статора со схемы треугольника на схему двойной звезды.

Остановка двигателя  производится нажатием кнопки SB3, которая отключит все контакторы и сам АД от питающей сети.

Применение  в данной схеме двухцепных кнопок управления не допускает одновременного включения контакторов КМ1 и КМ2, КМ3 и КМ4. Этой же цели служит перекрестное включение размыкающих блок-контактов контакторов КМ1 и КМ2, КМ3 и КМ4 в цепи их катушек.

 
2. Расчет двигателя постоянного тока  параллельного возбуждения

Для двигателя  постоянного тока параллельного возбуждения 2ПФ-160L необходимо:

1. Написать уравнение естественной механической характеристики в общем виде.
2. Построить на одном графике естественную и две искусственные характеристики при добавочном сопротивлении в цепи якоря, равном ( _.- сопротивление двигателя), и при пониженном напряжении на якоре двигателя, равном .
3. Построить диаграмму пуска двигателя , считая, что наибольший пусковой момент не превышает значения , число ступеней пускового реостата - (кратности пускового и статических моментов, число ступеней).
4. Определить время пуска двигателя от ₁=0 до ( - скорость, соответствующая статическому моменту на естественной характеристике), принимая средний пусковой момент по диаграмме пуска, а момент инерции механизма .
5. Составить автоматическую схему реверсивного управления заданным двигателем с числом пусковых ступеней , и торможением противовключением.

Таблица № 1.

Технические данные двигателя 2ПФ-160L.

8 кВт	1000 об/мин	42 А	730 Вт	0,216 Ом	0,175 Ом	0,104 Кг м2	1,0	2,2	2	2,0

 

1.  Известно  что 

        (2)

Известно что,

        (3)

        (4)

        (5)

Тогда выражение (2) с учетом (3), (4), (5) запишется

        (6)

        (7)

     (8) Вычислим выражение (8) для естественной характеристики данные выбираем из таблицы №1.

        (9)

2. Вычислим выражение (8) для искусственной характеристики при повышении сопротивления двигателя данные выбираем из таблицы №1.

 Ом        (10)

        (11)

Вычислим выражение (8) для искусственной характеристики при понижении напряжения питания двигателя данные выбираем из таблицы №1.

 В

        (12)

На графике (рис. 2) нанесена естественная и две искусственные характеристики при добавочном сопротивлении в цепи якоря, равном ( _.- сопротивление двигателя), и при пониженном напряжении на якоре двигателя, равном .

Рис. 2. Естественная и две искусственные характеристики

для двигателя постоянного тока параллельного возбуждения 2ПФ-160L.

3. Найдем пусковой момент.

 Нм

 Нм     (13)

Строим диаграмму пуска двигателя (рис. 4)   

Рис. 4. Диаграмма пуска двигателя

 

4. Определяем , которая соответствуюет статическому моменту на естественной характеристике.

 Нм      (14)

 рад/с

Принимая средний пусковой момент по диаграмме пуска

Вычисляем момент инерции механизма

 Кг м²

Определяем время пуска двигателя от до   

 с     (15)

5. Автоматическая схема реверсивного управления заданным двигателем с числом пусковых ступеней , и торможением противовключением (рис.  ).

 

   

 

3. Расчет асинхронного  двигателя с короткозамкнутым  ротором 

 

Для асинхронного короткозамкнутого двигателя типа 4АС160М8У3 необходимо:

1. Рассчитать и построить естественную механическую характеристику, указать на ней характерные точки.
2. Определить пригодность заданного двигателя для привода механизма работающего в длительном режиме по графику М=f(t)- считать что скорость двигателя соответствует скорости вала механизма. Построить нагрузочную диаграмму M=f(t) в масштабе. Проверить двигатель по перегрузочной способности.
3. Составить схему автоматического управления заданным двигателем, в которой предусмотреть: а) управление кнопочное б) возможность реверсирования в) защиту от коротких замыканий г)защиту от перегрузок д) нулевую защиту е) световую сигнализацию состояния электродвигателя (вращается или нет). Способ торможения - противовключением
4. Таблица № 1.
5. Технические данные двигателя 2ПФ-160L.

11 кВт	970 об/мин	22,6 А	380 В	86	0,86	0,014 Кг м2	2,0	1,2	6,0

 

 рад/с

 Н·м

 рад/с

 Н·м

S	1	0,8	0,6	0,4	0,2	0,11	0
	0	20,9	41,9	62,8	83,8	93,2	104,8
М	47	58,5	77,3	114	188	216	0

 

М1= 50Н·м   t 1= 30c

М2= 200Н·м   t 2= 80c

М3= 160Н·м  t 3= 20c

Проверка двигателя  по перегрузочной способности методом  эквивалентного момента:

М_э= = =170,6 Н·м

Р_э=М_э· = 170,6·101,5=17315 Вт +17,3 кВт

Р_э Р_н

  17,3 11  

Условие не соблюдается, двигатель не подходит.