Расчёт асинхронного двигателя с фазным ротором

Расчёт асинхронного двигателя с фазным ротором

Введение

Около семидесяти процентов всей электрической энергии на месте потребления преобразуется в механическую энергию с помощью электродвигателей, предназначенных для электропривода различных машин и механизмов.

На первом этапе развития электропривода его основу составляли коллекторные электродвигатели постоянного тока. Однако с начала девяностых годов прошлого столетия в промышленности широко применяется изобретенный М.О. Доливо-Добровольским трехфазный асинхронный бесколлекторный двигатель.

Двигатели этого типа более дешевые, надежные и не требующие дорогих преобразовательных установок. Они дают более эффективное динамическое торможение в одну ступень с небольшим начальным ударным моментом.

Асинхронные двигатели (АД), выполненные с короткозамкнутым ротором, имеют недостаток, выражающийся в невозможности плавного регулирования частоты вращения без специальных преобразовательных установок. У другого типа асинхронных двигателей на роторе располагается обмотка, аналогичная статорной обмотке. Выводы обмотки через кольца и щетки подключаются к реостату, который служит для пуска двигателя с повышенным начальным моментом или для регулирования его частоты вращения. Этот тип двигателя называется двигателем с фазным ротором или с контактными кольцами.

Таким образом, электрические машины являются существенным элементом энергетических систем и установок. Поэтому для специалистов, работающих в самых разных отраслях электротехники, необходимо изучение основ теории электрических машин и основ электропривода.

Изучив курс дисциплины “Электрические машины общепромышленного назначения” и “Основы электропривода” студент должен знать основы теории, устройство элементов и принцип действия электрических машин; иметь представление о номинальных параметрах и каталожных данных электрических машин, способах повышения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности; уметь использовать в практической работе основные положения электропривода, понимать принципы сопряжения характеристик рабочего механизма и характеристик электродвигателя.

1.       ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Частота вращения вала двигателя 1500 об/мин; cosφ_{H =} 0,78; КПД передачи k=0,8

2. ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

.1 Определение главных размеров асинхронной машины

К главным размерам машины относятся:

внутренний диаметр статора

расчётная длина воздушного зазора

Если взять частоту сети 50Гц то число пар полюсов:

р1 = f1*60/n1

Где n1- синхронная частота вращения магнитного поля статора

p₁ = 50*60/1000 = 3 или 2 p₁ = 6

расчётная мощность S₁= K_E*P_H / ΔH*cosφ_H где K_E- коэффициент, показывающий какую часть от номинального напряжения составляет ЭДС в обмотке статора который найдём из графика на рис. 1.1

Рис. 1.1

Так как число пар полюсов p₁ =3 то из графика коэффициент K_E=0,975

Находим расчётную мощность: S₁= K_E*P_H / ΔH*cosφ_H

S₁= 0,975*2,8/0,8*0,78 = 4,375 кВА

Предварительно определим высоту вращения оси двигателя для заданной мощности

Рис. 1.2

Так как 2 p₁ = 6 а заданная мощность Р_Н=2,8 кВт то из графика h = 100-110 мм

Из таблицы:

Таблица 1. Высота оси вращения электрических машин (ГОСТ 13267-73) и соответствующие им наружные диаметры статоров асинхронных двигателей серии 4А

Берём наименьшее значение h = 100 мм.; Dа = 0,168 м.(наружный диаметр статора)

Коэффициент K_D для числа пар полюсов статора (2 p₁ = 6) стр. 344(1)

K_D= 0.72 при мощности двигателя менее 10 кВт тогда внутренний диаметр статора   D= K_D *Dа

D= 0.72*0.168 = 0.121м.

Полюсное деление статора определим из выражения : τ = π*D/2p₁

τ = 3.14*0.121/6 = 0,06

далее определяется расчетная длина статора

ω₁- синхронная угловая частота вращения магнитного поля статора;

ω₁ = 2πn₁/60       ω₁ = 2*3.14*1000/60 = 104.7 об/мин

Коэффициенты полюсного перекрытия а _б и формы поля К_в принимаются из расчета синусоидального поля в воздушном зазоре; поэтому а _б = 2/ п ≈ 0,64; Кв = п /2√ 2 ≈ 1,11.

