Zadanie 65: Dany jest silnik obcowzbudny:

P_N=96 kW U_N=880 V I_tN=127,5 A n_N=500 obr/min

R_t=4%R_N (R_N=U_N/I_N) J_spr.=35 kg m²

Zaprojektować układ rozruchu silnika w funkcji czasu, zakładając: I_rmax=1,8I_N , m=5.

Dobrać zabezpieczenie silnika.

Rozwiązanie:

Rezystancja wirnika:

Napięcie indukowane w uzwojeniach wirnika:

Prędkość znamionowa: n_N = 500 obr/min

Prędkość biegu jałowego:
⇒
obr/min

Moment obrotowy znamionowy:

Prędkość obrotowa silnika dla pierwszego stopnia rozruchu:

Prędkość obrotowa silnika dla drugiego stopnia rozruchu:

Porównując do siebie prawe strony obu równań otrzymujemy:

Dla m-tego stopnia rozruchowego:

Mnożąc stronami powyższe równania otrzymujemy:

Przyjęto że na początku rozruchu:

Maksymalny prąd rozruchowy wynosi:

= 230 A

Minimalny prąd rozruchowy wyznaczyłem z zależności:

A

Liczba stopni rozruchowych wyraża się wzorem:

Liczba stopni rozruchu wynosi
.

Rezystancja pierwszego stopnia:

Rezystancja pozostałych stopni:

Prędkości obrotowe na końcu każdego stopnia rozruchu:

n₁ = 213 obr/min

n₂ = 317 obr/min

n₃ = 378 obr/min

n₄ = 415 obr/min

n₅ = 436 obr/min

Przebieg rozruchu silnika:

Moment obrotowy silnika podczas rozruchu:

Elektromechaniczna stała czasowa:

Współczynnik proporcjonalności:

zatem:

Ze związków geometrycznych obliczono prędkości ustalone na k-tym stopniu rozruchu n_xk:

skąd wyznaczona szukana prędkość wynosi:

n_x2 = 350 obr/min

n_x3 = 408 obr/min

n_x4 = 442 obr/min

n_x5 = 462 obr/min

Prędkość obrotowa w postaci czasowej:

Rozruch na każdym stopniu będzie trwać do chwili osiągnięcia przez silnik prędkości n_k, toteż czas rozruchu na kolejnych stopniach rozruchowych wynosi:

t₅ = 1,3 s

Całkowity czas rozruchu wynosi:

Układ rozruchu silnika obcowzbudnego w funkcji czasu:

Rezystancje sekcji rozrusznika R₁, R₂, R₃, R₄, R wylicza się z następujących równań:

R_d1=R₁+R₂+R₃+R₄+R₅ R₁=1,3 Ω

R_d2= R₂+R₃+R₄+R₅ R₂=0,76 Ω

R_d3= R₃+R₄+R₅ R₃=0,45 Ω

R_d4= R₄+R₅ R₄=0,27 Ω

R_d5= R₅ R₅=0,78 Ω

Na powyższym rysunku przedstawiono schemat 5-stopniowego rozruchu silnika obcowzbudnego w funkcji czasu. W układzie użyto pięciu przekaźników zwłocznych. Układ sterowania jest zasilany z sieci prądu stałego.

Rozruch silnika następuje po zamknięciu wyłącznika 1WR i 2WR oraz po przyciśnięciu przycisku Z. Działa wtedy stycznik 1S, powodując załączenie silnika M do sieci poprzez rezystory rozruchowe R₁, R₂, R₃, R₄, R₅. Stycznik 1S uruchamia także przekaźniki zwłoczne 1PC, 2PC, 3PC, 4PC, 5PC. Przekaźnik 1PC liczy czas pracy napędu na pierwszym stopniu rozruchowym, a przekaźnik 5PC nastawiony jest na sumę czasów pracy układu napędowego na wszystkich stopniach rozruchu. Zwolnienie stycznika 1S powoduje zadziałanie 7S i 6PC.

Czasy przełączań poszczególnych stopni rozruchowych:

T₁=T_p1+T_p2+T_p3+T_p4+T_p5 T_p1=14,5 s

T₂=T_p2+T_p3+T_p4+T_p5 T_p2=4 s

T₃=T_p3+T_p4+T_p5 ⇒ T_p3=2 s

T₄=T_p4+T_p5 T_p3=1,5 s

T₅=T_p5 T_p5=1,3 s

Dobór zabezpieczeń:

Silniki dużych mocy zabezpiecza się od przeciążeń i zwarć za pomocą wyłączników samoczynnych wyposażonych w urządzenia zabezpieczające ; urządzenia zabezpieczające powinny zawierać dwa człony :

1. człon przeciążeniowy , który powoduje wyłączenie silnika ze zwłoką , chroniąc go w ten sposób przed przekroczeniem dopuszczalnego przyrostu temperatury.

2. człon zwarciowy , który powoduje natychmiastowe wyłączenie silnika w przypadku powstania w nim zwarcia ,chroniąc go w ten sposób przed skutkami przepływu prądu zwarciowego.

Wyłączniki dobiera się na prąd znamionowy większy od prądu rozruchowego silnika , zwykle przyjmuje się I =1,2 I_r .

Zabezpieczenia przeciążeniowe nastawia się na prąd wyłączenia wynoszący I = (1,1÷1,5) I_N

Dla rozruchu ciężkiego I_r =I_N

Dla rozruchu lekkiego I_r =(1,5 do 2) I_N

Rozruch lekki:

I_r = 1,8·I_N =230 [A]

I =1,2 I_r

I =1,2·230 = 276 [A]

I = (1,1÷1,5) I_N

I = (1,1÷1,5) · 276 = (304÷414)

Dobieram wyłącznik silnikowy typu APU-50 A/1000

U_N=1000 V

I_N=1000A

Zwarciowa zdolność łączenia 50/0,25 kA/cosϕ

Znamionowy prąd szczytowy 52 kA

(maksymalny) 60 kA

Prąd 0,6-sekundowy 50 kA

Dopuszczalna częstość łączeń:

• znamionowa 40

• przejściowa 10

Trwałość mechaniczna 5000 cykli

Całkowity czas wyłączania 40 mS

Prąd łączeniowy dla trwałości 1000 łączeń przy napięciu U =500 V 2500 A

Wyzwalacze napięciowe:

• 42,110,220,380,500 V~

• 24,48,110,220,440 V-

Wyzwalacz podnapięciowy :

• pobór mocy przy trwaniu 30 VA

6 W

Wyzwalacz wzrostowy:

• pobór mocy przy wyłączaniu 250 VA

230 W

Rzeszów dnia:

2000-01-20

PROJEKT Z NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO

Temat: Dobór układu rozruchowego oraz zabezpieczeń dla silnika obcowzbudnego.

WYKONAŁ: PROWADZĄCY:

Bogdan Kuśmierz mgr inż. Ryszard Schab

IV EDP

+

_

_

+

A2

A1

E2

E1

U_w

Rd

W

6S

1S

1S

1S

5PC

4PC

6PC

3PC

E_N

I_N

I_W

U_N

Z

2PC

1PC

2S

3S

4S

5S

6S

1S

6S

1PC

2PC

3PC

4PC

5PC

6PC

6S

5S

4S

R₅

R₄

R₃

1S

3S

2S

R₁

R₂

A

+

1WR

4PC

3PC

2PC

1PC

1S

6S

5S

2S

5PC

3PC

-

-

+

2WR

1WR

2WR

-

U_W

+

-

---