Выбор варианта задания

В. Д. АВИЛОВ, В. П. БЕЛЯЕВ,  Е. Н. САВЕЛЬЕВА

АСИНХРОННЫЕ  ДВИГАТЕЛИ

В  СИСТЕМАХ  ЭЛЕКТРОПРИВОДА

 

 

 

ОМСК 2005

 

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

 

                                  

 

 

В. Д. Авилов, В. П. Беляев, Е. Н. Савельева

 

 

АСИНХРОННЫЕ  ДВИГАТЕЛИ

В СИСТЕМАХ  ЭЛЕКТРОПРИВОДА

 

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к выполнению курсовой работы

для студентов дневной и заочной форм обучения по специальностям:

150700 (190301) – “Локомотивы”, 150800 (190302) – “Вагоны”,

100700 (140104) – “Промышленная теплоэнергетика”

 

 

Омск 2005

УДК 621.313.33(075.8)

ББК  31.261.63Я7

А20

 

Асинхронные двигатели в системах электропривода: Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов дневной и заочной форм обучения по специальностям 150700 (190301) – “Локомотивы”, 150800 (190302) – “Вагоны”, 100700 (140104) – “Промышленная теплоэнергетика”. 2-е изд., доп. и испр./ В. Д. Авилов,  В. П. Беляев  , Е. Н. Савельева; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2005. 44 с.

 

Указания предусматривают выполнение курсовой работы по дисциплинам “Электротехника и электроника”, “Электрические машины”, содержат принцип выбора асинхронного двигателя с фазным ротором при длительном режиме работы с переменным графиком нагрузки. Приведены варианты задания, основные формулы, пример расчета и схемы управления пуском и реверсом асинхронных двигателей.

Данная работа поможет студентам закрепить теоретический материал и выработать навыки его практического использования.

Предназначены для студентов дневной и заочной форм обучения по специальностям 150700 (190301) – “Локомотивы”, 150800 (190302) – “Вагоны”, 100700 (140104) – “Промышленная теплоэнергетика”.

 

Библиогр.: 5 назв. Табл. 5. Рис. 8.

Рецензенты: доктор техн. наук В. К. Федоров;

канд. техн. наук В. К. Кучеренко;

доктор техн. наук А. И. Володин.                               

 

                                                         

                                                                   Ó    Омский гос. университет

                                                         путей сообщения, 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение………………………………………………………………………...	5
1. Асинхронные двигатели в системах электропривода……………………..	6
1.1. Общий обзор…………………………………………………………….	6
1.2. Задание…………………………………………………………………..	7
1.3. Выбор варианта задания………………………………………………..	7
1.4. Расчет мощности и выбор АД………………………………………….	8
1.5. Проверка выбранного двигателя по нагреву…………………………..	12
1.6. Проверка на перегрузку при снижении напряжения………………….	14
1.7. Расчет теплового состояния АД………………………………………..	15
1.8. Расчет механических характеристик…………………………………..	17
1.9. Расчет резисторов пускового реостата………………………………...	20
1.10. Расчет электрических потерь при пуске двигателя………………….	21
2. Пример выполнения задания………………………………………………..	23
2.1. Параметры задания……………………………………………………...	23
2.2. Расчет эквивалентной мощности и выбор АД………………………...	24
2.3. Проверка выбранного двигателя по нагреву…………………………..	25
2.4. Проверка на перегрузку при снижении напряжения………………….	26
2.5. Расчет теплового состояния АД………………………………………..	26
2.6. Расчет механических характеристик…………………………………..	28
2.7. Расчет резисторов пускового реостата………………………………...	30
2.8. Расчет электрических потерь при пуске двигателя…………………...	31
3. Управление пуском асинхронных двигателей……………………………..	33
3.1. Общие положения..……………………………………………………..	33
3.2. Управление пуском АД с короткозамкнутым ротором………………	36
3.3. Управление пуском АД с фазным ротором в функции времени…….	37
4. Управление реверсом АД с короткозамкнутым ротором…………………	38
Заключение……………………………………………………………………..	41
Библиографический список……………………………………………………	41
Приложение. Технические характеристики асинхронных двигателей          с фазным ротором единой серии 4А………………………………………..	42

3

ВВЕДЕНИЕ

В процессе изучения дисциплин “Электротехника и электроника”, “Электрические машины” студент должен выполнить курсовую работу, посвященную выбору мощности, пуску, регулированию частоты вращения и расчету теплового состояния асинхронного двигателя, а также применению его в распространенных системах электропривода.

