X Международная студенческая научная конференция
«Студенческий научный форум» - 2018
 
     











АРХИВ "Студенческий научный форум"

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ И РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С U/F РЕГУЛИРОВАНИЕМ
Шевцов А.А., Филиппова Е.Г.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


На многих промышленных предприятиях, в коммунальных хозяйствах, в некотором лабораторном оборудовании, в частных хозяйствах наиболее широкое распространение получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Данное повсеместное применение таких типов электрических двигателей, в первую очередь связано с их дешевизной, простотой конструкции, эксплуатации и обслуживании, и высокой надежностью. На промышленных предприятиях асинхронные двигатели применяются в промышленных фенах, мотор-редукторах, системах вентиляции; в коммунальном хозяйстве применяются в различных видах насосного оборудования, в частных руках может использовать в качестве привода для дверей гаража, окон, или использоваться важным компонентом в «умных домах». Поэтому изучение принципов подключения и регулирования данных электродвигателей является актуальной темой на сегодняшний день.

Цель: Изучить на практике принципы подключения, наладки, настройки и управления промышленным асинхронным двигателем 1LA7166–4AA90-Z, согласно правилам электромонтажа.

Задачи:

  1. монтаж электрической схемы подключения асинхронного двигателя, и дополнительных элементов управления и контроля безопасности,

  2. изучение настройки частотного преобразователя,

  3. проведение экспериментов управления АД и осуществление сбора данных,

  4. расчёт показателей вращения вала и угловой скорости.

Данная работа демонстрирует основные этапы конструирования стенда управления, наладки, подключения и работы асинхронного двигателя. Стенд состоит из следующих компонентов:

– выключатель автоматический (автомат рис.1), для защиты от длительных перегрузок и токов короткого замыкания. “EKF electrotechnica” C 25. Тип автоматического выключателя ВА 47–63, ГОСТР 50345–99 (МЭК 60898–95).

Рис. 1 Выключатель автоматический

–двигатель асинхронный. Технические параметры двигателя приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики асинхронного двигателя

Тип 1LA7166–4AA90-Z

3ф-50Hz

400 V

29,0 А

Мощность 15kW

Количество оборотов

1460 об/мин

cos 0,84

Режим S1

Кл. Изол. В

2 пары полюсов

КПД 88,7%

звезда-треугольник

-20 C

–частотный преобразователь типа SV150IS5–4N. Данный частотный преобразователь может осуществлять управление АД, с помощью более, чем 300 параметров. В данные параметры входят, такие опции как: время разгона, время торможения, время переключения, амплитуда траверса и пр. Данные опции описываются непосредственно в паспорте ЧП.

Таблица 2. Характеристики частотного преобразователя

Uвх

380–460V

3 фазы

Iвх

37,8A

Макс. ток.

 

50/60Hz

Безопасный режим работы для АД

 

0–400 Hz

Максимальный показатель диапазона работы частот

Рис. 2 Частотный преобразователь

 

1

4

–потенциометр (1кОм), ППБ–3В8410 К4 (1кОм5%). Данный прибор устроен следующим образом: на основание 6 (круглое) намотана хромовая проволока. Общий провод синий 1, красный провод 2 подает управляющий ток, желтый 3 токовый вход. При перемещении ползунка 5 относительно желтого 3 и синего 1 проводов происходит увеличение (уменьшение) сопротивления, которое задает управляющее воздействие (увеличение–уменьшение показателя частоты). Перемещение ползунка 5 происходит за счет поворота ручки 7, рис.3.

 

 

2

3

6

5

7

а)

б)

Рис. 3 Потенциометр

 

Таблица 3. Характеристики потенциометра

Токовый вход

4-20 мА

Блок питания

+11 В, 10мА

– в качестве устройства включения, а также устройства переключения между прямым вращением двигателя и обратным (реверсирование) используется переключатель КЭП–11 3НЧ22А0I.86, как показано на рисунке 3

 

1

2

3

 

Рис. 4 Переключатель

Где, положение переключателя 1 осуществляет остановку асинхронного двигателя. Положение переключателя 2 осуществляет прямой пуск АД, т.е. вал двигателя вращается по часовой стрелке. Положение переключателя 3 осуществляет реверсирование, т.е. вал двигателя, после торможения и остановки, начинает набирать скорость и вращаться в противоположном направлении (против часовой стрелки)

Подключение схемы должно осуществляться согласно техники безопасности при работе с высоким напряжением (380 В) и правилами монтажа. Далее кабель подключают от автомата к частотному преобразователю. Затем происходит подключение потенциометра, переключателя и АД к частотному преобразователю, согласно схеме, представленной на рис.5.

