Публикации Методические рекомендации по организации и выполнению лабораторно-практических заданий по учебной дисциплине: Электропривод сельскохозяйственных машин

Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Скачать публикацию

Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Методические рекомендации по организации и выполнению лабораторно-практических заданий по учебной дисциплине: Электропривод сельскохозяйственных машин
Автор: Елена Николаевна Косыгина

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Республики Саха (Якутия) «Олекминский техникум»УТВЕРЖДАЮЗам.директора по УРГБПОУ РС(Я) «ОТ»___________/Данилова А.П./«_____»_____________20__г.Методические рекомендации по организации и выполнению лабораторно-практических заданий по учебной дисциплине МДК.03.03. «Электропривод сельскохозяйственных машин».по специальности: 35.02.08 Электрификация и автоматизация сельского хозяйстваОлекминск, 20___г.Методические рекомендации по выполнению лабораторно-практических работ на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования (далее - ФГОС) по специальности 35.02.08 Электрификация и автоматизация сельского хозяйства.Составитель: Косыгина Елена Николаевна, преподаватель спец.дисциплинСодержание:ВведениеУчебная дисциплина МДК.03.03. «Электропривод сельскохозяйственных машин» предназначена для реализации Федерального государственного образовательного стандарта (далее - ФГОС) по специальности 35.02.08 Электрификация и автоматизация сельского хозяйства. Целью дисциплины является формирование базовых знаний для освоения специальных дисциплин. При очной форме обучения основными формами организации учебного процесса являются: самостоятельная работа, лабораторно-практические занятия.При изучении дисциплины МДК.03.03. «Электропривод сельскохозяйственных машин» студенты должны иметь представление:- о роли и месте знаний по дисциплине при освоении основной профессиональной программы и в сфере профессиональной деятельности;- об оценке степени совершенства конструкции детали, механизма по критериям работоспособности.Пояснительная запискаМетодические рекомендации по выполнению лабораторно-практических работ учебной дисциплины МДК.03.03. «Электропривод сельскохозяйственных машин» раскрывают у студентов формирование системы знаний, практических умений и объяснения уровня образованности и уровня подготовки студентов по специальности 35.02.08 Электрификация и автоматизация сельского хозяйства. Изучение программного материала должно способствовать формированию у студентов необходимых для профессиональной деятельности технических знаний и навыков.С целью овладения указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями обучающийся в ходе освоения профессионального модуля должен:иметь практический опыт:

эксплуатации и ремонта электротехнических изделий, используемых в сельскохозяйственном производстве;

технического обслуживания и ремонта автоматизированных систем сельскохозяйственной техники.

уметь:

использовать электрические машины и аппараты;

использовать средства автоматики;

проводить техническое обслуживание и ремонт типовых районных и потребительских трансформаторных подстанций, схем защиты высоковольтных и низковольтных линий;

осуществлять надзор и контроль за состоянием и эксплуатацией светотехнических и электротехнологических установок;

осуществлять техническое обслуживание и ремонт автоматизированных систем технологических процессов, систем автоматического управления, электрооборудования и средств автоматизации сельского хозяйства.

знать:

назначение, устройство, принцип работы машин постоянного тока, трансформаторов, асинхронных машин и машин специального назначения;

элементы и системы автоматики и телемеханики, методы анализа и оценки их надежности и технико-экономической эффективности;

систему эксплуатации, методы и технологию наладки, ремонта и повышения надежности электрооборудования и средств автоматизации сельскохозяйственного производства.

Правила электробезопасности при работе в лабораторииПриступая к работе с электрическими устройствами, помните об опасности поражения электрическим током.При проведении лабораторных работ студент обязан:

убедиться в отсутствия напряжения на стенде перед началом монтажа электрической цепи;

вывести в положение «ноль» указатель автотрансформатора;

проводить монтаж цепи строго по выбранному способу;

отключить стенд при любом подозрении на неисправность;

проверять монтаж токовой цепи через нагрузку;

убедиться в установленных средствах защиты;

представлять сведенья преподавателю по готовности стенда.

При проведении лабораторных работ студентам запрещается:

производить подключение и изменение цепи под напряжением;

прикасаться к токоведущим частям, монтажным зажимам и вращающимся частям электрических машин под напряжением;

касаться посторонними предметами (и карандашами!) токоведущих частей;

самостоятельно переключать любые устройства, не относящиеся к выполняемой работе;

открывать и снимать защищенные части электрооборудования;

размыкать электрическую цепь без снятия напряжения;

работать в расстегнутой одежде;

облокачиваться на работающий стенд;

работать с распущенными волосами;

отвлекать коллег во время работы;

раскладывать на стенде посторонние предметы.

Лабораторно-практические работы рассчитаны на 1 или 2 академических часа, поэтому перед выполнением работы студентам необходимо самостоятельно заранее подготовиться к работе - прочитать обще сведения по работе и оформить работу по всем требованиям: записать номер, тему, цель, инструменты и порядок выполнения работы.Перечень лабораторно-практических работЛабораторная работа №1. Тема: Снятие механической характеристики АД.Цели занятия:1.Опытным путем определить механические и электромеханические характеристики асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.2.Исследовать влияние напряжения на механические и электромеханические характеристики асинхронного электродвигателя.Задачи занятия1.Ознакомиться с лабораторной установкой.2.Собрать принципиальную электрическую схему установки, рисунок 1.3.Опытным путем получить данные для построения механических и электромеханических характеристик электродвигателя при напряжении питания 120 В.4.Проделать опыты пункта 3 при напряжении питания 160 В.5.Проделать опыты пункта 3 при напряжении питания 200 В.Задание для самоподготовки1.Изучить по учебнику уравнение механической характеристики асинхронного электродвигателя, а так же влияние напряжения на момент и ток асинхронного электродвигателя.2. Ответить в письменном виде на следующие вопросы:

уменьшается ли частота вращения магнитного поля при уменьшении напряжения питания асинхронного электродвигателя?

зависит ли критическое скольжение ротора электродвигателя от напряжения его питания?

какие зависимости называют механическими и электромеханическими характеристиками?

Методические указанияК задаче 2При сборке схемы обратите внимание, что автотрансформатор включается в сеть после автоматического включателя QF1, закрепленного в ящике на стене. Его выходное напряжение подано на вход автоматического выключателя QF2. Туда же подключен вольтметр PV. Обмотка электродвигателя должна быть соединена в схему “треугольник”.Рисунок 1. Принципиальная схема лабораторной установки для исследования работы асинхронного электродвигателя при разных напряженияхТаблица 1 – Перечень элементов схемы лабораторной установкиК задаче 3Осуществить пуск электродвигателя. Для этого включить автотрансформаторный регулятор напряжения TV и установить на выходе напряжение, равное 120 В. Затем включить электродвигатель автоматическим выключателем QF2.Выполнить опыты для определения механических и электромеханических характеристик двигателя. Для этого записать по форме таблицы 2.2 показания измерительных приборов при холостом ходе агрегата (опыт1).ЗатемвключитьспомощьюавтоматическоговыключателяQF3 цепь катушки электромагнитного тормоза УВ, и с помощью резистора RP установить различные тормозные моменты так, чтобы частота вращения составляла 900 мин-1 (опыт 2), 850 мин-1 (опыт 3), 800 мин –1 (опыт 4). Во всех опытах напряжение на зажимах электродвигателя поддерживается 120 В. Максимальный момент зарегистрировать вопыте 5, для чего после опыта 4 медленно увеличивать ток в цепи тормоза и на грани ползучести (ухода) скорости из устойчивого вращения записать показания момента и тока.Для того чтобы измерить пусковой ток и момент (опыт 6), необходимо установить максимальным напряжение на обмотках электромагнитного тормоза, включить электродвигатель, придерживая рукой остов катушек тормоза от резкого поворота, и, плавно его отпустив, записать значения момента и тока двигателя. Замеры при неподвижном роторе нужно делать быстро; сразу после замера отключить электродвигатель от сети, а резистор RP перевести в нулевое положение.Таблица 2 – Результаты опытов и расчетовК задаче 4Установить напряжение 160 В при отключенном двигателе и выполнить опыты, как в пункте 3.К задаче 5Установить напряжение, равным 200 В и выполнить опыт, как в пункте 3.Расчетные формулы для пересчета момента и тока в опытах при U = 200 В на номинальное напряжение 220 В, при частоте вращения n, соответствующей U = 200 В:Расчетные формулы для построения механической характеристики асинхронного электродвигателя по характерным точкам.M = 0Точка 1:ω= ω0=104,5 рад/сM = M н = Pн/ ωнТочка 2: ω = ω н=1045n нТочка 3: M = Mкр = Mн ··μкр ; ωк = ω0(1 – Sкр); Sн [μ кр + μкр2 + 2Sн (μкр −1) −1]Sкр =√ ------------------------------------------------ 1−2Sн (μкр −1) ω0 −ωн Sн =---------------- ω0Точка 4: M = Mмин = M μмин, где μмин = 1,6; ωмин= 0,15ω0. M = M пуск = M н μ пускТочка5: ω= 0Содержание отчета

Цель работы.

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки и таблица 1.

Ответы на вопросы самоподготовки.

Таблица 2..

Зависимости ω = f(M) для U1 = 120, 160, 200, 220В и естественная механическая характеристика, построенная по 5 точкам расчета (на одном графике).

Зависимости ω = f(I1) для U1=120, 160, 200, 220 В (на одном графике).

Контрольные вопросы

При напряжении 220 В (на фазу) электродвигатель развивает момент 12 Н·м. Какой момент будет развивать электродвигатель при той же угловатой скорости, если к электродвигателю подвести127 В (на фазу)?

Как по данным каталога на электродвигатели определить пусковой, критический и минимальный (при пуске) моменты асинхронного электродвигателя?

Какие характерные точки момента и скорости можно выделить на механической характеристике асинхронного электродвигателя?

Вам поручили переделать электропривод ленточного транспортера так, чтобы можно было уменьшить частоту вращения в 2 раза. Известно, что момент сопротивления транспортера не зависит от частоты вращения. Можно ли использовать для этой цели асинхронный короткозамкнутый электродвигатель с регулятором напряжения?

Асинхронные электродвигатели большой мощности (более 15 кВт) выпускаются со следующими паспортными данными соединения обмоток: 1 вариант – 220/380, ∆/Y; 2 вариант – 380/660, ∆/Y. Какой вариант следует использовать для уменьшения пускового тока с переключением обмоток двигателя в сети 380 В? Во сколько раз уменьшиться пусковой ток в линии?

Практическое занятие №1.Тема: Построение механической характеристики АД.Задание:

Рассчитать и построить естественную механическую характеристику асинхронного двигателя с фазным ротором.

Рассчитать и построить искусственную характеристику при Rдоб = 0,1

Исходные данные: Паспортные данные двигателей приводится в таблице №2, согласно варианта задания:Методические указания

Расчет и построение естественной характеристики.

Расшифровать обозначение типа двигателя.

Определить синхронную скорость вращения, об/мин

n1 = f*60/pгде, f = 50 Гц – частота переменного тока в сети;p – число пар полюсов на обмотке статора АД.

Определить скорость вращения ротора, об/мин

n2ном = n1*(1 - Sн)

Критическое скольжение для номинального режима в относительных единицах:

Sкр = М *max Sн + *max* Sн)2 - Sн2где М *max =

Определить относительные моменты при различных скольжениях S:

М * = Результаты занести в таблицу 1

Определить номинальный момент, Нм: Р2

Мном =

Определить моменты при различных скольжениях, Нм:

М = М * Мном

Определить частоту вращения при различных скольжениях, об/мин:

n2 = n1 (1 – S)Таблица 1 Расчет естественной и искусственной характеристики

По полученным данным построить естественную механическую характеристику n2 = f(М)

2 Расчет и построение искусственной механической характеристики

Определяем номинальное сопротивление ротора, Ом:

R2ном = где Е2ном = U2 (см. исходные данные), В

Сопротивление обмотки ротора, Ом:

r2=Sн R2ном

Относительное сопротивление цепи ротора с включенным резистором

R*2 = , где Rдоб = 0,1

Относительное сопротивление обмотки ротора:

r *2 = 2.5 Определяем отношение ( ) =

Определяем скольжение на искусственной характеристике и продолжаем заполнять таблицу 1

Su = S ( )

Определяем частоту вращения на искусственной характеристике, об/мин:

n2u = n1 (1 – Su) 2.8 Построить искусственную характеристику n2u = f(М) 3 Построить характеристику при снижении напряжения на ∆U %, для этого нужно определить:М ″max = . М maxМ ″n = . М n4 Определить перегрузочную способность, кратность пускового момента и сделать вывод о возможности работы и возможности пуска = …Вывод: если >1 – работа возможна, если <1 – работа не возможна. = ... Вывод: если >1 – пуск возможен, если <1 – пуск не возможен.Технические характеристики асинхронных двигателей с фазным ротором Uном = 380В Таблица №2Практическое занятие №2. Тема: Расчет и выбор пусковых сопротивлений.Цель работы: Рассчитать сопротивление резисторов, подключенных к асинхронному двигателю, потребляемую им мощность и ток при номинальной нагрузке, вращающие моменты двигателя.Краткие теоретические сведения:Пусковые свойства двигателей с фазным ротором. Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом, обусловленным переходом ротора и механически связанных с ним частей исполнительного механизма из состояния покоя в состояние равномерного вращения, когда вращающий момент двигателя уравновешивается суммой противодействующих моментов, действующих на ротор двигателя.Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового тока Iп или его кратностью Iп/ Iном и значением пускового момента Мп или его кратностью Мп/Мном. Двигатель, обладающий хорошими пусковыми свойствами, развивает значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе. Однако получение такого сочетания пусковых параметров в асинхронном двигателе сопряжено с определенными трудностями, а иногда оказывается невозможным.Улучшить пусковые свойства двигателя можно увеличением активного сопротивления цепи ротора r2', так как в этом случае уменьшение пускового тока сопровождается увеличением пускового момента. В то же время напряжение U1 по-разному влияет на пусковые параметры двигателя: с уменьшением U1 пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства двигателя, но одновременно уменьшается пусковой момент. Целесообразность применения того или иного способа улучшения пусковых свойств двигателя определяется конкретными условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые предъявляются к его пусковым свойствам.Помимо пусковых значений тока Iп и момента Мп пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой операции, ее экономичность (стоимость и надежность пусковой аппаратуры и потерь энергии в ней). Пуск двигателей с фазным ротором. Наличие контактных колец у двигателей с фазным ротором позволяет подключить к обмотке ротора пусковой реостат (ПР). При этом активное сопротивление цепи ротора увеличивается до значения R2 = r2' + rд', где rд' — электрическое сопротивление пускового реостата, приведенное к обмотке статора. Если при отсутствии ПР, т. е. при активном сопротивлении цепи ротора R2 = r2, пусковой момент Мп = Мпо, то при введении в цепь ротора добавочного активного сопротивления rдоб , когда R/2 = r2' + rдоб' , пусковой момент возрастает и при R//2 = r2' + rдоб' = х1 + х'2 достигает наибольшего значения Мп.наиб. При R/2> х1 + х'2 пусковой момент уменьшается.При выборе сопротивления пускового реостата rдоб исходят из условий пуска двигателя: если двигатель включают при значительном нагрузочном моменте на валу, сопротивление пускового реостата rдо6 выбирают таким, чтобы обеспечить наибольший пусковой момент; если же двигатель включают при небольшом нагрузочном моменте на валу, когда пусковой момент не имеет решающего значения для пуска, оказывается целесообразным сопротивление ПР rдоб выбирать несколько больше значения, соответствующего наибольшему пусковому моменту, т. е. чтобы R/2> x1 + х'2. В этом случае пусковой момент оказывается несколько меньшим наибольшего значения М п.mах, но зато пусковой ток значительно уменьшается.На рис. 2.1, а показана схема включения ПР в цепь фазного ротора. В процессе пуска двигателя ступени ПР переключают таким образом, чтобы ток ротора оставался приблизительно неизменным, а среднее значение пускового момента было близко к наибольшему. Рис. 2.1. Схема включения пускового реостата.Пусковые реостаты состоят из кожуха, рычага с переключающим устройством и сопротивлений, выполненных из металлической проволоки или ленты, намотанной в виде спирали, или же из чугунного литья. Пусковые реостаты рассчитаны на кратковременное протекание тока, а поэтому рычаг пускового реостата нельзя долго задерживать на промежуточных ступенях, так как сопротивления реостата могут перегореть. По окончании процесса пуска, когда рычаг реостата находится на последней ступени, обмотка ротора замкнута накоротко.В асинхронных двигателях с фазным ротором обеспечивается наиболее благоприятное соотношение между пусковым моментом и пусковым током: большой пусковой момент при небольшом пусковом токе (в 2—3 раза больше номинального). Недостатками пусковых свойств двигателей с фазным ротором являются некоторая сложность, продолжительность и неэкономичность пусковой операции. Последнее вызывается необходимостью применения в схеме двигателя пускового реостата и непроизводительным расходом электроэнергии при его нагреве.Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором при повышенном напряжении. Этот способ пуска, отличаясь простотой, имеет существенный недостаток: в момент подключения двигателя к сети в обмотке статора возникает большой пусковой ток, в 5—7 раз превышающий номинальный ток двигателя. При небольшой инерционности исполнительного механизма частота вращения двигателя быстро достигает установившегося значения и пусковой ток также быстро спадает, не вызывая перегрева обмотки статора. Но такой значительный бросок тока в питающей сети может вызвать в ней заметное падение напряжения. Однако этот способ пуска благодаря своей простоте получил наибольшее применение для двигателей мощностью до 38—50 кВт и более (при достаточном сечении жил токоподводящего кабеля). При необходимости уменьшения пускового тока двигателя применяют какой-либо из способов пуска короткозамкнутых двигателей при пониженном напряжении.Пуск при пониженном напряжении. Пусковой ток двигателя пропорционален подведенному напряжению U1, уменьшение которого вызывает соответствующее уменьшение пускового тока. Существует несколько способов понижения подводимого к двигателю напряжения. Рассмотрим некоторые из них.Для асинхронных двигателей, работающих при соединении обмоток статора треугольником, можно применить пуск переключением обмотки статора со звезды на треугольник. В момент подключения двигателя к сети переключатель ставят в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной в звезду. При этом фазное напряжение на статоре понижается в раз. Во столько же раз уменьшается и ток в фазных обмотках двигателя. Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному, в то время как при соединении этих же обмоток треугольником линейный ток больше фазного в раз. Следовательно, переключив обмотки статора звездой, мы добиваемся уменьшения линейного тока в ()2 = 3 раза. После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, переключатель быстро переводят в положение «треугольник» и фазные обмотки двигателя оказываются под номинальным напряжением. Возникший при этом бросок тока до значения I/пΔ является незначительным.Рассмотренный способ пуска имеет существенный недостаток - уменьшение фазного напряжения в раз сопровождается уменьшением пускового момента в три раза, так как, пусковой момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату напряжения U1. Такое значительное уменьшение пускового момента не позволяет применять этот способ пуска для двигателей, включаемых в сеть при значительной нагрузке на валу.Описанный способ понижения напряжения при пуске применим лишь для двигателей, работающих при соединении обмотки статора треугольником. Более универсальным является способ с понижением подводимого к двигателю напряжения посредством реакторов (реактивных катушек — дросселей). Недостаток этого способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в U/1/ U1номраз сопровождается уменьшением пускового момента Мп в (U/1/ U1ном)2 раз.Как и предыдущие способы пуска при пониженном напряжении, автотрансформаторный способ пуска сопровождается уменьшением пускового момента, так как значение последнего прямо пропорционально квадрату напряжения. С точки зрения уменьшения пускового тока автотрансформаторный способ пуска лучше реакторного, так как при реакторном пуске пусковой ток в питающей сети уменьшается в U/1/ U1ном раз, а при автотрансформаторном - в (U/1/ U1ном)2 раз. Но некоторая сложность пусковой операции и повышенная стоимость пусковой аппаратуры (понижающий автотрансформатор и переключающая аппаратура) несколько ограничивают применение этого способа пуска асинхронных двигателей.Порядок выполнения работы:

Решить задачу №1. Для асинхронного двигателя с фазным ротором, данные которого приведены в табл. 2.1, номинальная мощность Pном, номинальное скольжение Sном, перегрузочная способность λм, число полюсов 2р. Требуется рассчитать сопротивления резисторов трехступенчатого пускового реостата ПР (рис. 2.2).

Таблица 2.1.Рис.2.2. Трехступенчатый пусковой реостатРешение:

определить синхронную частоту вращения : n1=f160/p;

определить номинальную частоту вращения: nном=n1(1-sном);

определить номинальный момент двигателя: Мном = 9,55Рном/пном , Н•м;

принять значение момента переключений, равным номинальному: М2 = 1,0Мном;

принять отношение начального пускового момента к моменту переключений:λ = M1/M2;

определить начальный пусковой моментM1;

определить сопротивление резистора третьей ступени ПР: ;

определить сопротивление резистора второй ступени ПР: ;

определить сопротивление резистора первой ступени: ;

определить сопротивление ПР на первой ступени: ;

определить сопротивление ПР на второй ступени ;

определить сопротивление ПР на третьей ступени.

Решить задачу №2. Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором работает с нагрузкой на валу М2 = 0,75Мном. Определить величину сопротивления резистора rдо6, который следует включить в каждую фазную обмотку ротора, чтобы частота вращения при указанной нагрузке составляла n2 = 0,5n1. Необходимые данные двигателя приведены в табл. 2.2: номинальная мощность Рном, напряжение статора фазное U1ф, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке sном, сопротивление обмотки ротора при рабочей температуре r2.

Таблица 2.2.Решение:

определить номинальную частоту вращения: nном;

определить момент на валу двигателя при номинальной нагрузке (номинальный момент двигателя):

считая рабочий участок естественной механической характеристики двигателя прямолинейным, получить соотношение моментов нагрузки и соответствующих скольжений М2/Мном=s0,75/sном, из которого определить скольжение s0,75при нагрузке на валу двигателя М2 = 0,75Мном;

определить скольжение Sпри частоте вращения n2=0,5 nном;

используя принцип пропорциональности между скольжением и активным сопротивлением в цепи ротора, определить сопротивление добавочного резистора rдо6, который необходимо включить в каждую фазную обмотку ротора, чтобы получить частоту вращения 0,5nном: .

Решить задачу №3. Трехфазный асинхронный двигатель серии 4А, включенный в сеть с линейным напряжением U1л= 380 В при соединении обмотки статора «треугольником», имеет номинальные данные: мощность Рном, частоту вращения nном, КПД ηном, коэффициент мощности cosφ1ном, кратности пускового тока λi пускового момента λп, максимального момента λм (табл. 2.3).

Требуется определить:

вращающие моменты двигателя — номинальный, пусковой, максимальный;

потребляемые мощность и ток статора при номинальной нагрузке;

пусковые ток статора и момент, а также перегрузочную способность двигателя при соединении обмотки статора «звездой» при прежнем напряжении питающей сети;

при каком фазном напряжении статора двигатель утрачивает перегрузочную способность, т.е. λ'м =1.

Таблица 2.3.Решение:

определить номинальный момент;

определить пусковой момент: ;

определить максимальный момент;

определить потребляемую двигателем мощность в номинальном режиме;

определить номинальные токи в цепи обмотки статора: фазный ток ; линейный ток .

определить пусковой (линейный) ток в питающей сети: .

определить номинальный и пусковой токи при соединении обмотки статора «звездой», для это рассчитать значения, на которые уменьшается фазное напряжение, фазный и линейный токи: , , .

определить номинальный и пусковой моменты двигателя при соединении обмотки статора «звездой»: , , .

определить перегрузочную способность двигателя: ;

определить напряжение (фазное) U1ф, при котором двигатель утрачивает перегрузочную способность: .

Контрольные вопросы:

Чем сопровождается пуск асинхронного двигателя с фазным ротором (АД с ФР)?

Чем определяются пусковые свойства АД с ФР?

Как улучшить пусковые свойства АД с ФР?

От чего и как зависит выбор величины сопротивления пусковых реостатов, подключаемых к АД с ФР?

Из чего состоят пусковые реостаты?

В чем недостаток пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (АД с КР) при повышенном напряжении?

В чем недостаток пуска АД с КР при пониженном напряжении?