Основное назначение курсовой работы – закрепление теоретического материала и выработка навыков его практического использования. Методические указания к выполнению того или иного пункта работы содержат минимально необходимые сведения по теории рассматриваемого вопроса. Для глубокого изучения теоретических вопросов дисциплин “Электротехника и электроника”, “Электрические машины” следует воспользоваться рекомен-дуемой литературой.

Задания на курсовую работу содержат 100 вариантов. Выбор варианта производится по шифру, присвоенному студенту. Порядок выбора варианта указан. При необходимости содержание задач может быть изменено преподавателем без сокращения общего объема работы.

Пояснительная записка выполняется в соответствии со стандартом предприятия СТП ОмГУПС-1.2-02. Студентам заочного факультета разрешается оформлять ее в обычной ученической тетради с соблюдением всех других требований стандарта.

Пояснительная записка должна содержать все рисунки и графики, поясняющие расчет и его результаты, а также необходимые электрические схемы, как это показано в примере.

 

1. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В  СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Общий обзор

Асинхронные двигатели (АД) широко используются в промышленности благодаря простоте их конструкции, надежности в эксплуатации и сравнительно низкой себестоимости.

Наиболее простыми в отношении устройства и управления, надежными в эксплуатации являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, имеющие наименьшую массу, габариты и стоимость при определенной мощности. Их масса на единицу мощности в 1,5 – 2,0 раза ниже, чем у машин постоянного тока. Чаще всего асинхронные двигатели применяются при невысокой частоте включений, когда не регулируют частоту вращения или возможно ступенчатое его регулирование.

В установках, где требуется регулирование частоты вращения в относительно небольших пределах, необходимы плавный пуск, хорошие тормозные качества, ограничение токов в переходных процессах и т. д., находят широкое применение асинхронные двигатели с фазным ротором. Характерной особенностью этих двигателей является возможность уменьшения с помощью реостатов их пусковых токов при одновременном увеличении пусковых моментов.

При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости его полного использования в процессе работы. В случае завышения номинальной мощности двигателя снижаются технико-экономические показатели электропривода, т. е. КПД и коэффициент мощности. Если нагрузка на валу двигателя превышает номинальную, то это приводит к росту токов в его обмотках, а значит и потерь мощности выше соответствующих номинальных значений.

Для обоснованного выбора асинхронного двигателя необходимо знать, как изменяется нагрузка на валу двигателя во времени, что в свою очередь позволяет судить о характере изменения потерь мощности. С целью определения нагрузки двигателя для большинства производственных механизмов строятся так называемые нагрузочные диаграммы, под которыми понимаются зависимости развиваемых двигателем момента и мощности от времени, т. е. М = f (t) и Р = f (t).

Различают следующие основные режимы работы двигателей:

длительный;

кратковременный;

повторно-кратковременный.

В методических указаниях рассматривается длительный режим с переменным графиком нагрузки.

 

Задание

По заданной нагрузочной диаграмме электропривода определить эквивалентную мощность и выбрать асинхронный двигатель с фазным ротором. Произвести проверку выбранного двигателя на нагрев по методу средних потерь, на перегрузочную способность при снижении напряжения в сети, а также расчет теплового режима выбранного двигателя по заданной нагрузочной диаграмме.

Определить сопротивление добавочного резистора, который необходимо включить в цепь ротора выбранного двигателя для снижения частоты вращения на заданную величину при номинальном моменте сопротивления. Построить естественную и реостатную механические характеристики выбранного двигателя.

Рассчитать сопротивление секций пускового резистора и потери электрической энергии при реостатном и прямом пуске.

Начертить и изучить схемы управления пуском и реверсом асинхронных двигателей.

 

Выбор варианта задания

 

Вариант задания выбирается по двузначному шифру, присвоенному студенту преподавателем; для студентов заочной формы обучения – по двум последним цифрам шифра зачетной книжки.

Параметры нагрузки на каждой ступени, синхронная частота вращения АД и требуемое снижение частоты вращения ротора в процентах от номинальной приведены в табл. 1.1, а длительность ступеней – в табл. 1.2.

При расчете принять, что в период паузы (t ₅) двигатель работает в режиме холостого хода без отключения от сети.

Напряжение питающей (цеховой) сети принять в зависимости от мощности двигателя:

от 22 до 75 кВт – 380 В;

от 45 до 110 кВт – 660 В.

от 45 до 75 кВт – 380  либо 660 В (выбрать по желанию).

Снижение напряжения в питающей сети для проверки выбранного АД на перегрузочную способность принять 10 % от номинального для всех вариантов.

Число ступеней пускового реостата для всех вариантов z = 2.