Меню

Расчет пусковых сопротивлений для двигателя постоянного тока

Расчет пусковых сопротивлений двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Расчет пусковых сопротивлений для двигателей с последовательным возбуж­дением производится графическим способом. Метод расчета основан на предполо­жении, что между сопротивлением якорной цени и скоростью при неизменных токе и потоке возбуждения существует линейная зависимость.

Расчет осуществляется в следующем порядке:

1. По паспортным данным определяем номинальную угловую скорость и номинальный момент:

2. Определяем внутреннее сопротивление двигателя по формуле:

3. Уравнение электромеханической характеристики не может быть использо­вано для построения естественной характеристики, так как в практике не­насыщенные машины не изготавливаются. Поэтому строим естественную характеристику с помощью универсальных характеристик, приведенных в примечаниях к таблице 1.3. Результаты расчетов сводим в таблицу 1.2.

К 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0
0,4 0,7 1,0 1,4 1,7 2,2 2,5
1,5 1,2 1,0 0,8 0,7 0,6 0,5
73,6 61,3 42,9 36,8 30,6

4. Дальнейшие построения для двух ступеней пускового реостата показаны на рис. 1.2. По оси абсцисс влево от оси ординат откладываем в масштабе сопротивления двигателя RBН, которому соответствует отрезок ОА. Через точку А проводим вертикаль Af. Выбираем пределы колебаний пускового тока I1 и I2 и проводим через соответствующие точки вертикальные пря­мые до пересечения с естественной характеристикой. Из полученных то­чек пересечения S и t проводим горизонтальные прямые до пересечения с линией Af. По левой оси откладываем в масштабе сопротивления соот­ветствующие выбранным пределам пусковых токов:

Соединяя точки а и е, а также q и f, получаем прямые, характеризующие линейную зависимость между угловой скоростью и сопротивлением, линия ae соответствует максимальному значе­нию пускового тока I1, а линия qf — току переключения I2. Для величины сопротивлений пусковых ступеней при заданном их числе между прямыми qf и ае проводим ломаную линию, начиная от точки а. Число горизонталь­ных участков этой линии должно быть равно числу ступеней пускового реостата. Если точка пересечения линий de и ае не совпадает с линией fA, то необходимо произвести повторное графическое построение, выбрав новое значение для I2.

5. Определяем сопротивление секций пускового реостата:

.

6. Искусственную характеристику строят по естественной характеристике с помощью формулы;

.

Рис.1.5. График для расчета сопротивлении пускового реостата двигателя с последовательным возбуждением.

Таблица 1.2.1 Зависимости и .

К 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0
0,4 0,7 1,0 1,4 1,7 2,2 2,5
1,5 1,2 1,0 0,8 0,7 0,6 0,5

Для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения с паспортными данными, приведенными в таблице 1.3, рассчитать пусковой реостат а соответствующее число ступеней. Максимальный ток переключения I2 считать равным 2IH. Для построения естественной характеристики следует воспользоваться зависимостями, приведенными в примечаниях к таблице 1.2.1.

Рис.2.3. График работы двигателя

1. Чиликин М.Г. Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981. 576с.

2. Полтава Л.И. Основы электропривода. М.: Недра, 1970. 224с.

3. Комар М.А. Основы электропривода и аппараты управления. М.: Энергия, 1968. 344с.

Источник

Выбор резисторов и схем их соединения для пусковых установок

Величину сопротивления пусковых резисторов выбирают таким образом, чтобы избежать бросков тока в процессе пуска, которые могут повредить электродвигатель или другое оборудование электрической сети.

После того, как величина пускового сопротивления была рассчитана, производится выбор резисторов и проверка их на нагрев. Температура резисторов не должна превышать допустимую для данной конструкции.

В процессе пуска электрической машины ток, протекающий через пусковой резистор, изменяется во времени. Если длительность протекания тока через пусковое сопротивление мала, по сравнению с его постоянной времени Т, то расчеты можно упростить и вести их с использованием эквивалентного тока Iэ.т, тепловой эффект от которого будет равен прохождению через резистор реального тока:

tp – время прохождения тока через резистор. В данном случае теплоотдачей можно пренебречь. Температура от эквивалентного тока по теплу и реального тока будет одинакова.

Для определения эквивалентного тока можно использовать реальную кривую тока и построить зависимость i 2 (t) и провести интегрирование графическим путем.

Читайте также:  Ток возбуждения при форсировке

Наряду с эквивалентным током по теплу Iэ.т существует эквивалентный ток по нагреву Iэ.н. – это ток, который при прохождении через сопротивление нагревает его до такой же температуры, что и реальный ток. В случае допущения tp

Так как пусковой резистор должен допускать троекратный перегруз, то для первой ступени tpi = 3t1=3·1,35=4,05 c. Воспользовавшись приведенной ниже кривой для tр1/Т = 4,05/250 = 0,015, находим эквивалентный ток резистора: Iэ.дл. = 0,13Ipi = 22,6 A. Для второй ступени резистора: tр2 = 3t2 = 3·1,9 = 5,7 c.

Зависимость отношения токов для пусковых резисторов

Поскольку ток переключения и пиковый ток такие же, как и для первой ступени, то Iр1 = Iр2. Для данной ступени (tр2/Т) = 0,023. С помощью кривой, приведенной выше, найдем Iэ.дл. = 26 А. Так как длительный ток резистора равен 33 А, то данный резистор проходит проверку по нагреву.

Для перемежающегося режима расчет ведется аналогичным образом. Если постоянная времени Т велика по сравнению со временем цикла tр1 + tр2, то уравнение можно упростить:

При проведении расчетов по формуле (2) нет необходимости в постоянной нагрева Т, данный подход более прост по сравнению с формулой (1) и дает результат с запасом. Формулу (2) можно использовать при проведении предварительных расчетов.

Для повторно-кратковременного режима работы Ip1 = Ip = const, Ip2 = 0. В таком случае для любого tp/T будем иметь:

Эквивалентный ток пускового резистора для повторно-кратковременного режима работы

Эквивалентный ток пускового резистора для повторно-кратковременного режима работы упрощенная формула

Если же tp

Эквивалентный по теплу ток Iр.ц за время цикла tp + tп можно найти из равенства:

Эквивалентный по теплу ток для пусковых резисторов

Из формул (4) и (4а) следует, что Iэ.н. = Iр.ц.

Отсюда следует вывод, что при принятых допущениях эквивалентный по теплу ток равен эквивалентному току по нагреву за время одного цикла.

Тепловой расчет резисторов является кропотливым и довольно громоздким, поэтому для типовых схем включения рекомендовано выбирать резисторы из специальных таблиц, в которых величины сопротивлений и их ток выражены в зависимости от параметров электродвигателя.

При компоновке резисторов в реостаты и ящики все они должны максимально использоваться по нагреву, так как это позволит уменьшить вес и габарит электрического аппарата. Для максимально эффективного использования резисторов при включении их последовательно все они должны иметь один и тот же длительный ток.

При создании пусковых схем для электрических машин большой мощности приходится использовать параллельное соединение элементов силовой цепи.

При параллельном соединении резисторов падения напряжений на них равны и для их полного использования нужно, чтобы произведение длительно допустимого тока на сопротивление для всех резисторов было равно.

Например, если один из реостатов имеет ra меньшее, чем у других, а падение напряжение на нем равно iara, то при параллельном соединении это значит, что по нему будет протекать больший ток (поскольку напряжение равно при параллельном соединении для всех элементов). В итоге получим один перегруженный по мощности реостат, а остальные недогружены.

Источник

Pomoshnichkov.ru

Полезная информация для любителей делать своими руками и не только.

Пусковая диаграмма ДПТ.
Для ограничения пускового тока в цепь якоря вводят Rдоб.
U=E+IR, где R=Rя+Rдоб → . При пуске ω=0, → Е=0, → . В паспорте электродвигателя указывается его перегрузочная способность
(2…2,5 у двигателя постоянного тока)
Пусковые сопротивления (R) выполняют секционными:

R1, R2, R3 – сопротивления ступеней
r1, r2, r3 – сопротивления секций

В процессе пуска пики тока (I) и момента (М) выбирают одинаковыми, тогда пусковая диаграмма будет иметь вид:

Для любых соседних характеристик пусковой диаграммы отношение сопротивления (R) ступеней постоянно (const).

Для расчета сопротивления (R) нужно задаться двумя из трух следующих величин:

  • I1 – пиковый;
  • I2 – переключения;
  • Z – число ступеней.

При контакторном управлении:
Z=1…2 – Р 50 кВт
Различают форсированный и нормальный пуск. При форсированном пуске задаются I1, выбирая его возможно большим (по условиям коммутации).

При нормальном пуске задаются I2 (на 10…20% больше Iстатического), I1 рассчитывают:

По пусковой диаграмме рассчитывают сопротивление (R) ступеней и секций сопротивления (R) пускового
1. Аналитический метод.
; ;
; ;
r1=R1-R2; r2=R2-R3; r3=R3-Rя
2. Графический метод.
ω*=1-R* (при I=Iн) см. рисунок 1
R1*=ае; R2*=ad; R3*=ac; Rя*=ab; r1*=de; r2*=cd; r3*=bc.
Для смягчения первого пускового толчка момент иногда выполняют ½ предварительные ступени, которые обеспечивают меньший начальный момент (характеристики 0 и 0′)

Читайте также:  В цепь переменного тока напряжением 220 в включены последовательно конденсатор емкостью с

Источник



Методы расчета пусковых сопротивлений ДПТ НВ

Дата добавления: 2013-12-23 ; просмотров: 10597 ; Нарушение авторских прав

В машине постоянного тока обмотка якоря имеет малое сопротивление и при включении в сеть возникают пусковые токи, которые могут достигать 15. 20 Iном. Увеличение токов якоря выше значения 2. 2,5 Iном приводит к ухудшению коммутации.

Кроме того, возникающие динамические усилия могут постепенно разрушить обмотку якоря, вызвать срезание шпонок, скручивание валов и т.д. Ограничение пусковых токов осуществляется с помощью сопротивлений r1, r2, r3, включаемых в якорную цепь (рис.2.12). По мере разгона двигателя увеличивается ЭДС, а ток снижается. Последовательно закорачивая сопротивления контактами КМ1, КМ2, КМЗ, выполняют (осуществляют) пуск. Пусковая диаграмма двигателя представлена на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Схема включения пусковых резисторов..

Значения токов переключения I1 и I2 выбирают, исходя из требований технологии к электроприводу и коммутационной способности двигателя. Так, принимают I1 = (2,0. 2,5)IН и I2 = (1,2. 1,3)IН в тех случаях, когда продолжительность пуска двигателя влияет на производительность часто включаемой машины.

Если требуется плавный пуск, например, пассажирских лифтов, то значения токов переключения будут обусловлены допустимыми ускорениями электропривода. В тех случаях, когда пуск редкий и не ограничиваются условия пуска, значения токов I1 и I2 можно взять несколько больше рабочих токов (но значительно меньше, чем в первом случае, когда I1 = (2. 2,5)IН.

Значения пусковых сопротивлений рассчитывают аналитическим и графическим методами. Если число ступеней задано, то это означает, что расчет выполняется для уже известной стандартной контакторной панели. Если число ступеней не известно, требуется подобрать

Аналитический метод расчета пусковых сопротивлений

При включении двигателя в сеть разгон начинается с пус­ковым сопротивлением R3 = rЯ + r1 + r2 + r3 (рис.2.13). Этим сопротивлениям соответствует искусственная электромеханическая характеристика

1 – 2 — ω (рис.2.14). При токе I2 и скорости ω2 (точка 2) контактами КМЗ шунтируется добавочное сопротивление r3, и ток двигателя вновь увеличивается до I1 (точка 3). Пуск продолжается с сопротивлением R3 = rЯ + r1 + r2 по характеристике З – 4 — ωо. В точке 4 этой характеристики происходит отключение r2 контактом КМ2. С сопротивлением

R3 = rЯ + r1 двигатель разгоняется по характеристике 5 – 6 — ωо. На скорости ω6 (точка 6) отключается последнее сопротивление r1, и двигатель выходит на естественную электромеханическую характеристику 7 – 8 — ωо, по которой разгоняется до частоты вращения, соответствующей нагрузке на валу.

Для определения значений добавочных сопротивлений берем отношение токов, соответствующих точкам 3 и 2 на угловой скорости ω2 пусковой диаграммы:

Рис. 2.14. Пусковая диаграмма ДПТ НВ.

Значения ЭДС двигателя в этих точках равны, так как частота вращения ω2 НЕ ИЗМЕНЯЕТСЯ

После сокращения напряжения получим:

На угловой скорости ω4 для точек 4-5 запишем:

Аналогично для угловой скорости ω6 (точек 6 и 7):

Обозначим отношение токов переключения: , тогда

Если было бы m ступеней, то по аналогии:

В этом выражении число пусковых ступеней m и кратность пусковых токов взаимосвязаны:

Значение сопротивлений каждой ступени можно определить следующим образом:

Порядок расчета пусковых сопротивлений

Если задано число ступеней m, то расчет сопротивлений выполняется следующим образом:

1) задаемся значением тока I1 и определяем Rm:

2) находим отношение токов переключения:

3) вычисляем значение второго тока переключения I2:

и сравниваем его с рабочим током двигателя Iс, соответствующим максимальному моменту рабочей машины при пуске.

Если известен рабочий момент Мс, то

а если дана мощность на валу рабочей машины РВ.р.м., то

При I2 > (1,1. 1,2)Ic определяем сопротивление каждой ступени:

Если условие I2 > 1,1Ic не соблюдается, то выбираем новое

(большее) значение I1 и повторяем расчет.

