close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

87.Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий. Часть 2

код для вставкиСкачать
МIfIIНСТЕРСТСО CEIlhCKOrO ХОЗЯЙСТВА
1I ПРОДОВОЛЬСТВJfЛ РЕСПУБ1lJfКlf БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕffffЕ ОБРАЗОВАfflfЛ
.БEIlОРУССКJfi1 ГОСУДАРСТВЕ/II/ЫЙ
AГPAPlILli1 ТЕХIШЧЕС/ЩЛ УJfИВЕРСJfТЕТ»
КАФЕДРА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНJtл
CEI1bCKOXO-JЛПСТВЕННblX ПРЕДПl'lfятш1
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Часть
2
Методические УI,азапия
к ла(inраmОрlll>Ш работG.1I дли студе/1I/106 факультета .lIехаllllЗа/fUII
(Сl1еllllаЛЫlOсml> C.03.0/.0f)
11
фаКУЛЫllеmа "ТеХlluчеСКllй cepflllC в
А//I\» (CtleIlUQl/bIlOCII/I> С.О3.0/.02)
1\11111 С"
:00:
.. '
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа 3 «Нагрев и охлаждение электродвигателей»
…………………………………………………………………………………….
Лабораторная работа 4 «Подготовка к пуску трехфазного асинхронного
двигателя» …………...………………………………………………..
Литература …………………………………………………………………….
3
3. НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
1.
Цель работы.
1.1. Построить кривые нагрева и охлажения электродвигателя по экспериментальным данным.
1.2. Определить постоянные времени нагрева и охлаждения электродвигателя.
1.3. Определить мощность электродвигателя по заданному классу изоляции при известной загрузке.
2. Задание на самоподготовку.
2.1. Изучить режимы работы электродвигателей в составе электропривода.
2.2. Изучить классы нагревостойкости изоляционных материалов.
3.Теоретические сведения.
Электроприводы сельскохозяйственных машин и агрегатов могут работать с постоянной или переменной во времени нагрузкой, величина и характер которой оказывают существенное влияние на температурный режим двигателя.
Различают восемь режимов работы электропривода: режим обозначается
буквой S:
- S1 длительный;
- S2 кратковременный;
- S3 повторно-кратковременный;
- S4 повторно-кратковременный с частыми пусками;
- S5повторно-кратковременный с частыми пусками и торможениями;
- S6 перемежающийся;
- S7 перемежающийся с частыми пусками;
- S8 перемежающийся с двумя или более частотами вращения.
Основные из них - S1, S2, S3, S6.
Pτ
P = const
τуст
P
Рис. 1.
Длительный – это режим, при котором продолжительность работы настолько велика, что за время
работы электродвигателя, температура всех его частей при неизменной температуре окружающей среды
достигает установившегося значения. Этот режим
характеризуется графиком зависимостъю τ от t (рис.
1), где τ - это превышение температуры или перегрев:
τ = t° - t°о.с.; t°– температура двигателя, t°о.с. – температура окружающей среды.
Кратковременный – это режим, при котором за время tk работы двигателя температура не успевает достичь установившегося состояния, а в период
4
.
паузы tn двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды
(рис.2).
Повторно-кратковременный – это режим работы, при котором температура двигателя за время работы не успевает достичь установившегося состояния, а за время паузы двигатель не успевает охладиться до температуры
окружающей среды.
Pτ
Pτ
P1
Рk
P2
τуст
τуст
tп
tk
t
tо
tр
t
tц
Рис. 2.
Рис. 3.
Этот режим характеризуется коэффициентом относительной продолжительности включения:
ПВ % = ε =
tp
t p + to
=
tp
to
×100% ,
где tц= tp+ to – время цикла.
Перемежающийся – это режим работы, при котором кратковременные
периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами холостого хода. В отличие от повторно-кратковременного режима в перемежающемся режиме двигатель во время пауз не отключается, а работает на холостом ходу.
Нагрев электродвигателя происходит за счет выделений тепла при прохождении тока через обмотку статора, за счет вихревых токов, за счет явления гистерезиса и за счет трения в подшипниках.