Практическое занятие №3.Тема: Расчет мощности и выбор электродвигателей в повторно-кратковременном режиме.Цель: формировать умения осуществлять контроль режимов работы электродвигателей и выявлять их неисправности. формировать умения: осуществлять коммутацию в электроустановках по принципиальным схемам; читать и выполнять рабочие чертежи электроустановок.Краткие теоретические сведения.Основным требованием при выборе электродвигателя является его соответствие условиям технологического процесса рабочей машины. Задача выбора состоит в поиске такого двигателя, который будет обеспечивать заданный технологический цикл рабочей машины, иметь конструкцию, соответствующую условиям эксплуатации и компоновки с рабочей машиной, а его нагрев при этом не должен превышать нормативный (допустимый) уровень. Выбор двигателя недостаточной мощности может привести к нарушению заданного технологического цикла и снижению производительности рабочей машины. Происходящие при этом его повышенный нагрев и ускоренное старение изоляции определяют преждевременный выход самого двигателя из строя, останов рабочей машины и соответствующие экономические потери. Недопустимым является также использование двигателей завышенной мощности, так как при этом, имея повышенную первоначальную стоимость, ЭП работает с низкими КПД и коэффициентом мощности. Таким образом, обоснованный выбор электродвигателя во многом определяет технико-экономические показатели работы комплекса «ЭП – рабочая машина». Выбор электродвигателя производится обычно следующим образом: сначала рассчитывается требуемая мощность, а затем предварительно выбранный двигатель проверяется по условиям пуска, перегрузке и нагреву. Если он удовлетворяет условиям проверки, то на этом выбор заканчивается, если же не удовлетворяет, то выбирается другой двигатель (как правило, большей мощности) и проверка повторяется. Основой для расчета мощности и выбора электродвигателя являются нагрузочная диаграмма и диаграмма скорости (тахограмма) исполнительного органа рабочей машины. Нагрузочная диаграмма исполнительного органа рабочей машины представляет собой график изменения приведенного к валу двигателя статического момента нагрузки во времени Mc(t). Эта диаграмма рассчитывается на основании технологических данных, характеризующих работу машин и механизмов, и параметров механической передачи. Диаграмма скорости или тахограмма, представляет собой зависимость скорости движения исполнительного органа от времени Vио(t) или ωио(t) После выполнения операции приведения эти зависимости изображаются в виде графика изменения скорости вала двигателя во времени ω(t).Практическое занятие №4.Тема: Расчет и составление схемы пусковых сопротивлений.Цель работы: изучить электрические схемы, которые вырабатывают необходимые управляющее воздействия на двигатель, а также рассмотреть их техническую (аппаратную) реализацию.Общие методические указанияК разомкнутым относятся схемы, в которых для управления электроприводами (ЭП) не используются обратные связи по его координатам или технологическим параметрам приводимых в движение рабочей машины или производственного механизма. Эти схемы, отличаясь простотой своей реализации, широко используются там, где не требуется высокое качество управления движением ЭП, в частности для пуска, реверса и торможения двигателей.Разомкнутые схемы, осуществляя управление ЭП, обеспечивают и защиту ЭП, питающей сети и технологического оборудования при возникновении различных ненормальных режимов - коротких замыканий, перегрузке двигателей, исчезновении питающего напряжения или обрыве фазы питающей сети и т.д. Для этого они содержат соответствующие аппараты и устройства, находящиеся во взаимодействии с устройствами управления двигателями. В разомкнутых схемах управления главным образом используется релейно-контакторная аппаратура, в состав которой входят командные маломощные аппараты, силовые коммутационные аппараты с ручным и дистанционным управлением, реле управления и защиты.Типовые узлы и схемы управления электроприводов с двигателями постоянного тока (ДПТ)Управление пуском, реверсом и торможением ДПТ в большинстве случаев осуществляется в функции времени, скорости (ЭДС), тока или пути. Рассмотрим ряд типовых схем, с помощью которых реализуются указанные режимы.Типовая схема пуска ДПТ с независимым возбуждением в функция времени. Эта схема содержит кнопки управления (рис. 1, а) SB1 (пуск) и SB2 (останов, стоп ДПТ), линейный контактор КМ1, обеспечивающий подключение ДПТ к сети, и контактор ускорения КМ2 для выключения (закорачивания) пускового резистора Rд. В качестве датчика времени в схеме использовано электромагнитное реле времена КТ. При подключении схемы к источнику питания происходит возбуждение ДПТ и срабатывает реле КТ, размыкая свой размыкающий контакт в цепи контактора КМ2 и подготавливая двигатель к пуску.Рис. 1. Схема (а) пуска двигателя в функции времени, характеристики (б) и кривые переходного процесса (в)Пуск ДПТ начинается после нажатия кнопки SB1, в результате чего получает питание контактор КМ1, который своим главным контактом подключает ДПТ к источнику питания. Двигатель начинает разбег с резистором Rд в цепи якоря. Одновременно замыкающий блок-контакт контактора KM1 шунтирует кнопку SB1 и она может быть отпущена, а размыкающий блок-контакт KM1 разрывает цепь питания катушки реле времени КТ. Через интервал времени tКТ после прекращения питания катушки реле времени, называемый выдержкой времени, размыкающий контакт КТ замкнется в цепи катушки контактора КМ2, последний включится и своим главным контактом закоротит пусковой резистор Rд в цепи якоря. Таким образом, при пуске ДПТ в течение времени tКТ разгоняется по искусственной характеристике 1 (рис. 1, б), а после шунтировки резистора Rд — по естественной 2. Величина сопротивления резистора Rд выбрана таким образом, что в момент включения двигателя ток I1 в цепи якоря и соответственно момент М1 не превосходят допустимого уровня. За время tКТ после начала пуска скорость вращения двигателя достигает величины 1, а ток в цепи якоря снижается до уровня I2 (рис. 1, в). После шунтировки Rд происходит бросок тока в цепи якоря от I2 до I1, который не превышает допустимого уровня.Типовая схема пуска двигателя в две ступени в функции ЭДС и динамического торможения в функции времени. В этой схеме (рис. 2, а) в качестве датчика скорости (ЭДС) использован якорь М, к которому подключены катушки контакторов ускорения КМ1 и КМ2. С помощью регулировочных резисторов Ry1 и Ry2 эти контакторы могут быть настроены на срабатывание при определенных скоростях двигателя.Рис. 2. Схема пуска ДПТ ЭДС и динамического торможения в функции времени (а) и механические характеристики (б)Для осуществления торможения в схеме предусмотрен резистор Rд3, подключение и отключение которого осуществляется контактором торможения КМЗ. Для обеспечения выдержки времени используется электромагнитное реле времени КТ, размыкающий контакт которого включен в цепь контактора торможения КМ2.После подключения схемы к источнику питания происходит возбуждение ДПТ, причем аппараты схемы остаются в исходном положении. Пуск ДПТ осуществляется нажатием кнопки SB1, что приводит к срабатыванию линейного контактора КМ и подключению ДПТ к источнику питания. Двигатель начинает разбег с включенными резисторами в цепи якоря Rд1+ Rд2 по характеристике 1 (рис. 2, б). По мере увеличения скорости ДПТ растет его ЭДС и соответственно напряжение на катушках контакторов КМ1 и КМ2. При скорости 1 срабатывает контактор KМ1, закорачивая своим контактом первую ступень пускового резистора Rд1, и двигатель переходит на характеристику 2. При скорости 2 срабатывает контактор КМ2, закорачивая вторую ступень пускового резистора Rд2. Двигатель выходит на естественную характеристику 3 и заканчивает свой разбег в точке установившегося режима, определяемой пересечением естественной характеристики 3 двигателя и характеристики нагрузки (Мс).Для перехода к режиму торможения нажимается кнопка SB2. Катушка контактора КМ теряет питание, размыкается замыкающий контакт КМ и ДПТ отключается от источника питания. Размыкающий контакт КМ в цепи контактора торможения КМ3 замыкается, последний срабатывает и своим главным контактом подключает резистор Rд3 к якорю М, переводя ДПТ в режим динамического торможения по характеристике 4 (рис. 2, б). Одновременно размыкается замыкающий контакт контактора КМ в цепи реле времени КТ, оно теряет питание и начинает отсчет времени. Через интервал времени, который соответствует снижению скорости ДПТ до нуля, реле времени КТ отключается и своим контактом разрывает цепь питания контактора КМ3. Резистор Rд3 отключается от якоря М ДПТ, торможение заканчивается, и схема возвращается в свое исходное положение.Типовая схема пуска ДПТ в одну ступень в функция времени и динамического торможения в функции ЭДС. Разбег ДПТ происходит по аналогии со схемой рис. 1. Отметим, что при включении двигателя (рис. 3) и работе его от источника питания размыкающий контакт линейного контактора КМ в цепи контактора торможения КМ2 разомкнут, что предотвращает перевод двигателя в режим торможения.Торможение осуществляется нажатием кнопки SB2, Контактор КМ, потеряв питание, отключает ДПТ от источника питания и замыкает своим контактом цепь питания контактора КМ2. Последний срабатывает и замыкает якорь М ДПТ на резистор торможения Rд2. Процесс динамического торможения происходит до тех пор, пока при небольшой скорости ДПТ его ЭДС не станет меньше напряжения отпускания контактора КМ2. Тот отключится и схема вернется исходное положение.Рис. 3. Схема пуска ДПТ в одну ступень в функции времени и динамического торможения в функции ЭДСТиповая схема пуска двигателя с последовательным возбуждением в функции тока. В этой схеме (рис. 4) используется реле тока КА, катушка которого включена в цепь якоря М, а размыкающий контакт — в цепь питания контактора ускорения КМ2. Реле тока настраивается таким образом, чтобы его ток отпускания соответствовал току I2 (см. рис. 1, б). В схеме используется также дополнительное блокировочное реле KV со временем срабатывания большим, чем у реле КА.Рис. 4. Схема пуска ДПТ с последовательным возбуждением в одну ступень по принципу токаРабота схемы при пуске происходит следующим образом. После нажатия на кнопку SBI срабатывает контактор КМ1 и двигатель подключается к источнику питания, в результате чего он начинает свой разбег. Бросок тока в якорной цепи после замыкания главного контакта контактора КМ1 вызовет срабатывание реле тока КА, которое разомкнет свой размыкающий контакт в цепи контактора КМ2. Через некоторое время после этого срабатывает КV и замыкает свой замыкающий контакт в цени контактора КМ2, подготавливая его к включению.По мере разбега ДПТ ток якоря снижается до значения тока переключения I2. При этом отключается реле тока и замыкает свой размыкающий контакт в цепи контактора КМ2. Последний срабатывает, его главный контакт закорачивает пусковой резистор Rд в цепи якоря, а вспомогательный контакт шунтирует контакт реле тока КА. Поэтому вторичное включение реле тока КА после закорачивания Rд и броска тока не вызовет отключения контактора КА и ДПТ продолжит разбег по своей естественной характеристике.Типовые релейно-контакторные схемы управления ЭП содержат элементы блокировок, защит и сигнализации, а также связи с технологическим оборудованием. Для унификации схемных решений электротехническая промышленность выпускает стандартные станции, блоки и панели управления, специализированные по видам ЭП рабочих машин и механизмов, функциональным возможностям, условиям эксплуатации, роду тока и т.д. Так, для управления крановыми механизмами выпускаются различные крановые панели, для ЭП лифтов разработаны типовые шкафы управления, для ЭП конвейеров выпускаются типовые станции управления и т.д.Лабораторная работа №2.Тема: Изучение графических и буквенных обозначений элементов электрических принципиальных схем.Цель работы: Ознакомление с видами схем электрических цепей. Получение навыков чтения схем электрических цепей. Ознакомление с условными графическими изображениями основных элементов электрических схем.Основные теоретические положенияЭлектрическая схема — это графическое изображение связей между электрическими элементами установки, позволяющее понять принцип действия электротехнического устройства. Условным графическим изображением показывают электрические элементы схемы устройства, на которых происходит получение, преобразование и управление электроэнергией. Элементами схемы являются: обмотки электрических машин, катушки контакторов и реле, контакты электрических аппаратов, резисторы и др. Электрические связи на схемах показывают провода и кабели электротехнической установки.В зависимости от назначения схемы подразделяются на структурные, функциональные, принципиальные (полные), схемы соединений (монтажные). В упрощенных однолинейных схемах провода или связи изображают одной линией. При помощи отрезков, пересекающих эти линии под углом 45°, указывают число проводов или число токопроводящих жил кабеля.Структурные схемы позволяют иметь упрощенное изображение основных элементов в виде прямоугольников и линии связи между элементами. Внутри прямоугольников вписывают наименование элементов, а также основные параметры (мощность, напряжение), позволяющие создать общее представление об установке.Функциональные схемы являются дальнейшим развитием структурных схем и служат для более углубленного ознакомления с электроустановками. При помощи условных графических обозначений изображены все элементы каждого прямоугольника. Связи между отдельными элементами конкретизируются и расшифровываются. Функциональные схемы имеют подробную характеристику всех элементов.Принципиальные схемы изображают все электрические элементы и связи между ними для пояснения принципов работы электрифицированной установки. Все элементы вычерчивают в отключенном положении. Каждый элемент, входящий в схему, должен иметь буквенно-цифровое обозначение по государственному стандарту. Все элементы электрических схем разделены на виды, каждому из которых присвоен буквенный код в виде заглавной латинской буквы, являющийся обязательным в обозначении. Для уточнения вида элемента к первой букве кода может добавляться вторая буква, образуя двухбуквенный код. После одно- или двухбуквенного кода ставится номер элемента в виде одной или нескольких цифр. Вид и номер элемента являются обязательной частью обозначения.Цифры порядковых номеров, которые указывают на нумерацию одинаковых элементов, должны быть выполнены одним размером шрифта с буквенными обозначениями элемента. Например, на схеме имеется два контактора с двумя и тремя контактами. Электромагнитные катушки контакторов обозначаются К1, К2, их контакты К 1.1, К 1.2 и К2.1, К2.2, К2.3.В принципиальных схемах условные графические обозначения элементов устройств выполняют совмещенным или разнесенным способом. При совмещенном способе электрические элементы устройства размещают на схеме с учетом их конструкционных связей (например, втягивающие катушки контактора рядом с графическим изображением его контактов). При разнесенном способе условные графические изображения электрических элементов устройства располагают в разных местах схемы, не принимая во внимание конструктивного исполнения этого устройства. Элементы на схеме располагают с учетом прохождения по ним тока. Цепи токов в разнесенной схеме размещают параллельно одна под другой, образуя строчный способ выполнения схемы. Для облегчения чтения схемы при строчном способе рекомендуется параллельные цепи (строки) нумеровать. В зависимости от назначения цепей на принципиальных схемах выделяют: силовую цепь, цепи управления, сигнализации, возбуждения, электрических измерений.Электрические схемы раскрывают способы управления электродвигателем, которые слагаются из следующих этапов: пуска, изменения частоты вращения, реверса, торможения и выключения. Пуск двигателя, например, может быть прямым, т. е. непосредственным включением его в сеть, или происходить по заданному режиму.В береговых установках, где мощность питающей сети во много раз превышает мощность включаемого электродвигателя, можно непосредственно включать электродвигатели больших мощностей, нежели в судовых условиях, где мощности электростанций ограничены.При ручной системе все этапы управления могут значительно отличаться от расчетных, особенно при переходных режимах электродвигателя. Для ручных операций по управлению двигателями всегда требуется больше времени, чем при наличии автоматизации, и производительность выполняемых работ всегда меньше. Ручные системы на современных судах встречаются редко.Схемы соединений (монтажные) изображают расположение составных частей электрифицированного устройства в деталях с указанием метода прокладки проводов и кабелей. Схемы соединений входят в состав технической документации судна и являются документом, по которому выполняют монтаж установки, а также эксплуатацию и ремонт. Схемы учитывают технологию монтажа электрических аппаратов и приборов, а также возможность прокладки кабельных трасс по судну с учетом требований регистра. Чертежи панелей с размещенными на них аппаратами и приборами изображают в масштабе. Монтажная схема содержит схемы внутренних соединений, на которых указаны все соединения внутри отдельных сборочных единиц, и схемы внешних соединений, на которых показывают прокладку кабельных трасс по судну между отдельными сборочными единицами. Для возможности контроля схемы все электрические выводы аппаратов и концы токопроводящих жил проводов должны иметь маркировку (цифру или букву).Методические указания по чтению электрических схем заключаются в рекомендациях по принятому порядку последовательности изучения электрифицированной установки. Чтение электрической схемы следует начинать с ее типа и вида по названию из углового штампа. Затем следует ознакомиться со схемой силовой цепи, начиная с источника тока. Схемы управления надо изучать поэлементно.Размеры условных графических обозначений в электрических схемахРазмеры условных графических обозначений приведены в модульной сетке.Контрольные вопросы1.Что такое схема электрической цепи2.Назовите виды электрических схем3.Что такое структурная схема4.Что такое принципиальная схемаБланк практического задания №1, Вариант 1Бланк практического задания №1, Вариант 2Пример выполнения практического задания № 1Дана следующая схема электрической цепи Рис. 1. Схемы прямого пуска двигателя с контакторным управлением.Опираясь на полученные сведения об условных графических изображения элементов электрических схем, описать элементы данной схемы и алгоритм ее работыЦепь управления для электродвигателей строится одинаково и включается к выводам X1 и Х2. Отличие состоит в том, что для управления электродвигателем постоянного тока (рис. 1, а) применяется контактор постоянного тока с двумя замыкающими главными контактами, а для управления асинхронным двигателем (рис. 1, б) — трехполюсный контактор переменного тока.Включение электродвигателей осуществляется нажатием на кнопочный выключатель «Пуск» S2 (рис. 3.1, в). Катушка контактора К1 получает питание, и контактор, сработав, подключает своими замыкающими контактами электродвигатель к сети. Если кнопочный выключатель S2 отпустить, то его замыкающий контакт разомкнётся. Однако двигатель остается включенным, так как питание катушки контактора сохраняется через вспомогательный контакт К1.3, шунтирующий контакт S2. Для отключения электродвигателя необходимо нажать кнопочный выключатель «Стоп» S1. Катушка контактора теряет питание, и он отключает электродвигатель от сети.При выключении питающего напряжения вследствие значительной индуктивности параллельной обмотки возбуждения в ней возникают значительные э. д. с. самоиндукции и перенапряжения, которые могут привести к повреждению изоляции обмотки. Для уменьшения перенапряжений параллельно этой обмотке подключают разрядный (гасящий) резистор R. Во избежание лишних потерь энергии в разрядном резисторе последовательно с ним иногда включают полупроводниковый вентиль V. При выключении цепи возбуждения создается замкнутый контур, замедляющий уменьшение тока в обмотке возбуждения, способствующий снижению э. д. с. самоиндукции и перенапряжения в ней.Лабораторная работа №3.Тема: Изучение схем управления асинхронными двигателями.Цель работы. Ознакомиться с устройством, назначением и принципом работы релейно-контактной аппаратуры и типовыми электрическими схемами управления асинхронными электродвигателями.Программа работы1. Ознакомиться с устройством и принципом работы релейно-контактной аппаратуры управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.2. Исследовать работу типовых релейно-контактных схем управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.Основные теоретические положенияНа принципиальных электрических схемах изображают все электрические элементы и устройства, необходимые для осуществления и контроля требуемых процессов. Они показывают все связи между электрическими элементами, а также места подключения внешних входных и выходных устройств. В результате эти схемы дают детальное представление о порядке работы технологического оборудования и работе электротехнических устройств, в том числе и при управлении электроприводами.Принципиальные электрические схемы управления электроприводами выполняют в соответствии с требованиями ГОСТов по правилам выполнения схем, условным графическим обозначениям, маркировке цепей и буквенно-цифровым обозначениям элементов схем. Положение всех элементов на схемах показывается в исходном состоянии, т. е. все электрические элементы обесточены (находятся в отключенном состоянии) и отсутствуют внешние механические воздействия на аппараты и устройства, используемые в схеме. Как правило, эти схемы содержат: условные изображения элементов и связи между ними; поясняющие надписи; части отдельных элементов данной схемы, используемые в других схемах, а также элементы из других схем; диаграммы переключения контактов; перечень используемых приборов и аппаратуры.Применительно к электроприводам различают две различные цепи схемы: силовая часть (включает пускозащитную аппаратуру, электродвигатель и соединительные цепи) и схема управления (включает командные аппараты, пускатели, реле и датчики).В типовых схемах управления асинхронными электродвигателями широко используются электрические устройства и аппараты, условные графические обозначения которых приведены на рис. 3.1.Для дополнения условного графического обозначения элементов на принципиальных электрических схемах применяют буквенно-цифровые позиционные обозначения, состоящие в общем случае из трех частей, указывающих вид элемента, его порядковый номер и функциональную принадлежность. В первой его части для указания вида элемента записывают одну или несколько букв, во второй - одну или несколько цифр, обозначающих номер элемента, и в третьей - одну или несколько букв, расшифровывающих его функцию. Вид и номер элемента являются обязательной частью условного обозначения. Указывать функцию элемента необязательно.Принципиальные схемы выполняются срочным методом. При этом условные графические обозначения элементов, входящих в одну цепь, изображают последовательно один за другим по прямой, а отдельные цепи – рядом, образуя параллельные горизонтальные или вертикальные строки.Рис. 3.1. Условные обозначения устройств, используемых для управления асинхронными электродвигателямиа - асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором; б - асинхронный электродвигатель с фазным ротором; в - рубильник трехполюсный или замыкающиеся силовые контакты магнитного пускателя; г - автоматический выключатель трехфазный; д - рубильник двухполюсный; е - автоматический выключатель двухфазный; ж - плавкая вставка; з - контакт реле или магнитного пускателя замыкающийся; и - контакт реле или магнитного пускателя размыкающийся; к - контакт реле или магнитного пускателя переключающийся; л - контакт замыкающийся с самовозвратом (кнопка «Пуск»); м - контакт размыкающийся с самовозвратом (кнопка «Стоп»); н - контакты двухцепного кнопочного элемента с самовозвратом (верхний - замыкающийся, нижний - размыкающийся) и имеющие между собой механическую связь; о - блок-контакт теплового расцепителя; п - контакт датчика (конечного выключателя), замыкающийся с механическим приводом; р - контакт датчика (конечного выключателя), размыкающийся с механическим приводом; с - контакт, замыкающийся с замедлением, действующим при срабатывании, т. е. задержка происходит при включении; т - контакт, замыкающийся с замедлением, действующим при возврате, т. е. задержка происходит при отключении; у - контакт, замыкающийся с замедлением, действующим при срабатывании и возврате, т. е. задержки происходят при включении и при отключении; ф - катушка реле или магнитного пускателя; х - сигнальная лампочка; ц - однофазный нагревательный элемент теплового расцепителя; ч - резистор; ш - конденсатор.Условные буквенно-цифровые обозначения составляют из букв латинского алфавита и арабских цифр. Буквенные коды наиболее распространенных видов элементов, применяемых в схемах управлениям электроприводами, приведены в табл. 3.1.Таблица 3.1. Типовые принципиальные электрические схемы нереверсивного управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором приведены на рис.3.2.Рис. 3.2. Нереверсивные схемы управления асинхронным электродвигателемНа рис. 3.2 а приведена силовая часть схемы управления асинхронным электродвигателем. Она содержит: М - асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором; КМ - силовые контакты электромагнитного пускателя, подающего напряжение питания на обмотки статора; QF - автоматический выключатель, защищающий электродвигатель от ненормальных и аварийных режимов работы; три фазы питающего напряжения переменного тока - А, В, С.На рис. 3.2 б приведена схема дистанционного управления электродвигателем из одного места. Она содержит: КМ - электромагнитный пускатель, имеющий помимо силовых контактов также блок-контакты и катушку управления; SB1, SB2 - кнопки управления, соответственно «Стоп» и «Пуск», включающих и отключающих катушку КМ; две фазы питающего напряжения переменного тока - В и С. Блокировочный контакт КМ шунтирует контакт кнопки SB2 после включения пускателя и отпускании этой кнопки. Схема (рис. 3.2 б) работает следующим образом:

в исходном состоянии подано напряжение питания на фазы А, В, С; автоматический выключатель QF включен; кнопки SB1 (замкнута), SB2 (разомкнута) не нажаты; катушка КМ пускателя обесточена; двигатель М отключен от сети;

при кратковременном нажатии кнопки «Пуск» - SB2 на катушку КМ подается напряжение питания и она срабатывает; блок-контакты КМ шунтируют (т. е. подключаются параллельно) контакт кнопки SB2 и ее после этого можно отпускать, а силовые контакты пускателя КМ подают напряжение питания на обмотку статора двигателя М, он начинает вращаться; - для отключения двигателя М надо кратковременно нажать кнопку SB1, при этом производится разрыв по цепи питания катушки пускателя КМ, которая отключается и обесточивает двигатель М, а также снимается блокировка контактов кнопки SB2; в результате вся схема возвращается в исходное состояние.

На рис. 3.2 в приведена схема дистанционного управления электродвигателем из двух мест. Этот режим работы используется при дистанционном управлении с диспетчерского пульта (кнопки SB1, SB2) и с места установки двигателя (кнопки SB3, SB4) для удобства выполнения наладочных и ремонтных работ. В основу работы схемы положен принцип: размыкающие контакты управления включены последовательно, а замыкающие - параллельно. В остальном эта схема аналогична рассмотренной ранее (рис. 3.2 б).На рис. 3.2 г приведена схема дистанционного управления электродвигателем из двух мест, имеющая различные приоритеты кнопок. Кнопки поста SB1, SB2 обладают высшим приоритетом, чем кнопки поста SB3, SB4. Например, удерживая нажатой кнопку SB1, можно препятствовать включению электродвигателя М с другого поста кнопкой SB4. В остальном работа этой схемы аналогична рассмотренным ранее (рис. 3.2 б).Рассмотренные варианты схем управления (рис. 3.2) исключают самозапуск электродвигателя, при восстановлении напряжения сети после его отключения вследствие аварии. Типовые принципиальные электрические схемы реверсивного управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнуты ротором, приведены на рис. 3.3. Рис. 3.3. Реверсивные схемы управления асинхронным электродвигателемДля изменения направления вращения асинхронного электродвигателя требуется поменять порядок чередования фаз напряжения питания на любых двух обмотках статора.На рис. 3.3 а приведена силовая часть реверсивной схемы управления асинхронным электродвигателем. Она содержит: М - асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором; КМ1, КМ2 - силовые контакты электромагнитных пускателей, подающих напряжение питания на обмотки статора (при включении пускателя КМ1 порядок чередования фаз питающего напряжения на обмотках статора - А, В, С; при включении пускателя КМ2 - В, А, С); КК - нагревательные элементы теплового реле, включенные в две фазы питающего напряжения обмоток статора; QF - автоматический выключатель, защищающий электродвигатель от ненормальных и аварийных режимов работы; три фазы питающего напряжения переменного тока - А, В, С.Участок силовой схемы, обведенный пунктирной линией (рис. 3.3 а), собран на монтажной панели, содержащей магнитные пускатели КМ1, КМ2, Как следует из рисунка, схема управления должна исключить одновременное включение пускателей КМ1 и КМ2 (при их одновременном срабатывании на зажимах статорной обмотки электродвигателя произойдет короткое двухфазное замыкание между фазами А и В). На рис. 3.3 б приведена схема реверсивного управления электродвигателем, имеющая электрическую блокировку от одновременного включения катушек пускателей. Она содержит: КМ1, КМ2 – электромагнитные пускатели, каждый из них имеет помимо силовых контактов по два блок-контакта (один размыкающийся и один замыкающийся) и катушку управления; SB1, SB2, SB3 - кнопки управления, соответственно «Стоп», «Пуск вправо», «Пуск влево», включающих и отключающих катушки КМ1, КМ2; КК - размыкающиеся контакты теплового реле (при: срабатывании реле эти контакты размыкаются); две фазы питающего напряжения переменного тока В и С. Блокировочный замыкающийся контакт КМ1 шунтирует контакт кнопки SB2 после включения пускателя КМ1 и отпускании этой кнопки, а блокировочный замыкающийся контакт КМ2 шунтирует контакт кнопки SB3 после включения пускателя КМ2 и отпускании этой кнопки. Схема (рис. 3.3 б) работает следующим образом:

в исходном состоянии подано напряжение питания на фазы А, В, С; автоматический выключатель QF включен; кнопки SB1 (замкнута), SB2 (разомкнута), SB3 (разомкнута) не нажаты; катушки КМ1, КМ2 пускателей обесточены; двигатель М отключен от сети;

при кратковременном нажатии кнопки «Пуск вправо» SB2 на катушку КМ1 подается напряжение питания и она срабатывает; замыкающиеся блок-контакты КМ1 шунтируют (т. е. подключаются параллельно) контакт кнопки SB2 и ее после этого можно отпускать, размыкающиеся блок-контакты КМ1 отключают цепь питания катушки пускателя КМ2, а силовые контакты пускателя КМ1 подают напряжение питания на обмотку статора двигателя М, он начинает вращаться вправо;

для отключения двигателя М надо кратковременно нажать кнопку SB1, при этом производится разрыв по цепи питания катушки пускателя КМ1, которая отключается и обесточивает двигатель М, а также снимается блокировка контактов кнопки SB2 и замыкается цепь питания катушки пускателя КМ2; в результате вся схема возвращается в исходное состояние;

при кратковременном нажатии кнопки «Пуск влево» SB3 на катушку КМ2 подается напряжение питания и она срабатывает; замыкающиеся блок-контакты КМ2 шунтируют (т. е. подключаются параллельно) контакт кнопки SB3 и ее после этого можно отпускать, размыкающиеся блок-контакты КМ2 отключают цепь питания катушки пускателя КМ1, а силовые контакты пускателя КМ1 подают напряжение литания на обмотку статора двигателя М, он начинает вращаться влево;

для отключения двигателя М надо кратковременно нажать кнопку SB1, при этом производится разрыв по цепи питания катушки пускателя КМ2, которая отключается и обесточивает - двигатель М, а также снимается блокировка контактов кнопки SB3 и замыкается цепь питания катушки пускателя КМ1; в результате вся схема возвращается в исходное состояние,

включение размыкающихся блок-контактов пускателей в соответствующие цепи питания катушек обеспечивает электрическую блокировку от одновременного срабатывания обеих катушек пускателей; срабатывание теплового реле приводит к размыканию его контактов КК, что эквивалентно нажатию кнопки «Стоп» SB1.

На рис. 6.3 в приведена схема реверсивного управления электродвигателем, имеющая электромеханическую блокировку от одновременного включения катушек пускателей. Эта схема позволяет изменить направление вращения электродвигателя на обратное, не нажимая кнопку «Стоп» (SB1). В ней используются двухцепные кнопочные элементы с самовозвратом - это кнопки управления «Пуск вправо» (SB2) и «Пуск влево» (SB3). С их помощью осуществляется электрическая блокировка от одновременного включения пускателей КМ1 и КМ2. Для повышения надежности работы в схеме должны быть применены магнитные реверсивные пускатели с механической блокировкой. Механическая блокировка используется только в реверсивных пускателях, она реализуется рычажной системой, препятствующей срабатыванию одного пускателя, если включен другой. При изменении направления вращения двигателя, осуществляемом во время его работы без использования кнопки «Стоп», приводит сначала к его работе в режиме торможения противовключением, а только затем наступает реверс двигателя. В остальном эта схема аналогична рассмотренной ранее (рис. 3.3 б).Указания и порядок выполнения работы1. Ознакомиться с электрооборудованием лабораторного стенда.2. Собрать нереверсивные схемы управления асинхронным электродвигателем (рис. 3.2 а, б, в, г). Для каждой из этих схем осуществить все возможные пуски и остановки двигателя, проверить действие блокировки от самозапуска.3. Собрать реверсивные схемы управления асинхронным электродвигателем (рис. 3.3 а, б, в). Для каждой из этих схем осуществить все возможные пуски и остановки двигателя, проверить действие блокировок и работу при одновременном нажатии кнопок «Пуск влево» и «Пуск вправо».4. Вычертить принципиальные электрические схемы управления - рис. 3.2 и 3.3. Изобразить в координатах и М, как происходит реверс электродвигателя с использованием режима динамического торможения по схеме на рис. 3.3 в.Лабораторная работа №4.Тема: Составление монтажных схем на примере управления АД.Цель работы

Ознакомиться с конструкцией и принципом действия магнитных пускателей.

Изучить схемы включения нереверсивного и реверсивного магнитных пускателей.

Получить практические навыки монтажа схем управления трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью магнитных пускателей.