Значение обмоточного коэффициента предварительно принимается

-    для однослойных обмоток К_об1 = 0,95 - 0,96; при мощности менее 10 кВт.

-           для двухслойных обмоток К_об1 = 0,91 - 0,92; при мощности более 10 кВт.

Параметры A и В_б определяются по графикам, представленным на рис. 1.3.

Рис.1.3. Зависимости магнитной индукции и линейной нагрузки от внешнего диаметра статора

А= 25*10³ А/м -нагрузка   В_б = 0,86 Тл

L_б =( 2*4,375*10³) / (3,14*0,121²*104,7*0,64*1,11*0,96*25*10³*0,86) = 8,75*10³/70,6*10³ = 0,124 м.

Если расчетная длина сердечника превышает 0,25 - 0,3 м, то сердечник необходимо “разбить” на отдельные пакеты, разделенные между собой радиальными вентиляционными каналами шириной 10 мм Если L₆ < 0,25 - 0,30 м, то конструктивная длина статора L₁ = L_cm1 = Lo и ротора L2 = Lcm2 = L₆.

.2 Обмотка, пазы и ярмо статора

Предварительный выбор зубцового деления t₁ осуществляется по рис. 2.1, где зона 1 определяет возможные значения t₁ для двигателей с высотой оси вращения h < 90 мм; зона 2 - 90 < h < 250 мм и зона 3 для многополюсных двигателей, h > 280 мм. Из рисунка следует выбирать не одно значение зубцового деления, а пределы значений t _1min - t _1max

Рис.2.1 Зависимости величины зубцового шага от значения полюсного деления статора со всыпной обмоткой

τ = 0,06 t_1min= 0.009 t_1max= 0.011

Тогда возможные числа пазов статора:

Z_1min =3.14*0.121/0.011= 34 Z_1max =3.14*0.121/0.009= 42

Окончательно число пазов статора Z₁≈36 принимается из полученных пределов с учетом, что число пазов, приходящееся на фазу и полюс, должно быть целым:

m₁- число фаз

q₁= 36/6*3= 2

Тогда зубцовый шаг статора:

t₁ = 3.14*0.121/6*3*3 = 0.007 м.

должен быть не менее 6 - 7 мм для двигателей с высотой оси вращения h > 56 мм.

Число проводников в пазу.

Количество эффективных проводников u_n1 вначале определяется при условии, что число параллельных ветвей в обмотке равно единице (а₁ = 1), а номинальный ток обмотки статора

I_1н= S*10³ / m₁*U_ф1, А.: I_1н= 2800/3*220= 4.2 A_n1 = A*t_1*a₁ / I_1H

где А - принятое ранее значение линейной нагрузки. А=25*10³ А/м

Число u_n1 округляем до целого. Величина а₁ зависит от типа обмотки и числа полюсов.

u_n1 = 25000*0.007*1/4.2 ≈ 42

Число витков в фазе обмотки

W₁ = 42*54/2*3=378

Окончательное значение линейной нагрузки:

Оно должно незначительно отличаться от принятого ранее; в противном случае надо изменить число эффективных проводников в пазу.

A = 2*4.2*378*3/3.14*0.121= 25071 = 25.1*10³ А/м

Сечение эффективных проводников определяют, исходя из допустимой плотности тока j_дол, которая для мягких секций принимается в пределах j_дол = 5,0 - 6,5 А/мм² для машин мощностью 1- 100 кВт (большая плотность для машин меньшей мощности).

При определении сечения обмоточных проводников следует учитывать, что для всыпных мягких обмоток, закладываемых в полузакрытые пазы, могут быть использованы провода круглого сечения диаметром не более 1,8 мм (в сечении этому диаметру соответствует площадь около S’≈ 2,5 мм², чтобы проводники легко проходили в паз через его щель). При невыполнении этого условия эффективный проводник разделяют на несколько элементарных

S^/_c1= 4.2/5= 0.84

где n_эл1 - число элементарных проводников в одном эффективном.

