Основы электропривода...КР

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсовой работы по дисциплине

«Основы электропривода технологических установок»

для студентов всех форм обучения

Иркутск 2015

УДК 629.423

ББК О 39.232

О 41

Составители:

Е.Ю. Дульский, ассистент кафедры «Электроподвижной состав»; П.Ю. Иванов, ассистент кафедры «Электроподвижной состав»; Н.Н. Гарев, ассистент кафедры «Электроподвижной состав».

Под редакцией:

А.М. Худоногова, докт. техн. наук, профессора кафедры «Электроподвижной состав»;

Рецензенты:

начальник технического отдела службы «Вагоны и вагонное хозяйство ВСЖД» Г.А. Решетников;

заведующий кафедрой «Подвижной состав железных дорог» Забайкальского института железнодорожного транспорта – филиала ИрГУПС кандидат техн. наук, доцент Т.В. Иванова

Основы электропривода технологических установок: метод. указания к

О41 выполнению курсовой работы / сост. Е.Ю. Дульский, Е П.Ю. Иванов, Н.Н. Гарев – Иркутск : ИрГУПС, 2015. – 35 с.

Методические указания содержат информацию о выборе и расчете основных элементов электропривода технологических установок, необходимую для выполнения курсовой работы.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальности «Подвижной состав железных дорог», специализации «Электрический транспорт железных дорог», «Вагоны» «Технология производства и ремонта подвижного состава», изучающих дисциплину «Основы электропривода технологических установок».

Ил. 5. Табл. 4. Библиогр.: 14 назв.

УДК 629.423 ББК О 39.232

©ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения, 2014

©Дульский Е.Ю., Иванов П.Ю., Гарев Н.Н., 2014

4

	СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ		6
1. ЗАДАНИЕ И ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ		7
2.	СОСТАВИТЬ И РАСШИФРОВАТЬ ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ		8
3.	РАССЧИТАТЬ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
		10
4.	ПОСТРОИТЬ МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ И
МАШИНЫ		15

5. ОЦЕНИТЬ УСЛОВИЯ ПУСКА И ПЕРЕГРУЗОЧНУЮ СПОСОБНОСТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ НАПРЯЖЕНИИ 0,8 ОТ НОМИНАЛЬНОГО

25

6.ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ НАГРЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ		27
7.	ВЫБРАТЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЛИ СТАНЦИЮ УПРАВЛЕНИЯ	31
8.	ВЫБРАТЬ СХЕМУ УПРАВЛЕНИЯ. ОПИСАТЬ РАБОТУ СХЕМЫ	34
9.	РАССЧИТАТЬ И ВЫБРАТЬ АППАРАТЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ
		35

10. РАССЧИТАТЬ И ВЫБРАТЬ ПРОВОД ИЛИ КАБЕЛЬ ДЛЯ СИЛОВОЙ

ЦЕПИ	40
ПРИЛОЖЕНИЕ 1	3
ПРИЛОЖЕНИЕ 2	3
ПРИЛОЖЕНИЕ 3	3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4	3
ПРИЛОЖЕНИЕ 5	3
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	10

5

ВВЕДЕНИЕ

Для привода технологических установок на предприятиях железнодорожного транспорта используют в основном асинхронный двигатель. Электропривод с асинхронным двигателем обладает простой конструкцией, высокой надежностью и сравнительно небольшой стоимостью.

Асинхронные двигатели в целях упорядочения их шкал мощностей, скоростей и т.д., а также унификации применения выпускаются сериями, как в основном исполнении, так и в различных модификациях с учетом областей применения, климатических условий, степени защищенности и особенностей агрегатирования с рабочей машиной. Эволюционное развитие научно-технического прогресса, применение современных электротехнических материалов обусловливают тенденцию постоянного повышения нагревостойкости изоляции обмоток асинхронного двигателя. На этой основе, как показывает практика, каждые 10 лет происходит модернизация серий асинхронных двигателей.

Вариант электропривода с асинхронным двигателем соответствует наиболее распространенному случаю и минимуму установленного оборудования. Электропривод насосных и компрессорных установок, подьемнотранспортных машин и механизмов, металлорежущих станков, кузнечнопрессового оборудования и других технологических установок железнодорожного транспорта базируется на асинхронном двигателе.

Пособие составлено на примере технического паспорта асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Такой подход обусловлен основными принципами проектирования, монтажа, эксплуатации и ремонта электроприводов, когда необходимо согласовать технический паспорт двигателя с требованиями машины или механизма, а также рассчитать и выбрать в соответствии с техническим паспортом двигателя и условиями работ преобразовательную и управляющую технику. Поэтому знания, умения и навыки по чтению паспортных данных двигателя с целью решения вышеуказанных задач являются важными звеньями в подготовке специалистов.

6

1. ЗАДАНИЕ И ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ

Учебным планом для студентов по специальности ПСЖ по курсу «Основы электропривода технологических установок» предусмотрено выполнение в седьмом семестре курсовой работы, состоящей из 10 разделов. Задание каждому студенту выдается индивидуально. В Приложении методического пособия приведен каталог асинхронных трёхфазных электродвигателей, выпускаемых ведущими электротехническими заводами России. По этому каталогу преподаватель выдает задание на курсовую работу. Студент обязательно должен выполнять работу по своему варианту. Работа, выполненная не по своему варианту, не засчитывается.

Прежде чем приступить к выполнению работы, студенту необходимо изучить соответствующую литературу, посмотреть решение задач по выбору основных элементов электропривод и составление различных схем, приведенных в рекомендованных учебниках, с тем, чтобы получить полное представление по рассматриваемому вопросу.

При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать следующие правила:

1) выполнение каждого раздела должно сопровождаться краткими объяснениями, необходимыми обоснованиями, подробными вычислениями;

2) при вычислении каждой величины нужно словами указать, какая величина определяется;

3) решение поставленной задачи надо произвести сначала в общем виде (формулы в буквенных выражениях) и после необходимых вычислений подставлять соответствующие числовые значения;

4) необходимо указать размерность как всех заданных в условиях задачи величин, так и полученных результатов;

5) графический материал необходимо выполнять с использованием компьютерных технологий;

6) в конце работы необходимо дать список использованной литерату-

ры;

7) оформление работы в соответствии с ГОСТ; На сессии каждая работа лично защищается студентом на кафедре.

7

2. СОСТАВИТЬ И РАСШИФРОВАТЬ ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Технический паспорт двигателя является базовым документом при проектировании, монтаже, эксплуатации и ремонте электроприводов технологических установок. На рис. 2.1 приведён технический паспорт короткозамкнутого трёхфазного асинхронного электродвигателя общепромышленного назначения, который выбран из каталога Владимирского электромоторного завода в качестве примера для изучения условных обозначений, вносимых в технический паспорт, получения навыков по расшифровке и расчёту основных электромеханических параметров по паспортным данным.

Рис. 2.1. Паспорт двигателя АИРМ132М4У1

В приведенном паспорте трехфазного асинхронного двигателя указаны следующие данные:

1) – товарный знак завода-изготовителя (Владимирский электромоторный завод);

2)АИРМ132М4У1 – тип двигателя;

3)№ 00000156 – заводской номер;

4)3~50Hz – число фаз, род тока, частота питающей сети, Гц;

5)11 kW – номинальная (паспортная, механическая) мощность, кВт;

6)cos 0,85 – номинальный коэффициент мощности (cos ), отн. ед.;

7)1450 об/мин – частота вращения ротора при номинальной нагрузке;

8)/Y 220/380 V – схемы включения и номинальные напряжения, В;

9)38/22 – номинальные токи, А;

8

10)89 – номинальный КПД, %;

11)83,5 кг – масса двигателя, кг;

12)2000 г – год изготовления;

13)IP 54 – исполнение двигателя;

14)ГОСТ 28330 – ГОСТ, в соответствии с которым изготовлен электродвигатель;

15)S1 – режим работы;

16)F – класс нагревостойкости изоляции.

