Расчет пусковых резисторов для электродвигателей постоянного тока

1.

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ И
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ»
Дисциплина:
«Автоматизированный электрический привод»
Практическое занятие № 1:
Расчет пусковых резисторов для
электродвигателей постоянного тока
Доцент кафедры к. т. н.
ГОРПИНЧЕНКО Александр Владимирович

2.

ВОПРОСЫ
1
1) Расчет пусковых резисторов для электродвигателей
постоянного тока параллельного возбуждения.
2) Расчет пусковых резисторов для электродвигателей
постоянного тока смешанного возбуждения
ЛИТЕРАТУРА
1. М.Г.Чиликин, А.С.Сандлер «Общий курс электропривода».
М.: Энергоиздат, 1981 г.
2. Электротехнический справочник. Под редакцией П.Г.
Грудинского и др. том 2. – М.: Издательство МЭИ, 2003 г.

3.

1. Расчет пусковых резисторов для электродвигателей
постоянного тока параллельного возбуждения.
2
Ток якоря двигателя определяется выражением:
U E
Ia
Ra ,
(1)
где U –напряжение, подводимое к якорю,
Е – ЭДС обмотки якоря,
Rа – сопротивление обмотки якоря.
Так как при пуске угловая скорость вращения якоря Ω=0, то и
E = k ∙ Ф ∙ Ω = 0.
(2)
Здесь k – коэффициент пропорциональности,
Ф – магнитный поток возбуждения ЭД.
Значение пускового тока ЭД I пуск
U
действительно будет большим
Ra
в виду малости сопротивления обмотки якоря Rа (в зависимости от
мощности ЭД становит десятые, сотые доли Ома).

4.

3
Рис. 1. Электрическая схема включения пускового резистора.
Число ступеней z пускового резистора при пуске ЭД постоянного
тока берут следующим: Р ≤ 10 кВт – 1…2 ступени;
10кВт ≤ Р ≤ 30 кВт – 2..3 ступени;
Р ≥ 30 кВт – 3…4 ступени.

5.

Расчет пусковых резисторов для ЭД параллельного
4
возбуждения выполняются в следующем порядке:
1. Выбирается величина тока переключения (минимальный
пусковой ток при котором производится шунтирование
ступеней пускового резистора).
Ток переключения должен на 20…50% быть больше тока
статической нагрузки Iс = Iн , чтобы обеспечить «энергичный»
разгон ЭД.
I2 = (1,2…1,5) Iн
(3)
2. Определяется максимальный пусковой ток по выражению
Uн
z
1
I1 I 2
(4)
I 2 Ra .
3. Производится проверка коммутационных возможностей
ЭД. Кратность максимального пускового тока по отношению к
номинальному его значению должна находиться в пределах:
I1
(2...2,5) .
Iн

6.

4. Рассчитывается и строится естественная
5
электромеханическая характеристика ЭД (ЭМХ) .
ЭМХ строим по двум точкам: (Ω0, 0) и (Ωн, Iн).
Скорость идеального хода Ω0 определяется из аналитического
выражения
электромеханической
характеристики
для
номинального режима:
U н Rа
н
Iн
(5)
кФ кФ
0
Uн
кФ
кФ
U н I н Rа
н
,
(6)
,
Uн
0
н
U н I н Rа
(7)
[1/с]. (8)
Номинальное значение скорости вращения ЭД определяется по
nн
формуле:
н
(9)
30 .

7.

5. Производится построение нормальной пусковой диаграммы ЭД.
Рис. 2 Пусковая диаграмма ЭД.
6

8.

7
6. Из графического построения пусковой диаграммы
определяются сопротивления каждой ступени пускового
резистора.
На пусковой диаграмме отрезки вертикали, проведенной через
точку
(а),
заключенные
между
искусственными
характеристиками, соответствуют в определенном масштабе
ступенями пускового резистора в Омах.
1) 2 0 I1Rа , 0 2 к Ra , е g Rа
кФ
2)
1 0
I1 ( Rа R2 )
,
кФ
mR
0 1 к ( Ra R2 ), c g
Rа R2
mR
3) 0 0 I1 ( Rа R1 R2 ) , 0 к ( Ra R1 R2 ), a g Rа R1 R2
кФ
mR

9.

Масштаб сопротивлений резисторов находится из условия,
что
вертикаль
соответствует
полному
пусковому
сопротивлению ЭД.
R R R
(Ra + Σ RПi), т.е. mR а 1 2 .
ag
Так как
I1
Uн
Rа R1 R2
, то Rа R1 R2
Uн
mR
.
I1a g
Uн
I1
и
(10)
Сопротивления ступеней пускового резистора определяются
по выражениям:
(11)
R1 mR a c , [Ом], R2 mRc e , [Ом].
Расчет пускового резистора для двигателя: ЭД
при зашунтированной последовательной обмотке.
ДПМ31
В режиме ПВ=25%, Рн=12 кВт, Iн=65А, nн=1310 об/мин,
Uн=220В, Ra=1,9 Ом.
8

10.

2. Расчет пусковых резисторов для электродвигателей (ЭД)
постоянного тока смешанного возбуждения.
9
Алгоритм расчета пусковых резисторов для ЭД смешанного
возбуждения осуществляется следующей последовательности :
1. Производится построение ЭМХ используя универсальные
характеристики υ=f(i) соответствующих серии электродвигателей
[2].

11.

10
За базисные единицы принимаются номинальные данные
ЭД: Iн, Ωн.
Тогда I = iIн [A];
nн
Ω = υΩн [1/c], где н
.
(12)
30
Значениями относительного тока двигателя задаются
значения относительной частоты вращения ЭД, определяются
графическим путем из универсальных характеристик.
Результаты вычислений по формулам (12) сводятся в таблицу.

12.

11
По данным таблицы
производится построение
ЭМХ (рис. 1).
Рис. 1.
2. Определяется внутреннее сопротивление двигателя.
Rg = Ra + Rco ,
(13)
где
Rco - сопротивление последовательной обмотки
возбуждения.
3. Выбираются значения наибольшего пускового тока I1 и тока
переключения ступеней I2:
I1 = (2…2,7) Iн , I2 = (1,2…1,5) Iн .
(14)

13.

4. Производятся графические построения линий постоянства
наибольшего пускового тока и тока переключения ступеней
пускового резистора.
Во втором квадранте в осях Ω, R проводится вертикаль в точку с
абсциссой – Rg и строятся прямые АВ (линия постоянства тока I1)
и СД (линия постоянства тока переключения I2), для чего
рассчитываются абсциссы точек А и С по формулам:
Uн
Uн .
(15)
RI
, RII
I1
I2
12

14.

5. Из графического построения определяются величины сопротивлений 13
ступеней пускового резистора.
Горизонтальные отрезки, заключенные между линиями токов, дадут в
выбранном масштабе величины сопротивлений пускового резистора:
R1 mR FG,
R2 mR HB .
Полное сопротивление пускового резистора в цепи якоря ЭД
определяется как:
RП = R1 + R2 .
(16)

15.

Расчет пускового резистора для двигателя смешанного
возбуждения: ЭД ДПМ31 смешанного возбуждения.
14
В режиме ПВ=25%, Рн=12 кВт, Iн=65А, nн=1310 об/мин,Uн=220В,
Ra=0,19 Ом, Rсо=0,029 Ом.