Синтез системи керування електроприводом технологічної установки (стр. 2 из 3)

S”(Y₂)=X₃X₀Y₃Y₁ 1.9

S”(Y₃)=X₁X₀Y₁Y₂

В кінцевому випадку структурні рівняння мають вигляд

Y₁=(q₁+Y₁+X₄)X₂X₀Y₂Y₃ 1.10

Y₂=(q₂+Y₂+X₅)X₃X₀Y₃Y₁ 1.11

Y₃=(X₃+Y₃+X₅)X₁X₀Y₁Y₂ 1.12

q₁=X₁(+t_п)

q₂=X₁(+t_в)

q₁ – додаткова змінна, сигнал реле часу, що забезпечує витримку часу t_п=5 с.

q₂– додаткова змінна, сигнал реле часу, що забезпечує витримку часу t_в=5 с.

взявши за основу наведені вище структурні формули, які побудовані за циклограмою, складаємо схему керування асинхронним двох швидкісним двигуном. При спрощенні і удосконаленні схеми можливі деякі розбіжності зі структурними формулами.

2. Опис роботи схеми

Силова схема складається з трифазного асинхронного двохшвидкісного асинхронного двигуна з коротко замкнутим ротором, потужністю 4 кВт. Виходячи з технічного завдання вибираємо двигун марки Т-52/6-2 з такими параметрами:

Таблица 1 - Склад силової частини схеми

nоб/хв	РкВт	h%	cosj	Іпуск Іном	Мпоч Мном	Мmax Мном	GD2	З’єднання фаз
940	4.5	81	0.79	4.5	1.5	2.1	0.28	D
2800	5.5	78	0.93	5.0	2.0	2.3	0.28	D

До схеми входить рубильник QF1, максимально струмовий, це забезпечує захист двигуна від скачків струму. У силову схему входять контакти контакторів КМ2 та КМ3, які забезпечують роботу двигуна на підвищеній та робочій швидкостях відповідно. Також входять контакти проти включення КМ6, які виконують реверс двигуна на підвищеній швидкості. Також до силової схеми входять контакти контактора КМ1, КМ7, КМ8 які спрацьовують у момент пуску двигуна, струмообмежуючі резистори R₁, R₂, R₃, R₅, R₆, R₇, R₈, R₉.

До силової схеми можна віднести схему динамічного гальмування, яке відбувається подачею постійної напруги на обмотку статора двигуна. Схема динамічного гальмування складається з контактів контакторів КМ4 та КМ5, які забезпечують гальмування на підвищеній та робочій швидкостях. Також до схеми динамічного гальмування входить трансформатор TV1 та діодний міст VC1. вони використовуються для зниження та випрямлення напруги.

Принцип роботи схеми керування

З силової схеми подається напруга величиною 380В. на знижувальний трансформатор TV2. Потім на випрямляч VC2. Схема керування та VC2 живиться постійним струмом. У схемі застосовується максимально – струмовий захист у вигляді запобіжників FU2, FU1.

При замиканні QF1запитується котушка реле КТ6 і замикає свій контакт КТ6. КТ6 розпочинає підрахунок часу, на протязі якого відбудеться 16 циклів роботи механізму і після цього контакт відключиться і розімкне ланцюг керування.

При замиканні контакту КТ6 робочий орган механізму знаходиться в т. А, в місці знаходження кінцевого вимикача SQ1, який в цей момент часу замкнутий, в результаті чого запитується котушка контактора КМ1 і він замикає свої контакти в ланцюгові контактора КМ2 та ставить себе на саможивлення. Розпочинається пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА1 і замкне контакт в ланцюзі КМ2. КМ2 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ1. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на підвищеній швидкості.

При підході РО до т. В спрацює кінцевий вимикач SQ2, який розімкне ланцюг контактора КМ2 і реле часу КТ1 та КТ3 розпочнуть відлік часу. Замикаючий контакт КТ1, та розмикаючий контакт КМ2 замикаються в ланцюгові КМ4 і розпочинається динамічне гальмування. Після витримки часу КТ1 розмикається і гальмування припиняється. Реле КТ3 витримує паузу 5 секунд і відключається замикаючий свій контакт. Запитується реле КТ7 і замикає свої контакти в ланцюгові КМ3. Розпочинається пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА3 і замкне контакт в ланцюзі КМ3. КМ3 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ7. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на робочій швидкості. Робочий орган рухається з т. В до т. С.

РО підходить до т. С, спрацьовує кінцевий вимикач SQ3. Він розмикає ланцюг КМ3, відключає двигун від мережі. В результаті цього спрацьовує реле КТ4 замикаючи контакти в ланцюгах КМ4, та КМ5 вмикаючи динамічне гальмування на робочій швидкості. Після витримки часу КТ4 розмикається, гальмування припиняється. Також SQ3 замикається в ланцюгові КМ8. Розпочинається реверс. Іде пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА2 і замкне контакт в ланцюзі КМ6. КМ6 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ8. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на підвищеній швидкості. Робочий орган рухається з т. С до т. А.

Коли РО досягає т. А спрацьовує SQ1. Він замикає свій контакт в ланцюгові КМ1, та розмикає в ланцюгові КМ6. В результаті розмикання ланцюга КМ6 спрацьовують реле часу КТ2, та КТ5. КТ5 замикається в ланцюгові КМ4 – відбувається динамічне гальмування, а реле КТ2 відраховує паузу 5 секунд і цикл розпочинається заново.

3. Розрахунок та побудова механічних характеристик двох швидкісного асинхронного двигуна

Швидкість ідеального холостого ходу розраховується за формулою

3.1

де f_ном – частота мережі

р – кількість полюсів.

Спочатку вестимемо розрахунок для швидкості 1000 об/хв., а потім для 3000 об/хв.

Номінальний момент розраховується за формулою

3.2

де Р_ном – номінальна потужність двигуна;

w_ном – швидкість обертання валу двигуна;

Тоді

Номінальне ковзання

3.3

після підстановки

Критичний момент

М_к=l_м^.М_ном 3.4

М_кр=2.1^. 45.74=96 Нм

М_кп=2.3^. 18.77=43.2 Нм

Критичне ковзання асинхронного двигуна

3.5

Момент на валу двигуна

3.6

; ;

Щоб розрахувати моменти, задамося що Sбуде приймати значення від 0 до 1. Розрахунки наведені в таблиці.

Таблиця - Розрахунки

S	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
Мр	0	70.2	95.1	92.7	83	72.9	64.17	57	50.9	46	42
Мп	0	28.94	41.75	42.76	39.47	35.36	31.52	28.2	25.39	23.03	21.04

Характеристики побудовані за цими даними представлені в додатку.

4. Розрахунок та вибір елементів схеми

Розрахунок опору для обмеження пускових струмів

Як відомо потужність 3-фазного ланцюга

Р = 3U_ф^. І_ф^.cosj4.1

де U_ф – фазна напруга, 220В.

І_ф – фазний струм, А.

Так як І_л=

І_ф, U_л=U_ф, а обмотки двигуна з’єднані трикутником, то:

Номінальний струм

Розрахуємо пусковий фазний струм:

4.2

Номінальний струм в обмотці двигуна

4.3

Розрахуємо коефіцієнт зниження напруги з урахуванням того, що допустиме значення пускового моменту приймаємо рівним 50%, а М_п=1.2М_н.

4.4

Коефіцієнт збільшення струму при пуску:

4.5

Розраховуємо повний опір двигуна

4.6

Повні втрати у відсотковому вираженні

4.7

Усереднені дані змінних втрат

DР_пер=DР_мех+DР_ст=3.8+4.0=7.8

Коефіцієнт який визначає відношення змінних втрат до повних