Далее по табл. 2.1 выбираются стандартное сечение проводника S_c1, ближайшее к S^/_с1; марка провода; диаметры и сечения “голого” и изолированного проводов d, d_из, S_c, S_из.

Таблица 2.1 Диаметры и площади поперечного сечения круглых медных эмалированных проводов марок ПЭТВ и ПЭТ-155

Примечания: 1. Провода, размеры которых указаны в скобках, следует применять только в отдельных случаях при обосновании технико-экономической целесообразности; 2. Среднее значение изолированного провода вычислено с учетом расчетной средней двусторонней толщины эмалевой изоляции, принимаемой, как округленное среднее арифметическое из минимальной и максимальной толщины.

Уточняется плотность тока, А/мм , по формуле:

j= 4.2/0.883= 4.76 А/мм²

Размеры паза зубца и пазовая изоляция.

Общее число проводников в пазу:

n_п1 = u_п1 * n_эл1

n_п1 = 42*1 = 42

Площадь, занимаемая проводниками, мм²:

S_пр1 = n_п1*d²_из

S_пр1 = 42*1,06² = 47 мм²

Свободная площадь паза:

S_п1 = S_пр1/К_з

где К_з - коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками.

Для обмоток в машинах мощностью 0,6 - 100 кВт рекомендуется принимать К_з = 0,68 - 0,74

S_п1 = 47/0,68 = 78,6 мм²

Из таблицы 9.12 {1} стр. 357 находим значения магнитной индукции на участках цепи для 2р=6 :

Ярма статора В_а = 1,4-1,6

Зубцы статора при постоянном сечении(круглый провод) В_z1 = 1,6-1,9

k_c=0.97

Высота ярма статора

h_a= Ф/*(2В_аL_бk_c)

где Ф - магнитный поток

Ф= К_еU₁/4k_BW₁k_обf₁

Ф= 0.0046 Вб

h_a= 0,014 м

Высоту паза найдём из формулы:

h_п = (D_a-D)/2 - h_a

_п =0.0095 м.

при h ≤ 250 мм угол скоса паза берём β₁ = 45 ^◦ (1) стр. 362

угол между осями зубцов: 

β = 360/Z₁

β = 360/36= 10 ^◦

расстояние между стенками зубцов b_z = 6-8 мм. (2) Стр. 14

ширина шлица паза 

b_ш = d_из+(1,5….2)

b_ш = 1,14+1,5 = 2,64 мм.

высота шлица и высота клиновой части паза выполняем в пределах : h_ш = 0,6- 0,8 мм.;

h_к = 2,5 - 3,5 мм.    (1) стр. 361

2.3     Расчет фазного ротора

Для нормальной работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы фазная обмотка ротора имела столько же фаз и полюсов, сколько и обмотка статора, т.е. m₂ = m₁ и p₂ = p₁.

Число пазов на полюс и фазу ротора q2, а также число пазов ротора Z2 должно отличаться от числа пазов статора и определяется по формуле:

= q1 ± 1; Z2 = 2p2 * m2 * q2 = 2 ± 1=1 ; Z2 = 6*3*1=18

Для определения числа витков:

=(E2 / U1H)*W1

=(115,61/380)*378= 115

в фазе роторов с катушечной обмоткой (когда q2 ≥ 1) устанавливается значение ЭДС фазы Е2:

-           при соединении в звезду E₂= U_2k /√3-( по заданию); E₂=198/√3= 114 В.

-           при соединении в треугольник E₂ = U_2k.

Здесь U_2k - напряжение на контактных кольцах в момент пуска двигателя, которое должно находиться в пределах 150 - 200 В.