Задание к работе1. Изучить конструкцию магнитных пускателей серий ПМЛ, ПМЕ, ПА.2. Изучить схемы управления трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивных и реверсивных магнитных пускателей.3. Произвести монтаж схем включения нереверсивного и реверсивного магнитного пускателей. 4. Осуществить управление трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивного и реверсивного магнитных пускателей.Общие сведенияМагнитным пускателем называется электрический аппарат, предназначенный, как правило, для дистанционного пуска и остановки трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. При наличии тепловых реле пускатели служат также для защиты электродвигателей от перегрузок при недопустимой их величине и продолжительности.Магнитные пускатели выбирают в зависимости от условий окружающей среды и схемы управления по:· номинальному напряжению;· номинальному току;· току нагревательного элемента теплового реле;· напряжению втягивающей катушки.где Uмп, Iмп - соответственно номинальные значения напряжения (В) и тока (А) магнитного пускателя;Uн уст, Iн уст - соответственно номинальные значения напряжения (В) и тока (А) электроустановки.Тепловые реле проверяют на соответствие их номинального тока Iтр н, номинального тока нагревательного элемента Iнэ, верхнего Iуст max и нижнего Iуст min пределов регулирования тока уставки и выставленного тока уставки Iуст р номинальному току двигателя Iн двДля электродвигателей с малым коэффициентом загрузки и рабочим током Iр дв в целях повышения надежности защиты используют соотношениеНоминальный фазный ток электродвигателя Iн дв или по принятым в электрических машинах условным обозначениям – I1 ном ф определяют по формулегде Р2 НОМ – номинальная мощность электродвигателя, кВт;U1 Л – номинальное линейное напряжение, В;h – коэффициент полезного действия, о.е.;cosj – коэффициент мощности, о.е.Пускатели электромагнитные серии ПМЛ [1, 7] на номинальный ток 10 А (рис. 4.1, а) имеют мостиковую контактную систему (позиции 3, 9, 11) с металлокерамическими контактами 4, расположенными в дугогасительном устройстве (ДУ) 1. Электромагнит 10 расположен на неподвижной части Ш-образного магнитопровода 6 и воздействует на якорь (подвижную часть магнитопровода). Контактное нажатие создается пружиной 14, упирающейся в траверсу 2. Возвратная пружина 7 расположена внутри электромагнита. На его среднем стержне размещена катушка 8. При подаче напряжения на катушку по ней протекает ток, создается магнитодвижущая сила, и на якорь действует сила тяги, которая зависит от величины зазора между неподвижной и подвижной частями магнитопровода. Изменение силы во времени отрицательно сказывается на работе электромагнита: подвижная часть магнитопровода непрерывно вибрирует, нарушая работу контактов. Для устранения вибраций используется короткозамкнутый виток 13, расположенный на неподвижной части магнитопровода 6. В этом витке под действием первичного магнитного потока индуктируется ток витка, который изменяет общий поток части сердечника, охваченной витком, несколько сдвигая его во времени по отношению к основному потоку магнитопровода. Суммарный поток сглаживается, благодаря чему вибрации уменьшаются.При Iном > 10 А ДУ выполняется в виде дугогасительной решетки на каждом разрыве. В системе вспомогательных контактов можно установить до четырех дополнительных контактов 5 (рис. 4.1, б). Детали пускателя прикреплены на основании 11. В корпусе пускателя устанавливается тепловое трехфазное реле типа РТЛ, позволяющее регулировать ток срабатывания.Основные элементы магнитного пускателя ПМЕ (рис. 4.2) – электромагнитная система 5 и 6, главные замыкающие контакты 2 и 3, блок-контакты и дугогасительная камера 8. Электромагнитная система представляет собой разъемный магнитопровод, на среднем корне которого размещена катушка. Для уменьшения нагрева, вызываемого вихревыми токами, магнитопровод набран из отдельных пластин электротехнической стали.Неподвижную часть магнитопровода 5 называют также сердечником, подвижную часть 6 – якорем. Якорь механически соединен с контактами 2. При включении электрический ток проходит по катушке, создает магнитное поле, которое притягивает якорь к сердечнику 5, и тем самым замыкает контакты 2 и 3 пускателя; при отключении якорь под действием возвратных пружин 7 (а в некоторых магнитных пускателях под действием собственного веса) отходит от сердечника, и контакты размыкаются.Структура условного обозначения ПМЛ–Х1Х2Х3Х4Х5Х6Х7Х8ПМЛ – серия;Х1 – величина пускателя по номинальному току (1 – 10 А; 2 – 25 А; 3 – 40 А; 4 – 63 А; 5 – 80 А; 6 – 125 А; 7 – 200 А);Х2 – исполнение по назначению и наличию теплового реле:1 – нереверсивный пускатель без теплового реле;2 – нереверсивный пускатель с тепловым реле;5 – реверсивный пускатель без теплового реле с электрической и механической блокировками;6 – реверсивный пускатель с тепловым реле с электрической и механической блокировками;7 – пускатель звезда-треугольник;Х3 – исполнение пускателей по степени защиты (ГОСТ 14254- 80) и наличию кнопок (IP00 – защита отсутствует; IP54 – защита от пыли и брызг):0 – IP00 без кнопок;1 – IP54 без кнопок;2 – IP54 с кнопками "Пуск" и "Стоп";3 – IP54 с кнопками "Пуск" и "Стоп", сигнальной лампой;Х4 – число контактов вспомогательной цепи (з – замыкающий, р – размыкающий):0 – 1з (на 10...25 А), 1з+1р (на 40...63 и 80...200 А), переменный ток;1 – 1р (на 10...25 А), 2з+2р (на 80...200 А), переменный ток;2 – 3з+3р (на 80...200 А), переменный ток;3 – 3з+1р (на 80...200 А), переменный ток;4 – 5з+1р (на 80...200 А), переменный ток;5 – 1з (на 10...25 А), постоянный ток;6 – 1р (на 10...25 А), постоянный ток;Х5 – сейсмостойкое исполнение пускателей;Х6Х7 – климатическое исполнение (О – для районов с умеренным либо сухим тропическим климатом, ТВ – для районов с тропическим влажным климатом) и категория размещения (2 – под навесом или в помещениях, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе; 4 – в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями) по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70;Х8 – исполнение по износостойкости (А – более 400 циклов в сутки, Б – от 120 до 400 циклов в сутки, В – менее 120 циклов в сутки).Пример расшифровки обозначения пускателя ПМЛ-2511 О2 В: пускатель второй величины (на ток 25 А); реверсивный без тепловой защиты; исполнение IP54 без кнопок; число контактов - 1р; климатическое исполнение О; категория размещения 2 (под навесом); 120 циклов в сутки.Контактор пускателя имеет прямоходовую магнитную систему Ш-образного типа при токах 10...63 А и П-образную на ток 80...200 А. Тепловое реле РТЛ присоединяют непосредственно к корпусу контактора. Номинальный ток реле РТЛ-1000 равен 25 А; РТЛ-2000 – 80 А и РТЛ-3000 – 200 А. Тепловые реле включены в три фазы и воздействуют на один размыкающий и один замыкающий контакты.Пускатели ПМЛ выпускаются на номинальное напряжение втягивающих катушек 24; 36; 42; 48; 110; 127; 220; 230; 240; 380; 400; 415; 500 и 600 В частоты 50 Гц переменного тока и 24; 48; 60; 110 и 220 В постоянного тока.В комплект пускателя могут входить: реле промежуточное серии РПЛ, приставка контактная серии ПКЛ, пневматическая приставка выдержки времени серии ПВЛ и приставка памяти серии ППЛ, которые применяют в схемах управления при напряжениях до 660 В переменного и 440 В постоянного тока.Приставки контактные ПКЛ и пневматические ПВЛ предназначены для установки на реле РПЛ, а также на контакторах серии ПМЛ 1...4 величины; приставки памяти ППЛ – только для установки на реле РПЛ.Приставка контактная ПКЛ-Х1Х2О4 действует от контактора. Это блок, состоящий из дугогасительной системы, неподвижных контактов и траверсы с подвижными контактами. Поставляют для пускателей открытого исполнения на токи 10...63 А.Структура условного обозначения ПКЛ-Х1Х2О4:Х1 – число замыкающих контактов (0; 1; 2; 4);Х2 – число размыкающих контактов (0; 1; 2; 4); О4 – климатическое исполнение и категория размещения.Реле электротепловые токовые серии РТЛ предназначены для защиты асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от токов перегрузки недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фазСтруктура условного обозначения РТЛ-Х1Х2Х3Х4-Х4С:РТЛ – серия;Х1 – исполнение по номинальному току реле (1 – на 25 А; 2 – на 80 А; 3 – на 200 А);Х2Х3Х4 – цифры, условно обозначающие диапазон регулирования номинального тока несрабатывания;Х4 – климатическое исполнение;С – обозначает наличие 1р контакта, отсутствие буквы С – наличие 1р и 1з контактов.Монтажная схема магнитного пускателя ПМЛ-2601 О4 приведена на рис. 4.3.Рис. 4.3. Монтажная схема реверсивного магнитного пускателя ПМЛ-2601 О4:1 - катушка, 2 - главные замыкающие контакты, 3 - размыкающий блок-контакт; 4 - приставка ПКЛ-22О4; 5 - тепловое реле РТЛ-1012Технические характеристики магнитных пускателей серий ПМЕ, ПМА и ПАЕ включают следующие параметры:· номинальное напряжение силовой цепи (380, 500, 660 В);· номинальный ток коммутации или мощность управляемого электродвигателя через главные силовые контакты (для пускателя 0 величины 3 А или 1.1 кВт при Uн=380 В; для I – 10 А или 4 кВт; для II – до 25 А или 10 кВт; для III – до 40 А или 17 кВт; для IV – до 63 А или 30 кВт; для V – до 110 А или 55 кВт; для VI величины до 146 А или 75 кВт; для VII величины – до 200 А или 110 кВт).Для защиты электродвигателя от токов перегрузки в электромагнитные пускатели встраивают тепловые реле ТРП и ТРН.Условное обозначение магнитного пускателя складывается из букв ПМЕ, ПАЕ, ПМА, означающих пускатель магнитный и его серию, и трех цифр:· первая цифра указывает величину пускателя (0 – нулевая; 1 – первая; 2 – вторая и т.д.);· вторая – исполнение по защите от воздействия среды и числу контактов (1 – открытое с 4з; 2 – защищенное с 4з; 3 – пылеводонепроницаемое с 4з; 4 – открытое с 4з и 2р; 5 – защищенное с 4з и 2р; 6 – пылеводонепроницаемое с 4з и 2р; 7 – открытое с 4з и 4р; 8 – защищенное с 4з и 4р; 9 – пылеводонепроницаемое с 4з и 4р);· третья – характер вращения вала электродвигателя и наличие тепловых реле (1 – нереверсивный без реле; 2 – нереверсивный с тепловым реле; 3 – реверсивный без реле; 4 – реверсивный с реле).В некоторых типах имеется четвертая цифра, обозначающая номинальное напряжение катушки пускателя и число дополнительных контактов.Пример обозначения: ПА 514, где ПА – серия; 5 – величина пускателя; 1 – открытое исполнение; 4 – реверсивный с тепловой защитой.Магнитные пускатели устанавливают на силовых распределительных сборках, на распределительных щитах или отдельно на конструкциях, прикрепляемых к стенам, колоннам и т.п. Магнитные пускатели устанавливают вертикально отвесу. При этом отклонения по вертикали допускаются не более 5o. Поверхность контактов пускателя осматривают после опробования его под нагрузкой и в случае появления на ней наплывов обрабатывают напильником. Смазывать контакты пускателей не допускается.Если при включении магнитного пускателя слышно сильное гудение его магнитной системы, устраняют следующие возможные неисправности: недостаточную затяжку винтов, крепящих сердечник; повреждение короткозамкнутого витка; чрезмерное нажатие контактов; неплотное прилегание якоря к сердечнику вследствие загрязнения поверхностей прилегания или наличия на них смазки.У реверсивных пускателей перед включением в работу тщательно проверяют работу блокировки, предотвращающей возможность одновременного включения силовых контактов прямого и обратного хода.Управление трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивного магнитного пускателя (рис. 4.4) осуществляется с помощью кнопок "Стоп" и "Пуск" - SB1 и SB2 соответственно.Рис. 4.4. Принципиальная электрическая схема управления трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивного магнитного пускателяПодачей коммутационным аппаратом из распределительного щита (автоматическим выключателем, рубильником) напряжения на клеммы A, B, C трехполюсного автоматического выключателя QF (светится красная сигнальная лампа HL1) осуществляется подготовка к работе схемы. После включения автоматического выключателя (светится зеленая сигнальная лампа HL2), напряжение подается на его клеммы A1, B1 и C1 и на главные замыкающие контакты магнитного пускателя КМ.Катушка пускателя КМ подключается к сети через контакты теплового реле и кнопок управления "Пуск" и "Стоп". При нажатии кнопки "Пуск" SB2 напряжение 220 В на катушку магнитного пускателя КМ подается через замкнутые контакты кнопки "Стоп" и замкнутые контакты теплового реле КК. Электрический ток проходит по катушке КМ, создает магнитное поле, которое притягивает якорь к сердечнику, и тем самым замыкает главные и вспомогательные контакты пускателя КМ, шунтирующие замыкающие контакты кнопки "Пуск" SB2, которую после этого можно отпустить. Напряжение подается на обмотки электродвигателя М и осуществляется его пуск, о чем сигнализирует лампа HL5.Для отключения двигателя нажимается кнопка "Стоп" SB1, катушка теряет питание, после чего якорь под действием возвратных пружин отходит от сердечника, и контакты размыкаются.При токовой перегрузке двигателя на нагревательных элементах теплового реле КК выделяется дополнительная тепловая энергия, которая приводит к срабатыванию размыкающего контакта теплового реле КК и цепь катушки КМ размыкается.Управление трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя (рис. 4.5) осуществляется с помощью кнопок "Стоп", "Вперед" и "Назад" – SB1, SB2 и SB3 соответственно.При нажатии кнопки "Вперед" SB2 напряжение 380 В на катушку магнитного пускателя КМ1 подается через замкнутые контакты кнопки "Стоп" и замкнутые контакты теплового реле КК. Электрический ток управления трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя проходит по катушке КМ1, создает магнитное поле, которое притягивает якорь к сердечнику, и тем самым замыкает главные и вспомогательные контакты пускателя КМ1, шунтирующие замыкающие контакты кнопки "Вперед" SB2. Напряжение подается на обмотки электродвигателя М и осуществляется его пуск, о чем сигнализирует лампа HL3. Для отключения двигателя нажимается кнопка "Стоп" SB1.Рис. 4.5. Принципиальная электрическая схемаИзменение направления вращения ротора электродвигателя (реверс двигателя) осуществляется при нажатии кнопки "Назад" SB3. При этом электрический ток проходит по катушке КМ2, замыкаются главные и вспомогательные контакты пускателя КМ2, шунтирующие замыкающие контакты кнопки SB3. Напряжение подается на обмотки электродвигателя М (светится лампа HL4), но при этом меняется направление вращения магнитного поля (фаза "А" подается на клемму "3", а фаза "С" – на клемму "1" электродвигателя, т.е. меняется последовательность фаз).Для предотвращения короткого замыкания между фазами "А" и "С", при одновременном замыкании главных замыкающих контактов пускателей КМ1 и КМ2, в конструкции реверсивного пускателя серии ПМЛ предусмотрена механическая блокировка: при наличии напряжения на катушке первого контактора его якорь притягивается и с помощью рычага удерживает якорь другого контактора в крайнем положении. Благодаря этому появление напряжения на катушке второго контактора не приводит к его срабатыванию. Кроме того, после включения пускателя КМ1, размыкающим контактом КМ1 разрывается цепь катушки пускателя КМ2 и при нажатии кнопки SB3 не произойдет никаких аварийных режимов. Аналогичная электрическая блокировка есть в цепи катушки КМ1 (размыкающий контакт КМ2). Электрическая блокировка может быть выполнена путем использования размыкающих контактов кнопок "Вперед" и "Назад", которые включают вместо размыкающих контактов КМ1 и КМ2, например при отсутствии размыкающих контактов в конструкции пускателя. Тогда при нажатии кнопки SB2 разрывается цепь питания катушки КМ2 и при нажатии на кнопку SB3 катушка КМ2 останется обесточенной. Высокий коэффициент возврата электромагнитов контакторов переменного тока позволяет защищать от понижения напряжения сети (электромагнит отпускает при U = (0,6- 0,7) Uном). При восстановлении напряжения сети до номинального значения самопроизвольное включение пускателя не происходит, т.к. замыкающие блок-контакты КМ1 и КМ2 и замыкающие контакты кнопок "Вперед" и "Назад" – разомкнуты.В схеме предусмотрено зануление – корпус электродвигателя соединен с нейтралью N. В случае пробоя изоляции электродвигателя или кабеля на корпус, в схеме возникнет режим короткого замыкания (через цепь "фаза - корпус - нуль" будет протекать ток короткого замыкания), что приведет к срабатыванию электромагнитного расцепителя автоматического выключателя QF. Автоматический выключатель обесточит схему.Порядок выполнения работы1. Используя магнитные пускатели, размещенные на лабораторном стенде, а также рис. 4.1, рис. 9.2 – изучите их конструкцию.2. Изучите монтажную схему реверсивного магнитного пускателя ПМЛ-2501О4, размещенного на лабораторном стенде (рис. 4.3).3. Изучите схему управления трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивного магнитного пускателя (рис. 4.4). Прежде чем начать собирать электрическую схему согласно рис. 4.4, убедитесь в том, что отключен автоматический выключатель QF, расположенный в левом верхнем углу стенда.Убедитесь в целостности лабораторного оборудования и соединительных проводов.4. Монтажными проводами произведите коммутацию между соответствующими зажимами блока зажимов на лабораторном стенде согласно рис. 4.4.Выходные клеммы автоматического выключателя QF выведены на блок зажимов (зажимы А, В и С соответственно), расположенный в нижней части стенда. Клеммы кнопок "Стоп" и "Пуск" соединены с зажимами 12, 13 и 10, 11 соответственно. Начала обмоток электродвигателя выведены на зажимы 1, 2 и 3. Один контакт сигнальной лампы HL5 соединен с нейтралью N, а второй – с зажимом 16.5. После проверки преподавателем схемы, осуществите управление трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивного магнитного пускателя, как описано выше.Во избежание поражения электрическим током касаться руками клемм, других токоведущих деталей категорически запрещается.После успешного пуска и остановки электродвигателя - отключите автоматический выключатель QF.При возникновении аварийных ситуаций: гудении электродвигателя (например, при неполнофазном режиме работы), появлении запаха дыма и возникновении прочих аварийных режимов – немедленно отключите автоматический выключатель QF и сообщите о неисправности лаборанту или преподавателю.6. Изучите схему управления трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя (рис.4.5).7. Монтажными проводами произведите коммутацию между соответствующими зажимами блока зажимов на лабораторном стенде согласно рис. 4.5.8. После проверки преподавателем схемы, осуществите управление трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя, как описано выше.Содержание отчета1. Название и цель работы.2. Монтажная схема магнитного пускателя ПМЛ-2501 О4.3. Принципиальная электрическая схема управления трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя.Контрольные вопросы1. Расшифруйте магнитный пускатель ПМЛ-1631О4А.2. Что может входить в комплект пускателя ПМЛ?3. Расшифруйте приставку ПКЛ11О4.4. Как устроен магнитный пускатель ПМЛ?5. Как устроен магнитный пускатель ПМЕ?6. Из каких частей состоит реверсивный магнитный пускатель с тепловым реле?7. Какие меры предусмотрены в схемах для защиты от аварийных режимов?8. Для чего предназначен реверсивный магнитный пускатель?9. Каким способом изменяется направление вращения электродвигателя?10. Для чего в конструкции реверсивного пускателя серии ПМЛ предусмотрена механическая блокировка?11. Выберите магнитные пускатели серий ПМЛ и ПМЕ для реверсивного пуска электродвигателя (табл. 4.1), указанного преподавателем.Таблица 4.1Некоторые технические данные электродвигателей серий 5А и АИРЛабораторная работа №5.Тема: Сборка нереверсивной схемы пуска АД.Цель работы: Изучить элементы схем управления электродвигателем. Научиться собирать схемы управления электродвигателем. Изучить нереверсивный привод на примере трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, составить принципиальную электрическую схему.Краткая теорияАсинхронные электродвигатели это двигатели переменного тока, у которых круговая скорость ротора не совпадает с круговой скоростью поля статора. Принцип действия асинхронных двигателей (АД) основан на взаимодействии вращающего магнитного поля статора с током ротора. Для электродвигателей основного исполнения не предъявляются специальные требования к пусковым характеристикам, скольжению и энергетическим показателям. В сельском хозяйстве используются в основном трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, мощностью 0,25÷75кВт. Эти двигатели являются самыми простыми по конструкции, что определяет их низкую стоимость по сравнению с другими электродвигателями при одной и той же мощности и обеспечивают высокую надежность при эксплуатации. В то же время асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют ряд существенных недостатков, которые ограничивают область их применения. К ним относятся: - относительно небольшой пусковой момент; - большой пусковой ток; - большая зависимость вращающего момента двигателя от колебания напряжения сети; - сложность и ограниченность в регулировании скорости; - относительно низкий коэффициент мощности и пусковой момент. Для асинхронных двигателей общего назначения с короткозамкнутым ротором значение пускового момента Мп от номинального Мн составляет Мп = (1,0 2,2) Мн. Для сравнения, у электрических двигателей постоянного тока Мп = (4 8) Мн.Вращающийся момент асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором пропорционален квадрату напряжения сети Мдв . Например, при уменьшении напряжения сети на 20%, т.е. при Uc =0,8∙Ucн, вращающий момент двигателя уменьшится на 36%: Мдв = 0,82 ∙Мн ;где Uсн – номинальное значение напряжения сети, Мн – вращающий момент двигателя при номинальном значении напряжения сети. Коэффициент мощности трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором cos φ при номинальной нагрузке находится в пределах 0,6÷0,91. Существующие асинхронные двигатели (АД) имеют различные модификации. Серия АО была наиболее распространенной, различалась многоскоростным исполнением и доступностью в ремонте. Следующая серия 4А была уменьшенных габаритов при той же мощности, но с повышенным пусковым моментом и пониженной вибрацией. К концу двадцатого века промышленность освоила новую серию двигателей «Интерэлектро», которые по своим параметрам превосходят серию 4А. При той же мощности они имеют меньший вес и габариты. Для двигателей этой серии формула Клосса не подходит для расчета механической характеристики из-за повышенного пускового момента. Лабораторная работа №6.Тема: Сборка реверсивной схемы пуска АД.Цель: Овладеть навыками сборки схемы управления асинхронным, трехфазным двигателем с короткозамкнутым ротором, реверсивным магнитным пускателем.Порядок выполнения работы

Изучить схему управления двигателем с помощью реверсивного пускателя, специфику её работы и заложенные в нее блокировки.

Собрать схему пункта 2 и запустить двигатель, осуществить его реверс (изменить направление вращения).

Оформить отчет.

