Принцип работы схемы управления двигателем постоянного тока

В.Я. Сыромятников

Т.Н. Сыромятникова

Расчет и выбор электрической аппаратуры

Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве практикума

Магнитогорск

УДК 62–83

Рецензенты:

Заведующий кафедрой прикладной информатики и управляющих
систем автоматики Новотроицкого филиала НИТУ «МИСиС»,

доцент, кандидат технических наук
С.Н. Басков

Исполняющий обязанности заместителя главного энергетика
ОАО «УГОК» рудника «Узельгинский»
Е.А. Печенкин

Сыромятников В.Я., Сыромятникова Т.Н.

Расчет и выбор электрической аппаратуры: практикум. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. 121 с.

В практикуме приведены методики расчета и выбора электрической и электронной аппаратуры для автоматизированного электропривода постоянного и переменного токов. Разработаны варианты заданий для студентов, приведены примеры расчетов и выбора релейно-контакторной и преобразовательной аппаратуры. Представлены многочисленные справочные материалы.

УДК 62–83

© Магнитогорский государственный технический

университет им. Г.И. Носова, 2011

© Сыромятников В.Я.,

Сыромятникова Т.Н., 2011

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................. 4

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1................................................................................ 4

1.1. Задание к контрольной работе №1........................................................... 4

1.1.1. Принцип работы схемы управления двигателем постоянного тока 6

1.2. Методика расчета.......................................................................................... 7

1.2.1. Выбор рубильников............................................................................... 7

1.2.2. Выбор плавких предохранителей..................................................... 8

1.2.3. Выбор автоматических выключателей......................................... 11

1.2.4. Выбор командоаппарата................................................................... 13

1.2.5. Выбор контакторов............................................................................. 13

1.2.6. Выбор реле максимального тока..................................................... 14

1.2.7. Выбор реле минимального тока...................................................... 15

1.2.8. Выбор реле напряжения..................................................................... 15

1.2.9. Выбор реле времени............................................................................ 16

1.3. Пример выполнения контрольной работы №1.................................... 19

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2.............................................................................. 22

2.1. Задание контрольной работы №2........................................................... 22

2.2. Методика расчета........................................................................................ 26

2.2.1. Выбор рубильников и автоматических выключателей............ 26

2.2.2. Выбор максимальных токовых реле.............................................. 30

2.2.3. Выбор магнитных пускателей.......................................................... 33

2.2.4. Выбор тепловых реле......................................................................... 34

2.2.5. Выбор плавких предохранителей................................................... 38

2.3. Пример выполнения контрольной работы №2.................................... 41

2.3.1. Расчет и выбор аппаратуры для управления АД....................... 41

2.3.2. Расчет и выбор аппаратов защиты системы ПЧ-АД.................. 44

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................................... 48

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................. 121

ВВЕДЕНИЕ

Цель контрольных работ №1, 2 – усвоение методов расчета и выбора электрической аппаратуры управления в схемах электропривода постоянного и переменного токов.

Помимо знания конструкции и принципа работы электрических аппаратов, необходимо уметь выбрать аппаратуру для конкретной схемы электрической установки; в практике электромонтера этот вопрос имеет большую значимость.

Студенты выбирают вариант заданий по сумме двух последних цифр шифра зачетной книжки.

Контрольная работа №1

Задание к контрольной работе №1

Произвести расчёт и выбор электрических аппаратов для системы ТП-Д, представленной на рис. 1.1; выбрать аппаратуру управления в схеме электропривода постоянного тока (рис. 1.2) в соответствии с данными электродвигателя. Двигатель выбирается по табл. 1.1, исходя из номера варианта (определяется по двум последним цифрам шифра).

Таблица 1.1

Технические данные двигателей

Номер варианта	Тип	Pн, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об/мин	nmax, об/мин	КПД, %	Rя, Ом	Rдп, Ом	Rв, Ом	J, Н×м2
	П51	3,2		18,3			75,5	0,775	0,276		0,85
	П51	6,0		33,2			82,0	0,34	0,132		0,85
	П52	4,5		25,2			81,0	0,432	0,2		0,98
	П52	8,0		43,5			84,0	0,185	0,084		0,98
	П61	11,0		59,5			84,0	0,135	0,852		1,37
	П62	14,0		73,5			86,5	0,087	0,04		1,57
	П71	10,0					79,5	0,224	0,075		3,43
	П72	12,5					81,0	0,172	0,066		3,92
	П81	14,0					82,0	0,180	0,063		6,86
	П82	24,0					85,5	0,081	0,032	79,2	7,84
	П91	25,0					83,5	0,075	0,028		14,7
	П92	32,0					86,0	0,04	0,017	31,8	17,2
	П101	42,0					86,0	0,036	0,013	37,8	25,2
	2ПФ	45,0					87,0	0,034	0,015		23,8
	Д12	3,6		22,5			90,0	1,13	0,5	26,0	0,49
	Д22	4,6					90,0	0,37	0,196		1,52
	Д31	6,8					90,0	0,325	0,093		2,94

Окончание табл. 1.1

Номер варианта	Тип	Pн, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об/мин	nmax, об/мин	КПД, %	Rя, Ом	Rдп, Ом	Rв, Ом	J, Н×м2
	Д32	9,5					90,0	0,2	0,08		4,21
	Д41	13,0		69,5			90,0	0,11	0,051		7,84
	Д806	16,0					90,0	0,068	0,041		9,8

Примечание. Перегрузочная способность по току для всех двигателей равна отношению максимально допустимого длительного тока к номинальному току . Для двигателей Д12-Д32 длительность перегрузки по току якоря – 30 с, для двигателей Д41, Д806-Д818 – 60 с.

Рис. 1.1. Принципиальная электрическая схема системы ТП-Д

Рис. 1.2. Схема управления двигателем постоянного тока с реверсом

Принцип работы схемы управления двигателем постоянного тока

Подготовка схемы к работе

Последовательно включаются автоматы АВ1, АВ2, рубильник 1Р и автомат QF. Получает питание обмотка возбуждения ОВД и, если командоаппарат (КУ) находится в нулевом положении, получают питание реле времени 1РУ и 2 РУ. Если ток возбуждения больше уставки срабатывания реле нулевого тока РНТ, то его контакт в цепи реле нулевого напряжения РН замкнут и РН срабатывает.

Работа схемы при пуске

Пуск осуществляется в функции времени в две ступени. В осуществлении пуска участвуют следующие реле ускорения: 1РУ, 2РУ, контакторы 1У, 2У. Для пуска в направлении «Вперед» («В») необходимо перевести КУ в положение «В». При этом разомкнется его контакт К1 и замкнутся К2 и К3. Контакты КУ, К1 зашунтированы замыкающимся контактом РН. Значит, разрыв в цепи К1 не изменит состояние схемы. Через контакты К2 и К3 получат питание Л и В и подключат двигатель к сети через пусковой резистор. Реле противовключения вперед РПВ подключен так, что после включения В и Л срабатывает, его контакт в цепи П замыкается. И, в свою очередь, П шунтирует часть резистора R_п, который в пуске не участвует. Далее 1РУ и 2РУ в соответствии с заложенной в них выдержкой времени подключают 1У и 2У, а те, в свою очередь, выводят пусковые резисторы R₁, R₂.

Работа схемы при реверсе

Предположим, что предварительно привод разогнался и работал на естественной характеристике в точке с координатами (w_н; I_н), вращаясь в направлении «Вперед». Перевод двигателя для вращения в направлении «Назад» производится переключением КУ из «В» в «Н». При этом в нулевом положении контакты К2 и К3 размыкаются, и В, П, 1У, 2У теряют питание. Значит, в цепь якоря вводится всё сопротивление (R_п+R₁+R₂). В положении «Н» у КУ замкнуться контакты К2 и К4 и подключат контакторы Л и Н. Реле РПВ останется отключенным, РПН не включится до тех пор, пока скорость не уменьшиться до нуля. Когда напряжение на РПН достигнет величины срабатывания, он сработает и подключит цепь питания П, 1У, 2У. П включается сразу и шунтирует R_п, а 1У и 2У осуществляют совместно с 1РУ и 2РУ разгон привода в две ступени в направлении «Назад».

Методика расчета

Выбор рубильников

Рубильники служат для замыкания и размыкания вручную электрических цепей переменного тока напряжением до 500 В и постоянного тока напряжением до 440 В.

Рубильники выбирают по номинальному току и напряжению.

Технические данные рубильников приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Технические данные рубильников

Наименование аппарата	Тип аппарата	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Род привода	Вид присоединения
Рубильник-разъединитель	Р21, Р31		=220 ~380	Центральная рукоятка	Переднее и заднее
Рубильник с боковой рукояткой	РБ21, РБ31		Боковая рукоятка	Переднее

Окончание табл. 1.2

Наименование аппарата	Тип аппарата	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Род привода	Вид присоединения
Рубильник с боковым приводом	РПБ21, РПБ31		=220 ~380	Боковой рычажный	Переднее
Рубильник	РПЦ21, РПЦ31		Центральный рычажный	Переднее

Примечание. Первая цифра в обозначении типа аппарата (см. табл. 1.2) соответствует числу полюсов, вторая соответствует его величине по току: 1–100 А, 2–250 А, 4–400 А, 6–600 А.

В табл.1.2 показаны аппараты только на 100 А. Рубильники типа Р изготавливаются без дугогасительных камер и могут работать только в качестве разъединителей, т.е. размыкать обесточенные электрические цепи. Рубильники прочих типов изготовляются с дугогасительными камерами и могут коммутировать электрические цепи под нагрузкой.