Процесс нагрева и охлаждения двигателя описывается следующим
дифференциальным уравнением:
Aτ + Cdτ / dt = ΔPT ,
(1)
где τ − превышение температуры – разность между температурой двигателя и температурой охлаждающей среды, оС;
А – теплоотдача – количество теплоты передаваемой охлаждающей
среде за 1 сек. при превышении температуры двигателя на 1оС, Дж/(с⋅оС);
С – теплоемкость двигателя – количество теплоты, необходимое для
повышения температуры двигателя на 1оС, Дж/оС;
ΔРт – мощность тепловых потерь;
Решение дифференциального уравнения (1) относительно превышения
температуры τ дает
5
t
t
−
−
⎛
⎞
C
/
A
C
⎜1 − e
⎟ + τ 0e / A
⎜
⎟
⎝
⎠
ΔP
τ= T
A
(2)
Если нагрев двигателя начинается с момента, когда его температура
равна температуре окружающей среды, т.е. начальное превышение τ0 = 0, то
ΔP
τ= T
A
t
−
⎞
⎛
C
⎜1 − e / A ⎟
⎟
⎜
⎠
⎝
(3)
Установившегося состояния температура двигателя достигает тогда, когда t = ∞ , при этом
e
−
t
C/A
= 0 , а τ уст =
ΔPT
A
(4)
Превышение температуры двигателя при его нагреве (охлаждении) в
случае ΔРт = const происходит по экспоненциальному закону, рис.1, с постоянной времени нагрева
Т нагр = С А ,
(5)
при этом установившееся значение температуры определяется выражением (4).
Мощность тепловых потерь в электродвигателе, работающем при полной нагрузке, определяется как разность между мощностью подводимой к
двигателю от сети РС и мощностью развиваемой им на валу РВ = РН
ΔРТ = РС - РВ = РС - РН,
так как Рс=Рн/ηн, где ηн – КПД при номинальной нагрузке, то
Р
1−η Н
ΔРТ = Н − Р Н = Р Н
.
ηН
ηН
Вследствие непрерывного выделения тепла (в обмотках, в стали, в подшипниках ) при работе двигателя его температура постепенно повышается и
превышает температуру окружающей среды. Предельно допустимая температура нагрева ограничивается качеством материала изоляции. Поэтому данной мощности двигателя должна соответствовать (при прочих равных условиях) вполне определенная теплоотдача, а следовательно габариты и конструкция электродвигателя.
Чем больше мощность тем больше выделяется тепла и больше габаритные размеры двигателя.
Предельно допустимые температуры нагрева применяемых материалов
приведены в табл. 1.
Класс изоляции
Предельно
Допустимая
Температура, °С
6
Y
A
E
B
F
90
105
120
130
155
Таблица 1.
C
H
180
Более
180
При температурах, превышающих указанные в таблице 1, изоляционные
материалы начинают терять свои изолирующие свойства, и двигатель быстро
выходит из строя. Так например, двигатель с изоляцией класса А при температуре 105оС работает надежно 25 лет, а при температуре 140оС – только несколько месяцев.
Теоретически время, в течении которого достигается температура τуст,
равно бесконечности. На практике принимают, что температуру двигателя
можно считать установившейся примерно через время t= (4..5)TН (таблица 2).
T
τ
τ уст
TH
2 TH
3 TH
4 TH
0,632
0,865
0,950
0,982
Таблица 2.
5 TH
0,998
После t=4 TH превышение температуры двигателя достигает τ = 0,982τуст
и дальнейшее повышение температуры идет очень медленно.
Постоянные времени нагрева (это время , в течение которого температуры от τ = 0 достигло бы τу при постоянной температуре и отсутствии теплоотдачи в окружающую среду.
ТН = С/А,
где С – теплоемкость двигателя,
А – теплоотдача электродвигателя и охлаждения определяют следующими способами:
- метод касательных, в любой точке на экспоненте нагрева проводится касательная до пересечения с τуст, из этой точки на ось τуст
опускают перпендикуляр, отрезок между перпендикуляром и точкой
пересечения касательной с осью превышения температуры, есть постоянная нагрева Тн .