Для составления технического паспорта рекомендуется использовать программу Microsoft VISIO.

Расшифровка структурного обозначения двигателя АИРМ132М4У1 представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Расшифровка структурного обозначения двигателя

9

3. РАССЧИТАТЬ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Для выбора аппаратуры управления и защиты, электроизмерительных приборов необходимо определить по паспортным данным основные электротехнические параметры: номинальную мощность, активную мощность, полную мощность, реактивную мощность, номинальный ток при работе электродвигателя по схеме « » и «Y», пусковой ток, число пар полюсов на фазу, частоту вращения магнитного поля статора, номинальную частоту вращения ротора, номинальное скольжение.

Расчет мощностей представлен структурно-энергетической схемой

(рис. 3.1).

S Pa

3 ~ 50 Hz

Q

Pн

Рис. 3.1. Структурно-энергетическая схема расчета мощностей

В техническом паспорте приводится номинальная мощность Рн, развиваемая электродвигателем на валу. Если этот параметр по некоторым причинам отсутствует, то его можно определить по следующей формуле:

Р		3 U н Iн cosн н		, кВт,	(3.1)
н		1000

где Uн – номинальное напряжение, В; Iн – номинальный ток, А;

cos н – номинальный коэффициент мощности, отн. ед.;н – номинальный КПД, отн. ед.

Pa – активная мощность, кВт, расходуется на преобразование электрической энергии в механическую и на покрытие электрических и механических потерь.

10

Р		3 U I cos					, кВт,	(3.2)
а				1000
	Р				Рн	, кВт .		(3.3)
		а		н

S – полная (кажущаяся) мощность, кВА (киловольт-амперы), расходуется на преобразование электрической энергии в механическую, на покрытие потерь и создание магнитного поля.

	S			3 U I		,		кВА,	(3.4)
		1000
		S			Ра		,	кВА ,	(3.5)
					cos

Q – реактивная мощность, кВАр (киловольт-амперы реактивные), расходуется на создание магнитного поля. Пользуясь треугольником мощностей (рис. 3.1), реактивную мощность можно рассчитать по формулам:

Q S 2 Р 2 ,			кВАр ,	(3.6)
	а
Q Ра tg ,			кВАр,	(3.7)
Q S sin ,			кВАр.	(3.8)

В техническом паспорте двигателя приводятся значения номинальных токов, потребляемых им при работе по схемам « » и «Y». При отсутствии этих параметров их можно рассчитать по следующим формулам:

Iн

1000 Рн

,

А,

(3.9)

Uн

cos н н

3

IнY

1000 Рн

,

А.

(3.10)

3 UнY

cos н н

Значения пускового тока асинхронного электродвигателя в 5…7 раз больше тока номинального, характеризуется это кратностью пускового тока, значение которой присутствуют в каталожных данных

11

К

Iпуск

.

(3.11)

i	Iн

Исходя из значений кратности пускового тока, определяются пусковые токи, потребляемые двигателем при работе по схемам « » и «Y»

Iпуск	Кi Iн ,	(3.12)
Iпуск Y	Кi IнY .	(3.13)

В буквенно-цифровом обозначении типов электродвигателей указывается число полюсов, приходящихся на одну фазу обмотки статора:

2р = 2, 4, 6, 8, 10, 12...

(3.14)

По этому параметру можно рассчитать частоту вращения магнитного поля статора (синхронную частоту вращения):

	n			60 f	об/мин,	(3.15)
		0		р

где f – частота сети, Гц,

р – число пар полюсов на фазу.

Поскольку число полюсов должно быть целым, то скорость вращения магнитного поля статора при частоте 50 Гц будет иметь значения, представленные в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Скорость вращения магнитного поля статора от пар полюсов

р	1	2	3	4	5	6
2р	2	4	6	8	10	12
n0, об/мин	3000	1500	1000	750	600	500

В техническом паспорте приводится номинальная частота вращения ротора nн (асинхронная частота вращения).

Зная асинхронную и синхронную частоты вращения, можно рассчитать величину номинального скольжения для данного электродвигателя:

12