Рис. 5 Схема

Следует особое внимание обращать на порядок подключения проводов в кабеле к АД, автомату и ЧП. Как показано на рис. 6, подключение проводов определенной расцветки ИП через автомат осуществляется следующим образом: синий, черный, коричневый (слева направо), где синий провод подключается к клемме R, черный подключается к клемме S, коричневый к клемме T, ЧП, значит подключение к АД должно осуществляться таким же образом, с соблюдением последовательности расцветки проводов, т.е. синий ­– U, черный –V , коричневый – W(слева направо).

Рис. 6 Обозначение расцветки подключения проводов к АД и автомату.

Подключение потенциометра происходит следующим образом: красный провод (управляющий) подключается к клемме V1, общий провод синий к клемме 5G, желтый токовый вход – VR.

Провода переключателя соединяются в клеммах FX– пуск в прямом направлении, RX–пуск в обратном направлении.

Если схема собрана правильно, то ее запуск приведет к загрузке ЧП и активации пульта дисплея управления. После загрузки следует переключить в настройках ЧП на управление с «Задание частоты вращения – с внешнего реостата». Также в настройках следует задать время разгона и торможения. В данном случае время разгона 10 сек., время торможения 20 сек. На рис. 7 показан график, описывающий принципы разгона и торможения.

Стоит отметить, если проводит исследования работы АД, используя большие нагрузки (тяжелые маховики, или среда с очень вязкой консистенцией, например жидкий цемент) или мощные АД. То необходимо устанавливать в схему, представленную на рис. 5, блок торможения, или трансформатор.

Рис. 7 График разгона – торможения

Первый эксперимент: провели прямой пуск АД, путем поворота ручки переключателя в положение 2. Далее вращая ручку у потенциометра, изменяем и задаем нужную нам частоту сигнала, и тем самым управляем скоростью вращения вала двигателя, в данном эксперименте использовалась частота 60 Hz . Результаты значения потенциометра (Ом), напряжения (В) на якоре, частоты (Hz) представлены в таблице 4.

Таблица 4. Результаты первого эксперимента.

R (Ом)

100

200

300

400

500

600

700

800

Hz (Гц)

7,42

14,82

22,25

29,25

36,67

43,67

50,87

58,1

U (В)

48

96

145

191,30

239,83

285,62

335

380

Для более удобного представления, используем данные о напряжении и частоты и построим график зависимости.

Рис. 8 Характер зависимости напряжения питания от частоты

Осуществим расчет для определения частоты вращения вала двигателя n1 иугловой скорости , результаты расчета показаны в таблице 5.

Таблица 5­– скорость вращения ротора и его угловая скорость (реальные измерения)

n1

222,6

444,6

667,5

877,5

1100,1

1310,1

1526,1

 

23,2988

46,5348

69,865

91,845

115,1438

137,1238

159,7318

Номинальная мощность 21,30 кВатт при 60 Гц;

Номинальная скорость 1460 об/ мин;

Номинальный момент 57.5 Нм;

Номинальный ток 33 А;

Пусковой номинальный ток 7.2 А;

КПД 88.5 %

  1. Мощность подводимая к двигателю

кВатт

  1. Максимальный (критический момент)

Нм

  1. Номинальное скольжение

%

  1. Критическое скольжение

%

  1. Осуществим расчет механических характеристик АД. Зададим диапазон скольжение S от 0 до 1, рассчитаем вращающий момент и частоту вращения АД:

Результаты вычислений для построения характеристик представлены в таблице 6.

Таблица 6. Расчетные показатели для построения характеристик АД

 

n2 , об/мин

M,

Нм

0

1526

0

0,045

1457,3

63,243

0,1

1373,4

96,026

0,145

1304,7

103,48

0,2

1220,8

98,979

0,3

1068,2

82,131

0,4

915,6

67,367

0,5

763

56,336

0,6

610,4

48,131

0,7

457,8

41,893

0,8

305,2

37,028

0,9

152,6

33,144

1

0

29,979

Рис. 8 Механические характеристики АД.

Вывод: Изучили принципиальную электрическую схемы подключения АД к частотному преобразователю. Подключили дополнительные (внешние) источники управления АД. Осуществили настройку ЧП. Провели эксперимент по управлению АД. Собрали данные, дополнительно осуществили расчет данных. Построили графики зависимостей, которые демонстрируют механические характеристики АД.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Давыдкин В.В. АСИНХРОННАЯ МАШИНА И ЕЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 6.;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17913

(дата обращения: 28.01.2018).

2. Жумашева Б. К. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором : метод. указания к лаб. работе / Б. К. Жумашева .— Оренбург : ГОУ ОГУ, 2010 . (дата обращения: 28.01.2018)

3. Зубков Ю.В. Асинхронные электромеханические преобразователи: учеб. пособие 2-е изд. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. – 146 с.: ил. (дата обращения: 28.01.2018)

4.Петрова А.А., Семёнов А.С. МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-2.;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17371

(дата обращения: 28.01.2018).

5. URL: http://pes-rus.ru/files/documents/catalog/ 02%20in verters/man uals/manual-iS5-RUS-2010.pdf .(дата обращения: 28.01.2018).