Если число ступеней сопротивлений неизвестно, то расчет ведется в такой последовательности:

Читайте также:  Как померить переменный ток осциллографом

1) задаемся значениями токов переключения I1,I2 и определяем λ:

2) определяем число ступеней:

Полученное значение m (если оно дробное) округляем до

ближайшего целого числа и уточняем λ и ток I2:

Дальнейший расчет ведется, как в первом случае. После завершения расчетов по первому или второму варианту необходимо проверить правильность расчетов. Для этого определяем суммарное

и сравниваем с исходным . Отклонение в расчетах должно быть в пределах допустимой ошибки — 5. 7%.

Графический метод расчета пусковых сопротивлений

Этот способ расчета дает наглядное представление о значениях добавочных сопротивлений, но имеет существенный недостаток —

точность расчетов зависит от точности построения пусковой диаграммы двигателя.

Электромеханические характеристики для двигателя постоянного тока с включенным в цепь якоря добавочным сопротивлением Rдоб. приведены на рис. 2.15.

Рис.2.15. Электромеханические характеристики ДПТ НВ при введении добавочных резисторов в цепь якоря.

Уравнение ЭДС для номинального тока и частоты вращения ω

Последнее выражение разделим на сФн:

Сравнивая выражения (2.39) и (2.40 ), запишем:

следовательно, для постоянных значений Iн и сФн значение отрезка аб пропорционально . Если характеристика проходит через точку г, то все приложенноеUн уравновешивается падением в

Rн носит название номинального сопротивления, . Номинальное сопротивление электродвигателя — это такое сопротивление якорной цепи, при котором в момент включения (при ω=0) в обмотке якоря протекает номинальный ток. Отрезок аг пропорционален Rн. Таким образом, по значению отрезка, отсекаемого характеристикой на линии номинального тока, можно рассчитать сопротивление якорной цепи. Но для этого необходимо знать масштаб

где ; Uн, Iн, Рн, — номинальные напряжение, ток и мощность двигателя.

Первый способ определения масштаба более точный, так как

отрезок аг больше, чем отрезок аб.

При расчете пусковых сопротивлений двигателя постоянного тока графическим методом возможны два варианта.

1.Число пусковых ступеней m задано.

По паспортным данным машины строим естественную электромеханическую характеристику по двум точкам (ωo, М = 0) и (Iн, ωн)

(рис. 2.16). Откладываем значения токов переключения I1 и I2.

Их значения необходимо обосновывать, исходя из требований технологии к электроприводу и коммутационной способности двигателя. Предельное значение тока I1 берем равной (2. 2,5)Iн. Ток I2 = (1,2. 1,3)Iн. Через точки, соответствующие значениям I1 и I2 на оси токов проводим две прямые, параллельные оси частоты вращения. Соединяем точки 1 и ωо прямой линией, которая пересечется в точке 2 с током I2.

Дальнейший порядок построения от точки 2 к 3 и т.д. виден из рис. 2.16. В результате построения необходимо попасть в точку пересечения естественной электромеханической характеристики и линии тока переключения I1 (точку 7). Если совпадения не получилось или число ступней не равно заданному, то необходимо изменить значение тока I2 или I1 и повторить построение.

Рис. 2.16. Графический метод расчета сопротивлений пусковых

резисторов ДПТ НВ.

Определяем масштаб сопротивления:

Определяем значения пусковых сопротивлений ступеней:

Проверяем правильность расчета:

Полученное значение должно отличаться от заданного тока не более чем на 7. 10%. При отклонении более 10% необходимо выполнить более тщательное построение и расчет.

2. Если число пусковых ступеней не задано, то в этом случае при построении необходимо попасть в точку пересечения линии тока I1 и естественной электромеханической характеристики, а затем принять то число ступеней, которое получится.

Таким образом, процесс пуска двигателя в несколько ступеней, изображенный на рис. 2.16, характерен тем, что ток двигателя во время пуска колеблется в пределах от . В начале пуска , далее, по мере ускорения двигателя растет его ЭДС, вследствие чего начинает уменьшаться ток в цепи якоря двигателя, а следовательно, и момент двигателя. Когда ток достигает выключается часть пускового реостата с таким расчетом, чтобы ток двигателя снова достиг значения и т.д.

По мере выведения пусковых резисторов сопротивление цепи якоря уменьшается, а следовательно, уменьшается и значение электромеханической постоянной, что приводит к уменьшению продолжительности пуска на каждой последующей ступени.

Источник