Начнем с напоминания, что для изменения направления вращения асинхронного трехфазного двигателя необходимо поменять местами две фазы в любом месте силовой цепи. Это можно сделать вручную, что займет много времени, или использовать реверсивный магнитный пускатель, комплектуемый из двух нереверсивных. Рассмотрим силовую цепь электродвигателя, управляемого реверсивным магнитным пускателем (рисунок 1).Рисунок 1. Силовая цепь питания двигателяЧтобы произошло реверсирование, фазы соединяют таким образом, чтобы при переключении с одного пускателя на другой положение двух фаз поменялось. Проверим это условие. Замыкаем контакты пускателя КМ 1, чередование фаз на двигателе - L13, L23, L33 (нанесены под воспринимающими частями теплового реле). Включение контактов КМ 2 дает следующее чередование фаз - L32, L22, L12 (над воспринимающими частями КК). Фазы L1 и L3 меняются местами. Реверс осуществим, остается только подавать напряжение на катушки пускателей КМ 1 и КМ 2, чтобы их силовые контакты поочередно замыкались. Если схемы управления контактами независимы друг от друга, возможны ошибки оператора, и тогда, при одновременной подаче напряжения на обе катушки пускателей, замкнутся контакты КМ 1 и КМ2, и произойдет двухфазное короткое замыкание - процесс в электротехнике особо вредный.Рисунок2. Силовая цепь питания двигателяЗначит, схема управления должна быть общей для обоих пускателей, чтобы иметь возможность предотвратить одновременное замыкание контактов КМ 1 и КМ 2. Для этого в ней существуют электрическая и электромеханическая блокировки. Для того чтобы правильно и быстро собрать схему, ее выполняют поэтапно с проверкой каждой собранной цепочки. Таких промежуточных проверок будет 3, четвертая определит работоспособность всей схемы управления.Если вы будете соблюдать последовательность сборки, то соберете схему достаточно быстро. При сборке необходимо соблюдать правило - «приходишь» (подключаешь) на элемент схемы (предохранитель, тепловое реле, катушка пускателя и так далее) слева и сверху, а «уходишь» справа и снизу. В работе два пускателя, поэтому нужно сразу определиться, какой из них будет первым, а какой - вторым. Пусть левый будет первым, а правый - вторым так легче запомнить. Снимите и изучите трехкнопочную станцию. Убедитесь, что все три кнопки устроены одинаково, и каждая из них имеет замыкающий и размыкающий контакты (нужно запомнить, какой именно контакт является замыкающим, а какой - размыкающим).Первый этапНачинаем собирать первую цепочку схемы управления (так как схема управления сложней силовой схемы (см. рисунок 5)). Подсоединяем проводник к фазе L3, на схеме это будет точка «б» (см. рисунок 2). Второй конец проводника подсоединяем к левой клемме предохранителя, а с правой (точка 1) «идем» к кнопочной станции и соединяем последовательно три кнопки SB1, SB2, SB3, но в каждой используем контакт, задействованный в схеме, то есть размыкающий, замыкающий и опять размыкающий (точка 4). Внимание! размыкающий контакт между точками 4 и 5 - контакт второго, правого пускателя. После него надо подключить катушку первого пускателя КМ 1, затем размыкающий контакт теплового реле КК. После него подсоединяемся к фазе L2, на схеме это точка «а». Проверяем эту цепочку визуально, а затем включаем разъем и QF и подаем напряжение на точки «а» и «б», то есть в схему управления, нажимаем SB2. Если цепь собрана правильно, то по катушке КМ 1 пойдет ток, она приобретет свойства сильного магнита, притянет магнитопровод, связанный с контактами КМ 1, и замкнет контакты. Это сопровождается характерным щелчком. Первая цепочка (см. рисунок 2) собрана правильно.Второй этапЕсли в первой цепочке отпустить кнопку SB2, цепь разорвется, и контакты КМ 1 (в силовой цепи) разомкнутся (катушка КМ1 обесточена). Чтобы этого избежать, параллельно кнопке SB2 подсоединим замыкающий контакт пускателя КМ 1 (не силовой), после отпускания кнопки SB2 ток на катушку «пойдет» через него (см. рисунок3). Для этого нужно подсоединить всего два проводника. Затем нужно провести вторую проверку. Она выполняется также, как и на первом этапе. Если после отпускания кнопки SB2 контакты пускателя замкнуты постоянно, то вы правильно ее зашунтировали. Два этапа позади, и выполнены они правильно.Третий этапСобираем цепочку от точки 2 до точки 6 (см. рисунок 4). В ней задействованы вторые контакты кнопок SB2 и SB3, а также размыкающий контакт КМ 1 первого пускателя. После сборки этой цепочки зашунтируйте замыкающий контакт кнопки SB3, подсоединив замыкающий контакт КМ2 к точкам 9 и 8. Рисунок3 Рисунок4Вы уже проводили эту операцию. Далее следует третья проверка. Если контакты замкнуты постоянно, то все собрано правильно. Теперь самая легкая часть работы - собрать силовую цепь (см. рисунки 1, 5).Рисунок 5. Схема управления электродвигателем реверсивным магнитным пускателемЧетвертый этапНачинаем его с подключения трех проводов к фазам L1, L2, L3 (где на L2 и L3 уже подсоединены два провода цепи управления), затем подсоединяем их к верхним клеммам силовых контактов КМ 1. С нижних клемм этих контактов через воспринимающие части теплового реле, проводниками подключаем электродвигатель. Теперь верхние клеммы пускателя КМ 1 соединяем с верхними клеммами КМ 2, левая клемма - с левой, средняя со средней, правая с правой. Наконец, соединяем нижние клеммы, левая клемма КМ I - с правой КМ 2, а правая КМ1 - с левой КМ2, средняя - со средней соответственно. Вся схема собрана. Осматриваем и проверяем ее еще раз, и, если ошибок нет, подаем напряжение. Включаем двигатель, осуществляем реверс, если все работает правильно, снимаем напряжение и разбираем схему. Теперь о блокировках. Их задача - не допустить одновременной подачи напряжения на катушки КМ 1 и КМ 2. Во время пуска (доли секунды) это обеспечивается конструкцией, устройством кнопок. При нажатии, например, кнопки SB2, сначала разомкнётся ее нижний контакт (размыкающий) и разомкнет цепь катушки КМ 2, а уже затем замкнется верхний контакт (замыкающий) и напряжение будет подано на КМ 1. Во время работы двигателя блокировку осуществляют «чужие» контакты: в цепи катушки КМ 1 установлен контакт КМ 2, и если случайно на нее попадет напряжение, то контакт КМ 2 разомкнет цепь катушки КМ1. 13 цепи катушки КМ 2 стоит контакт КМ 1, он выполняет такую же функцию.Содержание отчета1. Изучить и описать работу схемы, последовательность прохождения всех операций (от включения автоматического выключателя QF и пусковых кнопок до подачи напряжения на электродвигатель). Студенты с четными номерами в бригаде описывают работу схемы с катушкой КМ 1, студенты с нечетными номерами - КМ 2.2. Начертить схему (рисунок 5).3. Написать два - три пункта ПУЭ.Лабораторная работа №7.Тема: Изучение схемы автоматического пуска АД в функции времени.Цель работы: Изучение особенностей автоматического пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени; получение практического навыка по расчету режима автоматического пуска.Теоретическое введениеАвтоматизация процесса пуска двигателя значительно облегчает управление, устраняет возможные ошибки при пуске и ведет к повышению производительности механизмов (особенно при повторно-кратковременном режиме работы).Асинхронный двигатель (АД) с фазным ротором нашёл широкое распространение для привода механизмов металлургических установок в тех случаях, когда нет необходимости регулирования скорости (поточно-транспортная система загрузки шихты в доменной печи, привод распределителя шихты, привод кузнечно-прессовых машин и т.д.).Для пуска асинхронного двигателя с фазным ротором включают в цепь ротора пусковые сопротивления, что обеспечивает уменьшение пускового тока ротора и увеличение вращающего момента. Для обеспечения плавного пуска двигателя предусматривают постепенное (по мере разгона двигателя) выведение отдельных секций пусковых сопротивлений.Выключение пусковых сопротивлений производят при определенных скорости движения, величине тока ротора и через заданные промежутки времени. Следовательно, автоматизация пуска асинхронного двигателя может быть осуществлена в функции: а) скорости; б) тока; в) времени. В данной работе автоматизация пуска асинхронного двигателя осуществлена в функции времени (рисунок 1). При проектировании схем управления АД с фазным ротором исходят из заданных условий пуска. На рисунок 2 изображено семейство механических характеристик АД. Рисунок 2 Механические характеристики асинхронного двигателяС некоторым приближением характеристики в рабочей части приняты линейными. Линеаризация позволяет применить для расчета пускового реостата графический метод. Характеристика I соответствует полностью включенному реостату (R1 + R2 + RЗ) (рисунок 2). Если с помощью контактора 1У закоротить первую секцию R1, то двигатель перейдет на работу, которой соответствует характеристика 2, и т.д. Когда будет закорочена последняя секция RЗ, двигатель перейдет на работу, которой соответствует естественная характеристика 4.Для расчета пускового реостата выбирают определенное соотношение между наибольшим пусковым моментом М1 и наименьшим моментом M2.По паспортным данным двигателя определяют номинальный момент Мн, Н∙м: где номинальная мощность, кВт; номинальная частота вращения, об/мин.Максимальный момент двигателя Мmax:где - кратность максимального момента.Задают наибольший пусковой момент Мmax:Тогда пусковой момент определяют по формулеНа основании заданных условий пуска строят график для расчета пускового реостата. На графике (см. рисунок 2) отрезок дг пропорционален номинальному скольжению двигателя и, следовательно, величине активного сопротивления одной фазы ротора R2н (Ом) где э.д.с., наводимая в обмотках неподвижного ротора; номинальный ток ротора; Sн номинальное скольжение, .Далее определяют сопротивление каждой ступени реостата:Ступени реостата выключают с помощью реле времени: первую ступень по истечении времени t1 (см. рисунок 3); вторую ступень по истечении времени t2 и т.д.Рисунок 3 Пусковые характеристики асинхронного двигателя с фазным роторомДля определения времени разгона двигателя на каждой ступени пускового реостата рассчитывают общий маховой момент mD20 двигателя mD2дв (см. таблицу 1) с маховиком mD2м Динамические моменты: Электромеханические постоянные времени двигателя при пуске где ,, – частота вращения двигателя в точках ж, з, и (см. рисунок 2); Тм1, Тм2, Тм3 – электромеханические постоянные времени двигателя при пуске, с.Время разгона двигателя на первой ступени пускового реостатаВремя разгона двигателя на второй ступени пускового реостатаВремя разгона двигателя на третьей ступени пускового реостатагде t1, t2, t3 – время разгона двигателя на первой, второй и третьей ступенях пускового реостата, с.Описание установкиСхема автоматического пуска асинхронного двигателя в функции времени представлена на рисунке 1. В схеме маятниковые реле времени (1…3 РВ) отсчитывают выдержку по ступеням пуска и подают команду на переключение секций пускового реостата.Нажатием кнопки "Пуск" включают линейный контактор "Л". Двигатель начинает работать с полным сопротивлением пускового реостата в цепи ротора. Одновременно замыкающим контактом Л1 контактор "Л" блокирует кнопку "П" и замыкает контактом ЛЗ цепь катушки реле времени 1РВ. Через время t1 контакт реле 1РВ замыкает цепь катушки контактора ускорения 1У. Последний включается, шунтирует первую секцию пускового реостата и замыкает цепь катушки реле времени 2РВ. Через время t2 замкнется контакт 2РВ и включит контактор 2У, который, зашунтировав вторую секцию R2 пускового реостата, приводит в действие реле 3РВ с последующим включением контактора 3У. Контактор 3У шунтирует третью секцию R3.Одновременно размыкающий контакт 3У обесточивает катушки 1РВ, 1У, 2РВ, 2У, 3РВ, выполнивших свою работу, а замыкающий контакт 3У шунтирует контакт 3РВ.Реле времени управляют контакторами ускорения независимо от величины тока в цепи ротора двигателя и скорости вращения. Кривая 1 (рисунок 3) дает представление об изменении тока при пуске двигателя и номинальной нагрузке на валу.Если пуск происходит с увеличенной нагрузкой при неизменных пусковых реостатах и уставках реле времени, то двигатель не успевает разогнаться до расчетной частоты вращения, а ток не снизится до значения I2. Поэтому бросок тока после шунтирования первой ступени реостата окажется больше расчетного. То же произойдет и на следующих ступенях ускорения. В результате зависимость тока в период пуска получит вид, представленный кривой 2 (рисунок 3). Уменьшение нагрузки по сравнению c расчетной приводит к снижению среднего пускового момента при неизменном времени пуска. Пусковая диаграмма в этом случае представлена кривой 3 (рисунок 3).График изменения тока при пуске двигателя записывают на диаграмму самопищущего амперметра Апс (рисунок 14); самопишущий амперметр включен в цепь ротора через трансформатор тока ТТ. Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности1.Выполнить домашнее задание по расчету режима пуска двигателя при заданных его параметрах (таблица 1) по формулам (14-28).Таблица 8 Характеристика двигателя2. Во время работы на установке следует соблюдать следующие правила техники безопасности:- не прикасаться к вращающимся частям двигателя;- быть внимательным при работе с резистором Rт ;3. Проверить результаты режима пуска двигателя на лабораторном стенде:а) включить схему. В цепи катушки электромагнитного тормоза установить реостатом Rт ток IT1=0,7 А. Запустить двигатель нажатием кнопки "П", с помощью миллисекундомера ЭС определить время разгона двигателя на каждой ступени пускового реостата и суммарное время пуска, сопоставить его с расчетным временем разгона двигателя; миллисекундомер включать при помощи переключателя П в положения 1 (1-я точка), 2 (2-я точка), 3 (3-я точка), 4 (суммарное время); для этого повторить пуск двигателя четыре раза;б) выключить двигатель. В цепи катушки электромагнитного тормоза установить ток IT2=0,8 А; запустить двигатель и с помощью секундомера определить время разгона двигателя; наблюдать по самопишущему амперметру диаграмму изменения тока ротора при пуске;в) выключить двигатель. В цепи катушки электромагнитного тормоза установить ток IT3=0,9 А; запустить двигатель; наблюдать по самопищущему амперметру диаграмму изменения тока ротора при пуске. Результаты измерений записать в таблицу 2.Таблица 2 Время разгона двигателя по ступенямОбработка результатов экспериментаПостроить график Iп=f(t) при различных значениях нагрузки на валу двигателя, определив значения пускового тока по диаграмме самопишущего амперметра.Оценить точность определения параметров.Требования к отчету по работеОтчет по проведенной работе должен включать принципиальную схему и описание установки, механическую характеристику n=f(M), результаты расчета по пункту 1, диаграммы изменения тока при пуске Iп=f(t) на миллиметровой бумаге.Контрольные вопросы

Как осуществляется пуск асинхронного двигателя с фазным ротором?

Как определить номинальный момент по паспортным данным двигателя?

С какой целью строят механические характеристики двигателя?

Назначение реле времени в схеме автоматического пуска двигателя?

Какое назначение размыкающих контактов ЗУ контактора ускорения ЗУ?

Назовите назначение пусковых сопротивлений в цепи ротора?

От каких параметров зависит время разгона двигателя?

Чем ограничен бросок тока ротора при пуске двигателя?

Зависит ли время пуска двигателя от тока нагрузки?