Число эффективных проводников в пазу

u_n2 = 115/3*1 = 38

должно быть четным, поэтому полученное значение округляется до u_n2, уточняется число витков в фазе W₂ = u_п2* p₂ *q₂ W₂= 1*3*38= 114

и проверяется

U_2k = 1.73*380*114/378=198≤200 В.

Фазный ток ротора

I₂ = K_i*I_1н К_пр ,

где K_i= 0,84 - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I₁ / I₂, принимается по рис.2.2; К_пр - коэффициент для приведения параметров неподвижного ротора к параметрам статора,

К_пр= 3*378*0,96/3*114*1=4,8

где К_об1= 0,96,К_об2= 1 - обмоточные коэффициенты статора и ротора.

Значения коэффициентов К_об для диаметральных обмоток приведены в табл. 2.2.

Рис.2.2 Зависимость коэффициента К_j от коэффициента мощности

Таблица 2.2 Значения коэффициентов К_об

I_2н = K_i*I_1н К_пр ,

I_2н= 0,84*4,2*4,8= 16,8А.

Внешний диаметр ротора, м, определяется по формуле

D’ = D - 2δ

Где δ-ширина воздушного зазора, м, при 2р ≥4 δ≈ (0,25+D)*10^-3

δ≈(0,25+0,121)*10^-3= 0,371*10^-3 м. (стр. 367 {1}

D’= 0,121-2*0,371*10^-3=0,120 м.

Зубцовое деление (зубцовый шаг) ротора, м,

t₂ = π D’^//Z₂

t₂ = 3,14*0,120/18=0,02

определить число эффективных- U_n2, элементарных и полное число проводников в пазу- n_п2; определить свободную площадь паза ротора- S_п1, изобразить эскиз паза ротора и определить высоту паза h_n2 или зубца h_z2.

U_n2 = A*t₂*a₂ / I_2H

_n2 = 25*10³*0,02*1/12,3≈41

^/ = I_2H / a₂*n_эл2*j_доп

S^/ =12,3/1*1*5=2,46 мм²

_п2 = u_п2 * n_эл2

_п2 =38-1=38

_пр2 = n_п2*d²_из

_пр2=38*1,14²= 49,4 мм²

_п1 = S_пр2/К_з

_п1=49,4/0,84= 58,8 мм²

В фазных роторах с катушечной обмоткой выполняют прямоугольные открытые пазы, ширину паза выбирают из соотношения:

b_п2 = (0,4…0,45)t₂

b_п2= 0.4*0.02=0.008 м.

ширина шлица b_ш= 1,5 мм., а высота h_ш= 1,0 мм.

Высоту паза найдём из формулы :

где х₂= b_п2=у₂

h₂= S_п1/ b_п2

h₂=58,8/8= 7,35 мм.

2.4     Параметры двигателя

Параметрами асинхронного двигателя называют активное и индуктивное сопротивление обмоток статора R₁, X₁, ротора R₂, X₂, сопротивление взаимной индуктивности X₁₂ и расчетное сопротивление R₁₂ (R_μ), введением которого учитывают потери мощности в стали статора.

Для расчета активного сопротивления необходимо определить среднюю длину витка обмотки, м, состоящую из суммы прямолинейных пазов и изогнутых лобовых частей катушки

l_ср=2(l_п+l_л)=2(l_б+l_л)

для статора l_ср1= 2*(0,124+0,153)=0,554 м.

для ротора l_ср2=2*(0,124+0,146)=0,54 м.

Точный расчет длины лобовой части обмотки трудоемок, поэтому необходимо использовать эмпирические формулы. Ниже приводятся формулы для расчета лобовой части всыпных обмоток

l_л=K_лb_кт+2В

l_л1=1,75*0,07+2*0,015 = 0,153 м. (статор)

l_л2=1,75*0,066+2*0,015=0,146 м. (ротор)

где К_Л - коэффициент, принимаемый по таб. 2.3; для 2p = 6, К_Л = 1,75;

B - длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части; В=0,015 м;

b - относительное укорочение шага обмотки; для диаметральных обмоток; b = 1;

b_КТ - средняя ширина катушки, определяется по дуге окружности, проходящей по серединам высот пазов в статоре:

b_кт = 3,14*(0,121+0,0095)*1/6= 0,07 м.