- постоянную времени охлаждения То определяют по аналогичной
методике (см. рис.5).
Постоянную времени нагрева можно найти и другими методами:
τ
Тн
τ
τуст
τ
τуст
τуст
0,632
τуст
0,386
t
Тохл
Рис. 5.
Тнагр
t
Рис. 6.
τуст
Тохл
t
Рис. 7.
- по кривой нагрева и охлаждения, находим точку с координатами,
см. рис. 6,7. На оси τ откладываем отрезок 0,632τ (для кривой нагрева) и
7
0,368τ (для кривой охлаждения). Проводим отрезки до пересечения с кривыми нагрева и охлаждения и опускаем перпендикуляры на ось t.
- по трем точкам – необходимо иметь три точки значения превышения температуры, замеренные через равный интервал времени Δt, тогда
Δt
Т НАГР =
τ −τ
ln 2 1
τ 3 −τ 2
При охлаждении достаточно иметь две точки:
Δt
Т ОХЛ =
ln
τ1
τ2
Мощность, развиваемая двигателем, ограничивается допустимой температурой нагрева его обмоток. Если температура окружающей среды отличается от 40оС, то мощность электродвигателя Pτ необходимо корректировать по формуле:
Pτ = PH
τ изол − τ опр.ср.
τ изол − 40
(1 + α ) − α ,
(6)
где τизол – допустимая температура изоляции двигателя;
τопр – температура окружающей среды;
α – коэффициент отношения постоянных потерь к переменным
для асинхронных двигателей α = 0,5..0,7
для синхронных α = 1,5..2,0
для двигателей постоянного тока параллельного возбуждения α=0,1.
Если неизвестна мощность РН электродвигателя, то зная класс примененной в нем изоляции, можно определить ее опытным путем. Для этого нагружают электродвигатель произвольной мощностью Р и измеряют установившееся значение температуры τУ. Номинальную мощность находят по
формуле:
РН = P
τ ИЗОЛ
τК
(7)
2. По индивидуальному заданию преподавателя подготовить ответы на
приведенные вопросы:
1. Что такое срок службы изоляции?
2. Какие классы изоляции вы знаете?
3. Как определить постоянные времени нагрева и охлаждения?
4. В каких случаях постоянные времени нагрева и охлаждения для одного и того же двигателя имеют различные значения, в каких они равны.
5. Как влияет температура окружающей среды на величину мощностей?
6. Какие режимы работы электропривода бывают и как их определить?
3. Программа работы
8
3.1.Ознакомится с лабораторной установкой, записать паспортные данные приборов и оборудования в таблицу 3,4.
3.2. Ознакомится с конструкцией электропривода и соединением электродвигателя с нагрузочным устройством.
3.3. Исследовать температурные режимы электродвигателя и записать
полученные значения в таблицу 5, температура переводится по графику на
рабочем месте.
4. Краткое описание лабораторной установки
На лабораторной стойке размещены приборы, контролирующие ток и
напряжение питания электродвигателя и генератора, являющегося нагрузкой
электропривода. Там же размещены омметр ВТ-16А, измеряющий сопротивление термистора, который вмонтирован в обмотку статора асинхронного
электродвигателя.
Под столом смонтирован асинхронный электродвигатель, к валу которого подсоеденен генератор, создающий момент сопротивления на валу.
Электрическая схема представлена на рис. 8.
5. Методика выполнения работы
5.1. Ознакомится со схемой установки.
5.2. Ознакомится с аппаратурой управления и защиты, измерительными
приборами, данные занести в таблицы 3 и 4.
Рис. 8.
9
Таблица 3
Наименование прибора
Ти
п
Пределы измерения
Цена деления
Класс точности
Таблица 4
Наименование аппаратуры защи- ты и
управления
Тип
Напряжение, В
Ток, IН
Степень защиты
Охлаждение
Нагрев
5.3. Включить прибор В7-16А и измерить сопротивление термистора перед включением электропривода.