Лабораторная работа №8.Тема: Изучение схемы автоматического пуска АД в функции пути.Цель работы: Изучение схем управления электроприводом. Исследование режимов работы экспериментальной установки «Автоматизированное управление электроприводом в функции пути и времени».Общие положения Автоматическое управление в функции пути является одной из самых распространенных форм электрической автоматизации технического оборудования. Основным органом управления в схемах путевой электроавтоматики является путевой выключатель.Рис. 1. Схема автоматического управления приводом в функции пути.Пусть подвижной узел А станка, перемещаемый электродвигателем при нажатии на кнопку П, должен остановиться в результате воздействия на путевой выключатель ПВ. В этой схеме действие размыкающего контакта путевого выключателя ПВ подобно действию кнопки «стоп», нажимаемой в момент, когда движущийся элемент станка достигает нужного положения. Схемы управления электроприводом. 1. Схемы управления пуском, торможением и реверсированием асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с использованием автоматического выключателя и контактора. Для управления асинхронными двигателями широко используют релейно-контактные аппараты. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором небольшой мощности осуществляется, обычно, при помощи магнитных пускателей. Магнитный пускатель состоит из контактора переменного тока и встроенных в него двух тепловых реле. В схемах управления электроприводами используются автоматы с электромагнитными расцепителями и расцепителями электромагнитными и тепловым. Электромагнитные расцепители имеют нерегулируемую отсечку, равную 10-ти кратному номинальному току, и служат для токов короткого замыкания. Тепловые расцепители имеют обратнозависимую характеристику времени от тока; например, расцепитель с номинальным током 50 А срабатывает при 1,5-кратной перегрузке через 1 час, а при 4-кратной – через 20 сек. Такие тепловые расцепители не могут защитить двигатель от перегрева при перегрузках на 20 – 30%, но они могут в некоторой степени защитить двигатель и питающие его провода от перегрева пусковым током при застопоривании механизма. Поэтому при продолжительном режиме работы для осуществления надёжной защиты двигателей от длительных перегрузок, в случае автомата с тепловым расцепителем такого типа, применяют дополнительные тепловые реле, как и при использовании автоматического выключателя, только с электромагнитным расцепителем.Рис. 2. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием автоматического выключателя. Преимущества автоматического выключателя заключаются в том, что исключается возможность обрыва одной фазы от срабатывания защиты при однофазном коротком замыкании, как это имеет место при установке вместо автоматического выключателя плавких предохранителей; не требуется замены элементов, как в предохранителях при сгорании их плавкой вставки. Схема предусматривает питание силовых цепей и управление от источника одного и того же напряжения. Однако в целях повышения надёжности работы релейных и контактных аппаратов, большей частью рассчитанных на низкое напряжение, а также в целях повышения безопасности эксплуатации, часто применяются схемы, предусматривающие питание цепей управления от источника пониженного напряжения. Если выключатель QF включен, то для пуска двигателя достаточно нажать кнопку SB2. При этом получает питание катушка контактора КМ1, замыкаются главные контакты в силовой цепи, и статор двигателя присоединяется к сети. Одновременно в цепи управления закрывается замыкающий вспомогательный контакт КМ1, блокирующий кнопку SB2, после чего эту кнопку не нужно больше удерживать в нажатом состоянии, т.к. цепь катушки контактора КМ1 остаётся замкнутой. Кнопка за счёт действия пружины возвращается в исходное положение. Нажатием кнопки SB1 двигатель отключается от сети. При этом катушка контактора КМ1 теряет питание, и замыкающие контакты его размыкают цепь статора. В схеме предусмотрена защита двигателя автоматическим выключателем от коротких замыканий и тепловым реле КК от перегрузки. 2. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с использованием динамического торможения.Рис. 3. Схема управления с использованием динамического торможения.При включении двигателя в сеть переменного тока возбуждается реле времени RV, если от источника постоянного тока подано напряжение. В этом случае замыкающий контакт реле RV будет замкнут. Очевидно, контактор торможения КТ при этом не включен, т.к. размыкающий вспомогательный контакт контактора КМ будет разомкнут. Выключение двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1; контактор КМ теряет питание и его размыкающий контакт КМ закрывается, что приводит к включению контактора КТ, главные контакты которого присоединяют обмотку статора двигателя на время динамического торможения к сети постоянного тока. При отключении контактора КМ катушка реле динамического торможения RV теряет питание, однако замыкающий контакт RV, будучи ранее замкнутым, разомкнётся с выдержкой времени, которая несколько превышает длительность торможения двигателя. По истечении установленной выдержки времени статор двигателя автоматически отключается от источника постоянного тока, и система управления приходит в исходное положение. Во избежание случайного одновременного включения контакторов КМ и КТ катушки этих контакторов взаимоблокированы размыкающими вспомогательными контактами КМ и КТ. Для ограничения величины постоянного тока служит дополнительный резистор RT. Защита цепи постоянного тока от короткого замыкания осуществляется плавкими предохранителями. Существует также схема торможения противовключений. 3. Схема управления и фрикционного торможения двухскоростным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.Рис. 4. Схема управления двухскоростным асинхронным двигателем. Привод может иметь две скорости. Пониженная скорость получается при соединении обмоток статора на треугольник, что осуществляется нажатием кнопки SB3 и включением контактора К3 с замыканием трёх силовых контактов К3. Одновременно замыкается вспомогательный замыкающий контакт К3А, шунтирующий кнопку SB3, и размыкается К3А – вспомогательный размыкающий контакт в цепи катушки К4. Повышенная скорость получается при соединении обмоток на двойную звезду, что реализуется нажатием двухцепной кнопки SB4. При этом катушка контактора К3 обесточивается, контакты К3 в силовой цепи размыкаются, размыкается вспомогательный замыкающий контакт К3А, шунтирующий кнопку SB3, и замыкается вспомогательный размыкающий контакт К3А в цепи катушки К4. При дальнейшем нажатии кнопки SB4 замыкается цепь катушки контактора К4, замкнуться пять контактов К4 в силовой цепи, обмотка статора будет подключена на двойную звезду. Одновременно замкнётся вспомогательный замыкающий контакт К4А в цепи катушки контактора К3. Обычно контакторы переменного тока имеют три силовых контакта, а в схеме подключения статора на двойную звезду показано пять силовых контактов К4. В этом случае параллельно катушке контактора К4 включается катушка дополнительного контактора. После предварительного соединения обмоток статора производиться пуск двигателей при помощи контакторов К1 и К2 для вращения «вперёд» или «назад». Включение контакторов К1 или К2 осуществляется соответственно нажатием кнопки SB1 или SB2. Применение двухцепных кнопок позволяет осуществить дополнительную электрическую блокировку, исключающую одновременное включение контакторов К1 и К2, а также К3 и К4. В схеме предусмотрена возможность переключения с одной скорости на другую при вращении электродвигателя без нажатия кнопки SB5 «стоп». При нажатии кнопки SB5 катушки включенных контакторов обесточиваются и схема приходит в исходное, нормальное состояние. На схеме условно показан односторонний колодочный тормоз с пружинным приводом зажима тормозного шкива. Если статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y одновременно будут присоединены к сети, электромагнит Y отведёт колодочный тормоз от шкива и создаст деформацию пружины. Двигатель вращается расторможенным. Если статор электродвигателя и обмотка электромагнита Y отключаются от сети, колодочный тормоз с пружинным приводом жёстко фиксирует ротор электродвигателя к неподвижному корпусу. Рассмотренная схема является основой построения схем двухскоростного управления насосными агрегатами, схем управления электродвигателями двухскоростных транспортеров. 3.4. Схема тиристорного управления пуском и торможением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис.5). В типовой схеме разомкнутого управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в качестве силовых элементов, включенных в статорную цепь двигателя, используются тиристоры в сочетании с релейно-контактными аппаратами в цепи управления. Тиристоры выполняют роль силовых коммутаторов и, кроме того, легко позволяют осуществить необходимый темп изменения напряжения на статоре двигателя регулированием угла включения тиристоров. При пуске плавное изменение угла включения тиристоров дает возможность изменять приложенное к статору напряжение от нуля до номинального, тем самым ограничить токи и моменты двигателя. Схема содержит устройство динамического торможения в виде демпфирующего контура. Применение шунтирующего тиристора, замыкающего цепь тока между двумя фазами, приводит к увеличению постоянной составляющей тока, что создает достаточный тормозной момент в области высокой угловой скорости. Рассмотрим типовую схему комплектного устройства, состоящего в силовой части из группы включенных встречно-паралельно тиристоров v1. . .v4 в фазах A и C и одного коротко-замкнутого тиристора между фазами A и B – v5, для управления асинхронным двигателем. Схема управления предполагает наличие блока управления тиристорами БУ и релейно-контактного узла управления. Нажатием кнопки S 1 включается реле К1М и К2М, на управляющие электроды тиристоров v1. . .v4 подаются импульсы, сдвинутые на 60 относительно питающего напряжения. К обмоткам статора двигателя подается пониженное напряжение, уменьшаются пусковой ток и пусковой момент. Ротор двигателя увеличивает скорость вращения, разгоняется. Размыкающий контакт реле К1.2 отключает реле К3М с задержкой времени, зависящей от параметров резистора R7 и конденсатора С4. Размыкающими контактами К3М шунтируются соответствующие резисторы в блоке управления тиристорами БУ, и к статору прикладывается полное напряжение сети. Для остановки двигателя нажимается кнопка S3, обесточивается релейная схема управления, тиристоры V1…V4, и напряжение со статора двигателя снимается. При этом за счёт энергии, запасённой конденсатором С5, включается на время торможения реле К4М, которое своими контактами К4.2 и К4.3 включает тиристоры V2 и V5. По фазам А и В в обмотки статора двигателя течёт ток однополупериодного выпрямления, что обеспечивает эффективное динамическое торможение. Сила тока, а, следовательно, время динамического торможения регулируются резисторами R1 и R3. Эта схема имеет также шаговый режим. При нажатии кнопки S2 включается реле К5М, которое своими контактами К5.3 и К5.4 включает тиристоры V2 и V5. В этом случае по фазам А и В в обмотке статора двигателя протекает ток однополупериодного выпрямления. При отпускании кнопки S2 выключается реле К5М и тиристоры V2 и V5, при этом на короткое время за счёт энергии, запасённой в конденсаторе С6, включается реле, которое своими контактами К6.2 включает тиристор V3, и ротор двигателя поворачивается на некоторый угол вследствие поворота, примерно, на такой же угол результирующего вектора потока статора. Величина шага поворота зависит от напряжения сети, момента статической нагрузки, момента инерции привода и среднего значения выпрямленного тока. Реализация шагового режима работы двигателя проводиться после его остановки, т.к. реле К5М первоначально можно включить только после замыкания размыкающих контактов К1.5 и К4.1. Шаговый режим работы двигателя создаёт благоприятные условия наладки.Содержание работы.В процессе подготовки к работе необходимо изучить электрическую аппаратуру управления и защиты, работу реле времени, выяснить преимущества и недостатки контактных и бесконтактных электрических приборов управления, запомнить их графические и буквенные обозначения, уяснить принцип работы схем автоматического управления электроприводом, рассмотренных выше.В процессе выполнения лабораторной работы необходимо- изучить схему и устройство экспериментальной установки, определить назначение всех её аппаратов и переключателей.- составить схему управления, которая реализует установка и вычислить циклограмму её работы (вариант – по заданию преподавателя ).- проверить работу составленной схемы на экспериментальной установке и дать заключение об её функциональных возможностях. Назначение и состав экспериментальной установки. Экспериментальная установка предназначена для исследования схемы автоматического управления электроприводом в функции пути и времени. В состав экспериментальной установки входят: 1) асинхронный трёхфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором М1; 2) кнопки управления SB1 «стоп», SB3 «вперёд», SB6 «назад»; конечные (путевые) переключатели S2 и S5; тумблеры для выбора одного из вариантов схем S4 и S7; 3) контакторы КМ1 «вперёд» и КМ2 «назад»; 4) моторное (электронное) реле времени КТ1; 5) автоматический выключатель QF.Варианты заданийСхема экспериментальной установки.Рис. 6. Схема экспериментальной установки (вар. 1).Работа схемы (вар. 1) Включаем автоматический выключатель QF. Цепь подключается к трёхфазному источнику переменного тока. Нажимаем кнопку SB3 «вперёд». Запитывается контактор КМ1, замыкаются силовые контакты КМ1.1 и статор двигателя подключается к сети. Одновременно с этим замыкается вспомогательный контакт КМ1.2, который шунтирует кнопку SB3. Ротор электродвигателя начинает вращаться, перемещая каретку. Когда каретка достигнет крайней точки, сработает путевой переключатель S2. Катушка КМ1 обесточится, силовые контакты разомкнуться, и двигатель остановится. Схема приходит в исходное состояние. Нажимаем кнопку SB6 «назад». Запитывается контактор КМ2, замыкаются силовые контакты КМ2.1 и статор двигателя подключается к сети. Одновременно с этим замыкается вспомогательный контакт КМ2.2, который шунтирует кнопку SB6. Ротор электродвигателя начинает вращаться, перемещая каретку. Когда каретка достигнет крайней точки, сработает путевой переключатель S5. Катушка КМ2 обесточится, силовые контакты КМ2.1 разомкнутся, двигатель остановится. При нажатии на кнопку SB1 «стоп» во время работы двигателя цепь управления обесточится, силовые контакты разомкнутся, и статор электродвигателя отключится от сети.Пример циклограммы работы условного приводаЛабораторная работа №9.Тема: Изучение схем управления высоковольтным синхронным двигателем.Цель работы: изучить особенности системы управления электродвигателем по системе генератор – двигатель в таких режимах:1. пуск и остановка двигателя;2. регулирование скорости;3. электрическое торможение;4. изменение направления вращения ( реверс ).Теоретические сведенияОсновная особенность системы генератор – двигатель состоит в том, что исполнительный двигатель получает питание не от судовой сети, а от отдельного генератора.Эта особенность позволяет управлять двигателем, при этом не влияя на работу остальных.Система Г – Д позволяет плавно и в широких пределах регулировать скорость привода. На судах систему Г – Д применяют, в основном, в грузоподъёмных и якорно-швартовных устройствах ( грузовые лебёдки, краны, брашпили), а также в гребных электрических установкахВ настоящее время систему Г – Д, в которой применяются 3 вращающиеся машины переменного и постоянного тока, заменяют системами двойного рода тока с одной вращающейся машиной – исполнительным электродвигателем постоянного тока.Описание принципиальной схемы системы Г – ДПринципиальная схема состоит из 2-х частей :

силовой;

схемы управления.

Основные элементы принципиальной схемыК основным элементам схемы относятся ( рис. 1 ):L1, L2, L3 – линейные провода питающей сети;НL1 – лампочка сигнальная «Питание на схему подано»;R- пусковые резисторы, для ограничения пускового тока двигателя М1;КК1-КК2 ( в цепи обмотки статора ) – нагревательные элементы тепловых реле;FU1-FU2 – предохранители, для защиты катушки контактора КМ1 от токов короткого замыкания.рU1 – вольтметр, для измерения напряжения сети переменного тока;КМ1 – линейный контактор, для подачи напряжения на схему;SB1 – кнопка «Пуск», для включения контактора КМ1;SB2 – кнопка «Стоп», для отключения контактора КМ1;SB3 - кнопка «Пуск двигателя», для включения контактора КМ2;SB4 – кнопка «Стоп», для отключения контактора КМ2;КМ2 – контактор, для включения двигателя М1 через пусковые резисторы R;НL2 – лампочка сигнальная «Пуск двигателя через резисторы»;КК1-КК2 ( в цепи катушки КМ2 ) – размыкающие контакты тепловых реле;КТ – реле времени, для создания выдержки времени включения контактора КМ3;КМ3 – контактор, для отключения пусковых резисторов R;НL3 – лампочка сигнальная «Пуск двигателя закончен»;G – обмотка якоря генератора постоянного тока независимого возбуждения, для производства электроэнергии, потребляемой двигателем М2;А1–А2 – выводы обмотки якоря генератора G;рU2 - вольтметр, для измерения напряжения на якоре генератора G;М2 – двигатель постоянного тока независимого возбуждения, для приведения в действие механизма;А3–А4 - выводы обмотки якоря исполнительного двигателя М2;рА1 – амперметр, для измерения силы тока якоря двигателя М2( генератора G )F1–F2 – выводы независимой обмотки возбуждения генератора G;F3–F4 – выводы независимой обмотки возбуждения двигателя М2;QF1, QF2 – автоматические выключатели, для защиты обмоток F1-F2 и F3-F4 от токов короткого замыкания;R1 – разрядный резистор, для защиты обмотки F1-F2 от перенапряжений при отключении обмотки от сети;R2-R6 – 5 ступеней резистора, для изменения тока возбуждения генератора G;R7 – настроечный резистор в цепи обмотки F1-F2, для получения необходимого значения тока возбуждения генератора G;R8 – экономический резистор в цепи обмотки F3–F4, для уменьшения её нагрева при работе;R9 – разрядный резистор, для защиты обмотки F3-F4 от перенапряжений при отключении обмотки от сети;R10 – резистор, для настройки необходимого значения тока возбуждения двигателя М2;рА2 – амперметр, для измерения тока возбуждения генератора G;BR – тахогенератор, для измерения скорости двигателя М2 ( датчик );рn – указатель скорости двигателя М2..Силовая часть схемыСиловая часть схемы состоит из 3-х электрических машин:М1 – приводного асинхронного двигателя, на одном валу с которым находится генератор G;G – генератор постоянного тока независимого возбуждения;М2 – исполнительный двигатель постоянного тока независимого возбуждения.Такое сочетание 3-х электрических машин образует систему генератор – двигатель.Обмотки якорей А1-А2 генератора и А3-А4 двигателя соединены последовательно. Это означает, что двигатель М2 получает электроэнергию от отдельного генератора, а не от судовой сети. Поэтому работа двигателя М2 не влияет на судовую сеть и другие двигатели.Независимые обмотки возбуждения F1 – F2 генератора и F3-F4 двигателя получают питание от независимой сети постоянного тока напряжением 110 В постоянного тока:

обмотка F1-F2 – через контакты К1-К4 реверсивного мостика и регулировочные

резисторы R2-R7;

обмотка F3-F4 – через экономический резистор R8 и настроечный R10;

Номинальные данные электрических машин:

приводной двигатель М1:

мощность Р = 2,2 кВт ( на валу );

линейное напряжение U= 220/380 В;

линейные токи I= 8,4 / 4,9 А ;

соединение обмоток «звезда» - «треугольник»;

чаcтота вращения n= 1450 об/мин;

коэффициент полезного действия η = 82,5%;

коэффициент мощности cos φ = 0,83;

генератор G:

мощность Р = 1,4 кВт

напряжение U = 110 В;

ток I = 8,7 А ;

коэффициент полезного действия η = 87%;

частота вращения n= 1450 об/мин;

.3. двигатель М2:

мощность Р = 1,0 кВт ( на валу )

напряжение U = 110 В;

ток I = 8,7 А ;

коэффициент полезного действия η = 83%;

частота вращения n= 2850 об/мин.

Особенности электрических машин в системе генератор-двигатель:1. частоты вращения приводного двигателя М1 и генератора G одинаковы – 1450 об/мин, т.к. обе машины сидят на одном валу;2. номинальные напряжения генератора G и двигателя М2 одинаковы, т.к. генератор G питает электроэнергией двигатель М2;3. мощности электрических машин возрастают при переходе от двигателя М2 ( 1,0 кВт) через генератор G ( 1,4 квт ) к двигателю М1 ( 2,2 кВт ), что объясняется необходимостью покрытия потерь в каждой электрической машине;4. общий коэффициент полезного действия ( КПД ) системы равен произведению КПД этих трёх машин:η= ηМ1* ηG* ηм2 = 0,825*0,87*0,83 = 0,595 ≈ 0,6,т.е. достаточно мал.Тем не менее эту систему применяют ввиду её достоинств: плавного и в широких пределах регулирования скорости исполнительного двигателя.На современных судах вместо 3-машинной системы Г - Д , использованной в этой работе, применяют статическую систему преобразования энергии, а именно :переменное напряжение судовой сети поступает на вход управляемого выпрямителя, с выхода которого выпрямленное напряжение, которое можно изменять по величине, далее поступает на обмотку якоря двигателя постоянного тока независимого возбужденияТаким образом, по сравнению со схемой на рис. 1, в этой системе отсутствуют две из трех электрических машин, а именно: асинхронный двигатель М и генератора G, что резко уменьшает вес и габариты системы в целом и одновременно повышает общий коэффициент полезного действия, т.к. к.п.д. УВ составляет 92-95%.В случае использования УВ в данной схеме общий к.п.д. системы двойного рода тока составитη'= η ув * ηм2 = 0,92*0,83 = 0,76,т.е. на 16% больше ( 76% > 60% ).Такая система в сокращении называется: система УВ – ДПТ ( УВ - управляемый выпрямитель, ДПТ – двигатель постоянного тока ).Эта система представляет собой электрическую установку двойного рода тока, т.к. в ней используется как переменный ток ( судовая сеть ), так и постоянный ( на выходе УВ ).Схема управления электроприводомСхема управления электроприводом включает в себя:1. контроллер; 2. другие аппараты управления – контакторы, реле, кнопки управления. Контроллер – это электромеханический аппарат ручного действия, предназначенный для непосредственного управления работой электропривода. Он имеет 12 рабочих положений ( по 6 положений в каждую сторону вращения ) и 1 нерабочее ( нулевое ).Таблица замыканий контактов контроллера приведена рис. 1 в правой верхней его части. Крестик в клетке означает, что в данном положении контакт замкнут, отсутствие крестика – контакт разомкнут.Подготовка схемы к работеДля подготовки схемы к работе:1. подают питание на выводы L1, L2, L3;2. включают автоматические выключатели QF1, QF2;3. устанавливают штурвал контроллера в нулевое положение, в котором замкнут его контакт К11;4. нажимают кнопку SB1 «Пуск».При нажатии кнопки SB1 включается линейный контактор КМ1.Он замыкает главные контакты КМ1:1-КМ1:3, подавая питание на схему, а также вспомогательные КМ1:4, шунтирующие кнопку SB1 «Пуск» и КМ1:5, подготавливающие цепь катушки контактора КМ2.Загорается сигнальная лампочка НL1 «Питание на схему подано».5. Нажимают кнопку SB3 «Пуск двигателя». Через контакты этой кнопки и контакт К11 контроллера образуется цепь тока катушки контактора КМ2. Последний включается, замыкает главные контакты КМ2:1-КМ2:3, происходит пуск двигателя М2 через пусковые резисторы, и вспомогательные КМ2:4 и КМ2:5.Контакты КМ2:4 шунтируют кнопку SB3, её можно отпустить, контакты КМ2:5 включают реле времени КТ.Это реле через 2-3 с замыкает свой контакт КТ:1 в цепи катушки контактора КМ3. Контактор включается, замыкает контакты КМ3:1-КМ3:3, шунтируя пусковые резисторы R, а также размыкает вспомогательный контакт КМ3:4, отключая контактор КМ3:4, и замыкает КМ3:5, оставляя включённым реле времени КТ.Таким образом, после нажатия кнопки SB3 пуск приводного двигателя происходит автоматически, при помощи реле времени КТ.Ток независимой обмотки возбуждения F3-F4 ограничен до 80% экономическим резистором R8, что уменьшает нагрев этой обмотки в нерабочем состоянии привода.Схема готова к работе. Вращаются двигатель М1 и генератор G, но двигатель М2 не вращается, т.к. напряжение на зажимах А1-А2 генератора отсутствует – генератор не возбуждён.Работа схемыСхема управления симметрична, поэтому рассмотрим её работу в каком-то одном направлении, например, в направлении «Назад».При переводе штурвала контроллера из положения «0» в положение «1» размыкается контакт К11 и замыкаются контакты К3, К4 и К5.Размыкание контакта К11 не влияет на состояние контактора КМ2 – он был отключён контактом КМ3:4 при подготовке схемы к работе ( п. 2.4 ). Назначение К11 состоит в том, чтобы не допустить пуск двигателя М1 в случае, если штурвал контроллера выведен из нулевого положения, и тем самым избежать аварии.Через контакты К3 , К4 и полностью введенный регулировочный резистор R2-R7 образуется цепь тока обмотки возбуждения генератора G. Этот ток мал, генератор незначительно возбуждается, на его выводах А1-А2 появляется небольшое напряжение.Контакт К5 шунтирует экономический резистор R8, вследствие чего магнитный поток двигателя М2 увеличивается от 80% до 100%.Двигатель переходит из точки «0» в точку «А» на искусственной механической характеристике «1» и начинает разгоняться по участку АВ до точки «В».При переводе штурвала из 1-го положение во 2-е замыкается контакт К6, ток возбуждения генератора и его напряжение увеличиваются. Двигатель переходит из точки «В» на характеристике «1» в точку «С» на характеристике «2» и продолжает разгоняться по участку СD до точки «D». Далее переходный процесс повторяется: при переводе штурвала из 2-го положения в 3-е и последующие, и вплоть до 6-го, последовательно замыкаются контакты К7, К8, К9 и К10, шунтируя ступени R3-R6 регулировочного резистора.Напряжение генератора и скорость двигателя М2 увеличиваются до номинальных значений в последнем, 6-м положении. Двигатель последовательно переходит из точки «D» в точку «N», в которой переходный процесс заканчивается.Характеристика «6» – естественная механическая характеристика, т.к. все ступени R2-R6 регулировочного резистора выведены. При возврате штурвала в положение «0» напряжение генератора уменьшается до нуля, однако в якоре двигателя, который продолжает вращаться по инерции, продолжает индуктироваться противоЭДС.Под её действием направление тока в обмотках якорей генератора G и двигателя М2 изменяется на обратное, поэтому двигатель переходит в режим динамического торможения.При резком возврате штурвала в положение «0» двигатель перейдёт из точки «N» на естественной механической характеристике «6» в точку «Р» на искусственной тормозной характеристике «7». Под действием тормозного момента двигатель уменьшит скорость до нуля в точке «0» ( начало координат ), в которой остановится. Для реверса двигателя переводят штурвал контроллера из положения «Назад» в положение «Вперёд». При этом размыкаются контакты К3,К4 и замыкаются К1,К2. Направление тока в обмотке возбуждения F1-F2 генератора меняется на обратное, генератор перемагничивается, полярность напряжения генератора, а значит, направление тока в цепи главного тока также изменяется на обратное, двигатель реверсирует.Порядок выполнения работыДля подготовки схемы к работе:1. подать питание на выводы L1, L2, L3;2. включить автоматические выключатели QF1, QF2;3. установить штурвал контроллера в нулевое положение;4. нажать кнопку SB1 «Пуск»;5. нажать кнопку SB3 «Пуск двигателя», далее пуск происходит автоматически;6. плавно вывести штурвал контроллера из нулевого положения в положение «Вперёд», разогнать двигатель до 6-й скорости;7. вернуть штурвал в нулевое положение, после чего перевести его в положение «Назад», разогнать двигатель до 6-й скорости, остановить двигатель.Для каждого из 6-ти положений «Вперёд» внести в таблицу 1 такие параметры:

ток возбуждения генератора I;

ток возбуждения двигателя I;

напряжение генератора U;

частоту вращения двигателя n.

Таблица 1. Параметры электрических машинОформление отчёта1. Внести в отчёт принципиальную схему и уметь объяснить её работу во всех режимах.Рис. 1. Схема электрическая принципиальнаяРис.2. Механические характеристики исполнительного двигателя М2:«1» - искусственная, с резисторами R2-R6 в цепи независимой обмотки возбуждения генератора;«2» - искусственная, с резисторами R3-R6 в цепи независимой обмотки возбуждения генератора;«3» - искусственная, с резисторами R4-R6 в цепи независимой обмотки возбуждения генератора;«4» - искусственная, с резисторами R5-R6 в цепи независимой обмотки возбуждения генератора;«5» - искусственная, с резистором R6 в цепи независимой обмотки возбуждения генератора;«6» - естественная, без резисторов в цепи независимой обмотки возбуждения генератора;«7» - искусственная тормозная, при динамическом торможении двигателя.Контрольные вопросы1. какой способ регулирования скорости двигателя применён в данной работе?2. почему этот способ не применим для двигателей параллельного возбуждения?3. какие элементы схемы обеспечивают защиту от токов короткого замыкания, токов перегрузки и нулевую?4. каковы уставки защитных устройств ( п. 3 )?5. каково назначение контакта К11 контроллера?6. при нажатии кнопки SB3 пуск двигателя М1 не состоялся. Каковы возможные причины этого? Как их обнаружить и устранить?Лабораторная работа №10.Тема: Изучение схем управления пуском и торможением двигателя постоянного тока.Цель работы: изучение релейно-контакторной схемы пуска, торможения и реверса электродвигателя, получение практических навыков по сборке и наладке релейно-контакторных схем управления электродвигателями.Порядок выполнения работы1. Изучить принцип работы и последовательность срабатывания аппаратов одной из предложенных преподавателем релейно-контакторной схемы.2. Выбрать необходимые аппараты из предложенных на макете.3. Изучить принцип действия и ознакомиться с конструкцией выбранных аппаратов.4. С помощью проводов соединить электрические аппараты защиты и управления по предложенной релейно-контакторной схеме.5. Произвести пробный пуск.Содержание отчёта1. Цель работы.2. Релейно-контакторная схема управления электродвигателем.3. Принципиальное устройство и работа одного из аппаратов защиты.Контрольные вопросы1. Какие защиты и блокировки представлены в релейно-контакторной схеме?2. Принципиальная работа релейно-контакторной схемы.3. Как выбираются аппараты защиты?4. По каким параметрам выбираются аппараты цепей управления?5. Принципиальное устройство и работа аппаратов защиты и цепей управления.Рис. 1. Пуск ДПТ в функции токаРис. 2. Пуск ДПТ в функции скоростиРис. 3. Пуск ДПТ в функции времениРис. 4. Пуск ДПТ в функции времениРис. 5. Пуск и динамическое торможение ДПТ в функции скоростиРис. 6. Динамическое торможение ДПТ в функции ЭДС (скорости)Рис. 7. Динамическое торможение ДПТ в функции времениРис. 8. Реверсирование ДПТРис. 9. Торможение противовключением ДПТ в функции скоростиРис. 10. Торможение противовключением ДПТ в функции ЭДСРис. 11. Торможение противовключением ДПТ в функции времениРис. 12. Пуск ДПТ в функции времени и динамическое торможение вфункции скоростиЛабораторная работа №11.Тема: Исследование ЭП, управляемого тиристорным преобразователем.Цель работы: исследование динамических свойств электропривода (ЭП) по системе тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ), работающего по разомкнутому циклу.Теоретические сведенияДля реализации указанной цели лабораторной работы нужно, прежде всего, ознакомиться с математическим описанием и структурными схемами разомкнутых электромеханических систем (ЭМС), обратив особое внимание на обобщенную ЭМС с линеаризованной механической характеристикой.В структурную схему исследуемой электромеханической системы входит двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ДТП НВ), двухмассовая упругая механическая часть, рассмотренные ранее, и тиристорный преобразователь в качестве регулируемого источника напряжения.Тиристорный преобразователь характеризуется своими регулировочными и внешними характеристиками в режимах непрерывного и прерывистых токов, коэффициентом усиления, динамическими характеристикам в переходных процессах. Входной координатой тиристорного преобразователя (ТП) является напряжение управления (Uy), выходной координатой – выпрямленная ЭДС, величина которой обозначается в установившемся режиме (Ed) , а в переходных процессах (ed).Управляющие свойства ТП определяются характеристиками управления Ed=f(Uy). Внутренняя координата ТП – угол отпирания α определяется характеристикой системы импульсно-фазового управления (СИФУ) в виде математического описания α=fy(Uy), а внешняя координата – математическим описанием характеристики вентильной группы Ed=fвг(α). Результирующая характеристика управления ТП представляет собой функцию Ed=fвг[fy(Uy)]=f(Uy). Поскольку для всех ТП характеристики управления вентильных групп одинаковы, то вид результирующей характеристики ТП будет зависеть от характеристики СИФУ, которая определяется формой опорного напряжения: косинусоидальной или пилообразной.Динамические свойства тиристорного преобразователя определяются неполной управляемостью тиристоров и параметрами сети, ведущей преобразователь. В зависимости от исполнения СИФУ и его инерционности тиристорный преобразователь для линейного участка характеристики управления представляется передаточными функциями вида:где kп, Тп – соответственно, коэффициент усиления и постоянная времени тиристорного преобразователя, Тп=0,01…0,015 с; τп – чистое запаздывание, τп=0,007…0,015 с.Математическое описание динамических процессов, протекающих в управляемом выпрямителе, является многовариантным, зависящим от требуемой степени адекватности, определяемой задачами конкретного исследуемого электропривода. Для выбора типа математической модели ТП вводится показатель Кр, равный отношению длительности переходного процесса в системе автоматического управления к длительностипроводимости отдельного вентиля.При Кр < 10 применяют импульсные модели, при Кр < 30 – непрерывные нелинейные модели и при Кр > 30 – упрощенные непрерывные модели. Чем большее значение имеет показатель Кр, тем менее точной моделью ТП можно воспользоваться при исследовании динамических процессов электропривода. Учитывая значения Кр для промышленных электроприводов, чаще применяют непрерывные модели тиристорных преобразователей.Указания по порядку выполнения работыПодготовить математическое описание и структурную схему тиристорного преобразователя.Подготовить математическую модель и структурную схему регулируемого электропривода постоянного тока (пример на рис. 1).Составить схему модели неуправляемого выпрямителя в соответствии с вариантом задания (нулевая или мостовая).Составить схему модели ЭП по системе «Тиристорный преобразователь – ДПТ НВ».Рассчитать переходные процессы ДПТ НВ при питании якоря от управляемого выпрямителя при различных Uу.Рассчитать переходные процессы наброса и сброса нагрузки (момент нагрузки номинальный).Исследовать форму питающего напряжения и тока якоря при питании якоря ДПТ НВ от тиристорного преобразователя и сравнить их с графиками припитания якоря ДПТ от источника бесконечной мощности.Сделать выводы.Составить и защитить отчет.Рисунок 1 – Вариант модели ЭП по системе «тиристорный преобразователь – ДПТ НВ»Содержание отчетаОтчет должен содержать:- Цель работы.- Схему модели ЭП по системе «тиристорный преобразователь – ДПТ НВ».- Графики переходных процессов пуска ДПТ НВ при питании от тиристорного выпрямителя (момент нагрузки равен 0).- Графики переходных процессов наброса и сброса нагрузки (момент нагрузки равен Мном).- Выводы по работе.Контрольные вопросы1.Какие математические модели существуют для описания тиристорного преобразователя постоянного тока? Охарактеризуйте критерии выбора той или иной модели.2.Как выглядят частотные и временные характеристики ТП при ступенчатом управляющем и возмущающем воздействиях?3.Как влияют электромагнитная и электромеханическая постоянные времени на динамические характеристики электропривода с одномассовой механической частью?4.Как получить оптимальные условия демпфирования механических колебаний электроприводом?5.Как отражаются на частотных и временных характеристиках условия оптимального демпфирования механических колебаний?6.Учет звеньев чистого запаздывания при анализе устойчивости технических системПеречень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературыОсновные источники:

Бородин И.Ф., Андреев С.А. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления. - М.: КолосС, 2016.

Коломиец А.П., Ерошенко Г.П., Расторгуев В.М. и др. Устройство, ремонт и обслуживание электрооборудования в сельскохозяйственном производстве. – М.: Издательский центр «Академия», 2017.

Акимова Н.А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования. – М.: Издательский центр «Академия», 2017.

Дополнительные источники:

Фролов Ю.М., Шелякин В.П. Основы электрического привода. – М.: КолосС, 2007.

Нестеренко В.М. Технология электромонтажных работ. – М.: Издательский центр «Академия», 2002.

Интернет-ресурсов:

Elektrik Line.Ru

elecab.ru

electric.org

energomir.net

eiektroceh.ru