в роторе:

b_кт2 = 3,14*(0,120+0,0073)*1/6 = 0,066

Таб. 2.3 Значения коэффициентов К_л для изолированных лобовых частей

Общая длина проводников фазы обмотки, м, L =l_ср W.

для статора L_ст=0,554*378 = 209,4 м.

для ротора L_рот = 0.54*115= 62,1 м.

Активное сопротивление фазы обмотки

где р - удельное сопротивление медного материала обмотки; при расчетной температуре 75 ° С с изоляцией класса А, В, Е ρ₇₅ = 1/46; при расчетной температуре 115 ° С с изоляцией F, H ρ ₁₁₅ = 1/41.

Для статора - R₁= 0,24*209,4/0,883*1*1= 56,9 Ом.

Для ротора - R₂ = 0,24*62,1/0,883*1*1 = 16,9 Ом.

Приведенное сопротивление ротора определяется по формуле:

R^/₂=( 3*(378*0.96)²*56.9/3*(115*1)²)*16,9 = 168 Ом.

асинхронный статор ротор двигатель

3. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Магнитный поток, Вб, в воздушном зазоре определяется из выражения

где К_Е =0,975 из графика на рис. 1.1; К_в= 1,11; К_об1 по табл. 1.2;

Ф= 0,975*380/4*1,11*378*0,96*50= 0,005 Вб

Магнитная индукция, Тл, в воздушном зазоре должна незначительно отличаться от предварительно принятой  

В_б = 3*0,005/0,121*0,124= 0,99 Тл. (Предварительно взятая В_б=0,86 Тл.)

Магнитная индукция, Тл, в зубце статора при постоянном сечении определяется по формуле

В_z1 = 0,99*0,007*0,124/0,006*0,124*0,97 = 1,19 Тл.

где К_с = 0,97 - коэффициент заполнения стали.

Магнитная индукция в ярме статора рассчитывается по формуле :

Вс = 0,005/2*0,014*0,124*0,97=1,48 Тл.

Значение Вс должно составлять не более 1,4- 1,6 Тл для 2р = 4- 6 и 1,15-1,35 Тл для 2р = 8.

Намагничивающий ток определяется после расчета магнитной цепи, т.е. после определения суммы магнитных напряжений на участках прохождения магнитного потока. При выполнении курсовой работы намагничивающий ток принять I_μ = 0,2- 0,5 соответственно для двигателей мощностью 2…50кВт.

4. МЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Механической характеристикой двигателя называется зависимость его угловой частоты вращения от развиваемого момента ω =f(М). В технической литературе часто механическую характеристику представляют в виде зависимости числа оборотов в минуту от момента n= f(М). Так как ω и n связаны постоянным соотношением

n = (30/ π) ω,

то очертания обеих характеристик подобны.

Для трехфазного асинхронного двигателя зависимость частоты вращения ротора от электромагнитного момента выражается громоздкой функцией, неудобной для анализа. Поэтому широкое применение получила зависимость момента от скольжения М = f(S), причем частота вращения ротора и скольжения связаны простым соотношением n = n₁(1-S).

Расчет и построение механической характеристики

Для расчета характеристики М = f(S) и механической характеристики ω = f(M) воспользуемся известной упрощенной формулой Клосса

                                                                       (4.1)

где М - развиваемый двигательный момент, Нм, при соответствующем скольжении S; S_кр - критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту М_max на механической характеристике.

Для номинального режима работы выражение (4.1) примет вид

                                                                     (4.2)

где S_H - скольжение в номинальном режиме двигателя (дается в задании). Или, используя известные параметры, получим

M_H=P_H*10³/ω_H                                                                        (4.3)

Угловая частота вращения ротора ω с угловой синхронной частотой магнитного поля ω ₁ связана соотношением

                                                                            (4.4)

тогда в номинальном режиме

ω_н = ω ₁ (1 - Sн).                                                                     (4.5)

ω_н= 104,7*(1-0,04)= 100,5

M_H=P_H*10³/ω_H = 2,8*1000/100,5= 27,86 Нм

Максимальный момент определяется из соотношения М_max/М_н, приведенного в задании.

M_max = 2M_н = 2*27,86= 55,7 Нм

Таким образом, в выражении (4.2) неизвестным остается критическое скольжение S_кр, которое необходимо выразить из формулы (4.2) и рассчитать, учитывая, что 0<S_кр < 1 и S_кр > Sн

S_кр²-4 S_н* S_кр+ S_н²= 0 - решая это квадратное уравнение получим :

S_кр1 = 0,01 S_кр2 = 0,15

Учитывая что Sн = 0,04 то принимаем S_кр = 0,15

Далее, подставляя в выражение (4.1) значения скольжения S от 1 до 0, получают значения М для этих скольжений. И для них же определяют угловую частоту ротора ω= ω ₁ (1 - S). В расчетно-пояснительной записке привести расчет М для одного значения скольжения. Для других значений скольжения расчет выполнить в табличной форме (табл. 4.1)

Таблица 4.1 Данные расчета механической характеристики

По результатам расчета выполнить 2 рисунка: на одном изобразить зависимость М = f(S), на другом - механическую характеристику ω = f(M).

5. РАСЧЁТ ПУСКОВОЙ ДИАГРАММЫ И ПУСКОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПУСКА

.1 Расчёт пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с фазным ротором

Регулирование частоты вращения двигателя изменением скольжения нашло широкое применение для привода подъёмно-транспортных механизмов. Оно осуществляется путём введения в цепь фазного ротора регулировочных (добавочных) сопротивлений.

В момент пуска все сопротивления введены в цепь, и машина разгоняется до первой установившейся скорости. При переключении между сопротивлениями двигатель переходит на работу по следующей искусственной характеристике и разгоняется до следующей установившейся скорости. Таким образом, при большом моменте статического сопротивления рабочего механизма происходит плавный разгон двигателя до номинальных оборотов.

Расчёт добавочного сопротивления

          (5.1)

где S_ки и S_ке - критическое скольжение естественной и искусственной механической характеристик, S_ки = 1, S_ке = 0,15, R₂ - активное сопротивление фазы обмотки ротора: R₂= 16,9 Ом.

, Ом.

5.2 Пусковая диаграмма асинхронного двигателя

Расчёт резисторов в цепи ротора, обеспечивающих заданную пусковую диаграмму, для асинхронного электропривода с фазным ротором является наиболее часто встречающейся задачей.

Под пусковой диаграммой понимают совокупность двух или более искусственных механических характеристик, которые используются при пуске АД в пределах от М₁ до М₂.

Пусковая диаграмма строится в предположении, что рабочий участок механических характеристик близок к линейному.

При построении пусковой диаграммы предельный момент М₁ не может быть больше критического и обычно принимается (0,8-0,9) М_max, а момент переключения М₂ должен составлять (1,1-1,25) М_с. М_с = М_н

Число ступеней пусковой диаграммы m (равно числу искусственных характеристик) и значение моментов М₁ и М₂ связаны между собой соотношением.

  (5.2)

где  - значение момента в относительных единицах.

Если при выбранных значениях М₁ до М₂ число ступеней m не получается целым, то его следует округлить в сторону ближайшего целого числа и пересчитать момент переключения М'₂. Принимаем

М₁ = 0,9·55,7 = 50,13 Нм,

М₂ = 1,1·27,86 = 30,65 Нм,

 Нм,

Окончательно принимаем m = 5.

Находим М'₂ с учётом, что m = 5 по формуле

         (5.3)

После этого определяем отношение l = М₁/М'₂ λ= 1,7 и величину сопротивления по ступеням по формуле

    (5.4)

R_g(m-2)= R_g(m-1)* λ

Рассчитываем сопротивления по секциям

R_g=16.9*(1.7-1)= 12 Ом

R_g(m-1)= 12*1,7= 20 Ом R_g(m-3)=34*1,7= 238 Ом

R_g(m-2)=20*1,7= 34 Ом R_g(m-4)=238*1,7= 405 Ом

Рассчитываем сопротивления по секциям

R₁ = R_g1 - R_g2 = 405-238= 167 Ом,

R₂ = R_g2 - R_g3 = 238 - 34 = 204 Ом,

R₃ = R_g3 - R_g4 = 34 - 20 = 14, Ом,

R₄ = R_g3 - R_g4 = 20 - 12 = 8, Ом

R₅ = R_g = 12 Ом.

Схема включения резисторов в цепи фазного ротора асинхронного двигателя, при m = 5 приведена на рис. 5.1

5.3 Схема управления при помощи командоконтроллера

Управление двигателем осуществляется с помощью командоконтроллера, который представляет собой аппарат дистанционного управления.

Контроллер замыкает и размыкает цепи управления электромагнитных катушек контакторов, контакты последних замыкают и размыкают цепи двигателя.

Рис. 5.1 Силовая схема управления трёхфазным асинхронным двигателем с фазным ротором

Нереверсивная схема управления при помощи командоконтроллера на n = 6 позиций (рис. 6.2) включает в себя контакты SA1-SA5, электромагнитные контакторы KM1-KM5, два встроенных тепловых реле защиты KK1 и KK2, а так же автоматический выключатель QF.

Схема обеспечивает пуск асинхронного двигателя (M), отключение его от сети в ручном и автоматическом режиме (SQ1), а также защиту от коротких замыканий (QF) и длительных перегрузок (KK1 и KK2).

Рис. 6.2 Нереверсивная схема управления на n = 6 позиций при помощи командоконтроллера

В первом положении командоконтроллера замыкается контакт SA, подавая питание на катушку. Контактор KM подключает обмотки статора двигателя. Одновременно с включением приводного двигателя включается обмотка электромагнита YB и тяговым усилием на его якоре раздвигаются стойки, освобождая от колодок шкив. В цепь ротора электродвигателя при этом включено полное сопротивление R_g пускового реостата, и двигатель разгоняется по характеристике 1 (см. рис. 6) до установившейся частоты вращения n_уст при заданном моменте сопротивления M₂.

Во втором положении замыкается контакт SA1 командоконтроллера и включается контактор KM1, который закорачивает часть R₁ сопротивления реостата. Двигатель переходит на работу по характеристике 2, разгоняется до частоты вращения n_уст2.

Таким образом, при переключении командоконтроллера последовательно замыкаются контакты SA -SA5, включающие соответственно контакторы KМ -KM5, которые закорачивают часть сопротивления реостата от R1 до R5, урезая его до нуля. В итоге двигатель работает на естественной характеристике 5 с частотой вращения n_уст5

Для выключения двигателя необходимо контроллер перевести в положение 0.

6. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Выбор оборудования схемы управления осуществим по техническим характеристикам электрооборудования согласно приложению 3 [2].

Для управления коммутацией в схеме управления подбираем кулачковый контроллер по основным характеристикам.

Подбираем тип электротепловых токовых реле KK1 и KK2 с учётом номинального тока обмотки статора .

Автоматический выключатель QF так же подбираем с учётом номинального тока обмотки статора.

Тип электромагнитных контакторов KM - KM5 подбираем с учётом номинального тока фазного ротора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был разработан асинхронный двигатель с фазным ротором, выбраны и рассчитаны его параметры, рассчитана магнитная цепь, построены схема развёртки статора и его механическая характеристика, выбраны пусковые сопротивления и разработана схема управления.

Таблица размеров полученного двигателя

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

1.     Проектирование электрических машин. Учебное пособие под редакцией Копылова И.П., Москва «Высшая школа» 2002.

2.       Асинхронные двигатели с фазным ротором и схемы управления. Учебно-методическое пособие. Ющенко Л.В., Хабаровск 1999.