5.4. Включить автоматические выключатели QF1 и QF2 и снять кривую
нагрева нагруженного электродвигателя. Интервалы времени указаны в таблице 5.
Таблица 5.
Режим
Время отИнтервал вре- Сопротивление
Температура
работы
счета, мин
мени, мин
термистора, Ом двигателя, Со
0
0
1
1
4
3
7
3
10
3
13
4
0
0
1
1
4
3
7
3
10
5
15
20
После 13 мин. прогрева электродвигатель отключают от сети и снимают показания прибора В7-16А в режиме охлаждения, через интервалы времени, указанные в таблице 5.
5.5. Температура двигателя определяется по графику зависимости R от
температуры τ оС (график находится на рабочем месте).
5.6. По результатам проведенных исследований определить постоянные
времени нагрева и охлаждения 3-мя методами, рассчитать установившуюся
температуру, используя данные из таблицы 2.
10
6. Содержание отчета
6.1. Цель и задачи исследования.
6.2. Технические данные аппаратуры управления и приборов.
6.3. Электрическая схема установки.
6.4. Данные измерения и расчетов.
6.5. Кривые нагрева и охлаждения, выполненные графически.
6.6. Результаты расчетов постоянных времени нагрева и охлаждения,
определенных различными методами, сравнить между собой.
6.7. Выводы.
7. Вопросы для проверки
7.1. Как определить класс изоляции электродвигателя? Какие классы
изоляции применяются в электродвигателях с/х назначения?
7.2. В каких режимах могут работать электродвигатели с/х назначения?
В каком режиме работает электродвигатель: ленточного транспортера,
транспортера для навозоудаления, холодильной машины, компрессора, металлорежущего станка?
7.3. Как влияет режим работы электродвигателя на температуру его нагрева?
7.4. Физический смысл постоянной нагрева?
7.5. Как определить мощность тепловых потерь в электродвигателе? Как
корректируется допустимая мощность электродвигателя в зависимости от
температуры окружающей среды?
8. Литература
1. Кудрявцев И.Ф. и др. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок – М.:ВО «Агропромиздат», 1988, с.6276.
2. Под. ред. Кудрявцева И.Ф. Электрооборудование животноводческих
предприятий и автоматизация производственных процессов в животноводстве:М.:Колос,1979, с.126-139
3. Назаров М.Г. и др. Электропривод и применение электрической энергии в сельском хозяйстве- М. : Колос, 1972, с. 95…104.
Рис.4. Маркировка выводов обмоток статора асинхронного электродвигателя.
11
Рис.5. Схема включения трехфазного АД в однофазном режиме с использованием конденсаторов.
Рис.6. Схема включения трехфазного АД в однофазном режиме с использованием активного сопротивления (резистора).
12
Рис. 1. Устройство асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором:
1 – вал; 2 – подшипники; 3 – магнитопровод статора; 5 – корпус; 6 – обмотка
статора; 7 – вентилятор; 8 – клемная коробка.
S
S
H
H
G
G
Рис. 3.2.
Рис. 3.1.
∼ 220
∼ 36
Рис. 3.3.
PV
∼ 220
Рис. 3.4.
∼ 36
PV
Рис. 4. Маркировка выводов обмоток статора асинхронного
электродвигателя.
С1 С6
∼ 220 С3
Рис. 5. Схема включения трехфазного
АД в однофазном режиме с
SB
использованием
Сп
конденсаторов
Ср
С4
С2
С5
SB
С1
С6
∼ 220
С4
Рис. 6. Схема включения трехфазного
АД в однофазном режиме с
использованием резистора
С5
С2
R
B
С3
QF
SB
SB2
K
K
KM
PA
А
А
K
K
A B C
С
B
С
B
Рис. 7. Схема включения электродвигателя в сеть «звездоой» или «треугольником».
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
13
Размер файла
377 Кб
Теги
сельскохозяйственных, электрооборудование, часть, предприятия
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа