POLITECHNIKA RZESZOWSKA

im. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA

Projekt z napędu elektrycznego cz. II
Grupa: L-08		Tomasz Bździuch
Data wykonania: 06-01-2002	Data zaliczenia:	Ocena:

Dla układu jak na rys. i dobranego silnika indukcyjnego pierścieniowego zaprojektować układ rozruchu silnika w funkcji prądu (rozruch ciężki), dobrać zabezpieczenie silnika.

Dane:

1. koło zamachowe D₁=1.5 m l₁=0.25 m

2. walec D₂=0.5 m l₂=0.8 m

siła nacisku F₂=20kN, prędkość przesuwu v₂=2.5 m/s

3. walec D₃=0.6 m l₃=1.2 m

siła nacisku F₃=10 kN

przekładnie i₃ =3 i₂=10

sprawność przekładni η₁=0.8
η₂=0.9

Po dokonaniu obliczeń w projekcie cz. I otrzymaliśmy dla urządzenia walcowniczego dane:

Moment oporowy na wale silnika:

Całkowity moment bezwładności układu obliczony względem osi wału silnika:

Moc całego układu:

Prędkość wału silnika:

Na podstawie tak odliczonych wielkości dobieramy silnik indukcyjny pierścieniowy o danych:

Typ: SCUdm 106h

P_N=100kW n_N=973obr/min cosϕ_N=0.87 η_N=91.5%

Prąd znamionowy stojana I_N=192A

Prąd znamionowy wirnika 300A

Napięcie wirnika przy n=0 210V

Przeciążalność 2.7

Moment zamachowy GD²=34

Ciężar 1150kg

Rozwiązanie:

poślizg znamionowy:

moment znamionowy silnika:

Jw=GD²/40=0.85kg⋅m²

poślizg krytyczny :

przeciążalność przy momencie obciążeniowym M_m :

obliczenie minimalnej i maksymalnej wartości prądu rozruchowego:

Przyjmuję rozruch rezystancyjny , liczba stopni rozrusznika :

Rezystancja jednej fazy wirnika :

Przyjmuję m=5 i koryguję minimalną wartość prądu rozrusznika I^'_2rmin

Rezystancja dodatkowa na fazę pierwszego stopnia rozruchowego :

Poślizg na poszczególnych stopniach rozruchowych :

s₁ =

s₂ = s₁² = 0.36

s₃ = s₁³ = 0.216

s₄ = s₁⁴ = 0.13

s₅ = s₁⁵ = 0.08

Rezystancja dodatkowa następnych stopni rozruchowych :

Elektromechaniczna stała czasowa pierwszego stopnia rozruchowego :

;

Poślizgi ustalone na poszczególnych stopniach :

Czas rozruchu na poszczególnych stopniach :

Czas na charakterystyce naturalnej :

Całkowity czas rozruchu :

Wnioski

Dobrany silnik ma większą prędkość i moc znamionową w stosunku do założonej ponieważ nie znalazłem silnika o idealnie takich samych parametrach, lecz różnice prędkości są niewielkie, rzędu kilku procent. Różnice te nie wpłyną na cenę silnika i straty energii.

Dobrany rezystor rozruchowy powoduje szybki i skuteczny rozruch silnika.

Automatyczny rozruch silnika pierścieniowego w funkcji prądu

Obliczenie nastaw przekaźnika prądowego PI :

Obliczenie przekładni prądowej silnika :

Obliczenie prądu przełączania silnika :

Prąd zwolnienia przekaźnika PI jest równy prądowi przełączania silnika:

Obliczenie czasu opóźnienia przekaźnika PKR :

Zasada działania przekaźnika prądowego :

Elementem mierzącym prąd w układzie rozruchowym jest przekaźniki prądowy. Jest on zainstalowany w obwodzie stojana tak jak to widać na schemacie. Przekaźnik ten może być również zainstalowany w obwodzie wirnika lecz wówczas praca jego jest utrudniona ze względu na zmieniającą się częstotliwość.

Prąd zwolnienia przekaźnika jest równy prądowi przełączania silnika:

I_{z PI} = I_{1 min}

Automatyczny rozruch układu następuje po zamknięciu wyłączników ręcznych 1WR, 2WR, 3WR oraz przyciśnięciu przycisku Z. Powoduje to zadziałanie stycznika S1 i zamknięcie jego styków w obwodzie stojana silnika M. Silnik zaczyna ruszać z pełną rezystancją dołączoną do wirnika a prąd stojana osiąga wartość I_{1 max} > I_{1 min} i przekaźnik PI przyciąga zworę. Powoduje to zadziałanie przekaźnika pomocniczego 1PP i przekaźnika 2PP. W miarę zwiększania się prędkości silnika prąd stojana maleje i w momencie gdy osiągnie wartość I_{1 min} przekaźnik PI zwalnia zworę. Zadziałanie przekaźnika PI powoduje również zwolnienie przekaźnika 1PP i zadziałania stycznika 2S czyli zwarcie pierwszego stopnia rozrusznika silnika M. Prąd stojana I₁ wzrasta do wartości I_{1 max} a przekaźnik PI przyciąga zworę powodując zadziałanie 1PP i 3PP . W miarę dalszego zwiększania się prędkość silnika prąd I₁ po raz drugi osiąga wartość I_{1 min}. Przekaźnik prądowy zwalnia zworę, co z kolei powoduje zwolnienie zwory pierwszego przekładnika pomocniczego 1PP i zadziałanie stycznika 3S , przez co drugi stopień rozrusznika zostaje zwarty.

Cykle pracy przekaźników :

Cykl	Przekaźnik	I1>I1min	I1≤I1min
I	PI 1PP 2PP 2S	Z Z Z O	O O Z Z
II	PI 1PP 3PP 3S	Z Z Z O	O O Z Z
III	PI 1PP 4PP 4S	Z Z Z O	O O Z Z
IV	PI 1PP 5PP 5S	Z Z Z O	O O Z Z
V	PI 1PP 6PP 6S	Z Z Z O	O O Z Z

Z - zamknięty O - otwarty

Tabela przedstawia sposób działania przekaźników na kolejnych stopniach rozruchowych silnika pierścieniowego. Zasada załączania styków opisana wyżej dla dwóch stopni rozruchowych jest analogiczna dla kolejnych (wyższych) stopni. Po załączeniu ostatniego styku stycznika (6S) nastąpi zwarcie wszystkich progów rozruchowych, silnik pierścieniowy osiągnie naturalną charakterystykę pracy.

Przedstawiony układ rozruchu silnika zabezpieczony jest przed długotrwałą pracą na charakterystyce sztucznej za pomocą zwłocznego przekaźnika kontroli rozruchu PKR. Zwiększenie momentu statycznego na wale silnika może doprowadzić do takiego wzrostu czasu rozruchu, że stanie się on większy od czasu opóźnienia przekaźnika zwłocznego PKR. W takim przypadku nastąpi wyłączenie silnika spod napięcia stykiem przekaźnika kontroli rozruchu PKR zainstalowanym w obwodzie przekaźnika pomocniczego 7PP.

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.

3. człon zapobiegający niekontrolowanym załączeniem w przypadku zaniku napięcia

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 ciężki:

I_r = I_N =300 [A]

I =1,2 I_r

I =1,2*300 = 360 [A]

I = (1,1÷1,5) I_N

I = (1,1÷1,5) * 360 = (396÷540)

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

Literatura

Podstawy napędu elektrycznego Stanisław BIELAWSKI, Jerzy LANDO

Napęd elektryczny i automatyczny - laboratorium Ryszard Schab

M

rmax

M

rmin

M

1

R

2

R

3

R

4

R

5

R

w

R

0





Charakterystyka mechaniczna silnika podczas rozruchu

---