Электрические машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ-МСХА имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА»

(ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева)

ИНСТИТУТ МЕХАНИКИ И ЭНЕРГЕТИКИ ИМЕНИ В.П.ГОРЯЧКИНА

Кафедра: «Электропривод и электротехнологии»

Дисциплина: «Электропривод и электрооборудование»

Выполнила: Асоскова А.В

Студентка 4 курса

Группы Д-О-402

Проверил: Воробьев В.А.

Москва 2020 г.

1. Каково назначение предохранителя

Предохранители предназначены для защиты электрических установок в основном от токов короткого замыкания. Простая конструкция, небольшие размеры и сравнительно малая стоимость обусловили широкое применение предохранителей в сельских электроустановках.

2. Сколько основных конструктивных элементов имеет магнитный пускатель

Магнитные пускатели - аппараты для автоматического или дистанционного управления асинхронными короткозамкнутыми двигателями и другими электроприемниками. Пускатель состоит из контактора переменного тока и теплового реле для защиты электродвигателя от перегрузки. В контакторе имеются две основные части - неподвижная и подвижная (рис.1). Неподвижная часть представляет собой пластмассовое основание 4, на котором укреплены Ш - образный магнитопровод 3, главные и вспомогательные контакты 5.

Рис. 1 Устройство контактора переменного тока

3. Что такое нулевая защита

Нулевая защита - при значительном снижении напряжения сети или его исчезновении эта защита обеспечивает отключение двигателей и предотвращает самопроизвольное их включение (самозапуск) после восстановления напряжения.

Защита минимального напряжения (нулевая защита) должна предусматриваться: для электродвигателей, самопуск которых после исчезновения и последующего восстановления напряжения недопустим по технологическим причинам и представляет опасность для обслуживающего персонала; для электродвигателей с фазным ротором, включение которых в сеть при роторе, замкнутом накоротко, недопустимо.

4. Для каких целей используют температурную защиту электродвигателей

При ухудшении условий охлаждения электродвигателя, например при засыпке его кормом, соломой, ток в его обмотках не возрастает и тепловое реле магнитного пускателя не срабатывает, из- за чего электродвигатель может сгореть. В этих случаях для защиты электродвигателей применяют встроенную температурную защиту, которая состоит из температурных датчиков и управляющего устройства.

5. От каких аварийных режимов защищает автоматический выключатель

Автоматические выключатели предназначены для коммутации тока при распределении электроэнергии между отдельными токоприемниками и защиты электроустановок от коротких замыканий и перегрузок.

6. Назовите основные преимущества тиристорных выключателей

Тиристорные выключатели, переключатели и пускатели, бесконтактные путевые выключатели и датчики, наряду с описанными электрическими аппаратами, более надежные и долговечные бесконтактные аппараты. В основе работы тиристорных выключателей, переключателей и пускателей лежит способность тиристоров под действием управляющего сигнала переходить скачком из закрытого состояния, когда через него не проходит ток, в открытое.

7. Назовите основной рабочий элемент теплового реле

Магнитные пускатели снабжены тепловыми реле (ККI, КК2 - рис..4), которые служат для защиты электродвигателя от перегрузок.

Рис. 3 Схема устройства теплового реле ТРН: 1 - нагревательный элемент; 2 - биметаллическая пластинка; 3 - держатель; 4 - эксцентрик; 5 - движок уставки; 6 - кнопка «Возврат»; 7 - защелка; 8 - биметаллическая пластинка температурного компенсатора; 9 - траверса; 10 - контакты; 11 - пружина, размыкающая контакты реле

Биметаллическая пластина теплового реле является основным рабочим элементом Она состоит из двух пластин, одна из которых имеет больший температурный коэффициент расширения, другая -- меньший. В месте прилегания друг к другу пластины жестко скреплены либо за счет проката в горячем состоянии, либо за счет сварки. Если закрепить неподвижно такую пластину и нагреть, то произойдет изгиб пластины в сторону материала с меньшим. Именно это явление используется в тепловых реле.

8. Какой датчик применяется в УВТЗ

Наибольшее практическое применение в качестве датчиков встроенной температурной защиты находят позисторы СТ14-1А или СТ14-15, изготовляемые в виде дисков диаметром 3 мм и толщиной 1,5 мм. У позисторов в определенных интервалах температур резко возрастает сопротивление.

9. На какие токи реагирует устройство защитного отключения

В электроустановках агропромышленного комплекса применяют устройства защитного отключения (УЗО) по току утечки. Они реагируют на разность токов нулевой последовательности, обусловленную появлением в защищаемой зоне сети утечки тока на землю. В аппарат встроен дифференциальный трансформатор тока, сквозь окно которого проходят все три фазы и нулевой провод, образующие собой одновитковую первичную обмотку, вторичная обмотка имеет большое число витков с постоянным (одинаковым) шагом.

10. Какие устройства могут защитить электродвигатель от неполнофазного режима

Аппараты защиты используют для отключения электрических цепей при возникновении в них ненормальных режимов (короткие замыкания, значительные перегрузки, резкие понижения напряжения, неполнофазные режимы работы и др.).

11. Какие устройства могут защитить электродвигатель от снижения напряжения

Магнитные пускатели - аппараты для автоматического или дистанционного управления асинхронными короткозамкнутыми двигателями и другими электроприемниками. Пускатель состоит из контактора переменного тока и теплового реле для защиты электродвигателя от перегрузки. Описанная схема обеспечивает нулевую защиту, то есть защиту электрической установки от самопроизвольного повторного включения при восстановлении напряжения после аварийного снижения его до нуля или до недопустимо низких значений.

1. Изобразите электрическую схему соединений при включении в сеть двигателя постоянного тока параллельного возбуждения (ДПТ НВ)

двигатель пускатель электрический выключатель

2. Как влияет значение напряжения на зажимах ДПТ НВ на его работу

Значение напряжения на зажимах ДПТ НВ на его работу так: при больших токах нагрузки в этом случае возникает значительное падение напряжения в сети, что приводит к снижению напряжения на якоре и потока возбуждения машины.

С ростом R_ДОБ растет падение напряжения на сопротивлениях (r_ДВ + R_ДОБ). следовательно, на якорь двигателя приходится меньшее значение напряжения. С уменьшением напряжения на якоре (при постоянстве потока) снижается частота вращения двигателя.

В электрических машинах постоянного тока напряжение на якоре можно изменять в пределах (т.е. только в сторону понижения от номинального значения).

С уменьшением напряжения на якоре пропорционально изменяется и значение частоты вращения идеального холостого хода:

3. Как влияет на работу ДПТ НВ введение сопротивления в цепь якоря

При введении в цепь якоря добавочного сопротивления снижается пусковой ток, следовательно, и пусковой момент двигателя

I_П = U_Н/(r_я + R_доб); М_П = U_Н сФ/(r_я + R_доб).

Чем больше значение добавочного сопротивления, тем мягче характеристики.

4. Как влияет на работу ДПТ НВ введение сопротивления в цепь обмотки возбуждения

Введение сопротивления в цепь обмотки возбуждения влияет на работу ДПТ НВ так: что ток возбуждения равен току якоря, который зависит от нагрузки двигателя. Во время работы ток якоря изменяется от холостого хода до номинального значения (и более), следовательно, изменяется и поток возбуждения. Двигатели последовательного возбуждения надежны по сравнению с другими машинами постоянного тока, так как они имеют обмотку возбуждения, выполненную проводом большого сечения, и с малыми значениями напряжения между витками.

5. Как осуществить рекуперативное торможение ДПТ НВ

Рекуперативное торможение ДПТ НВ осуществляется следующим способом: Рекуперативный тормозной режим у двигателя постоянного тока возникает в том случае, когда со стороны рабочей машины приложен момент, действующий в ту же сторону, что и электромагнитный. Под действием этих моментов якорь начинает разгоняться. При частоте вращения приложенное к якорю напряжение сети уравновесится ЭДС двигателя, т.е. U_H = Е_ДВ. Ток якоря и электромагнитный момент двигателя при этой частоте вращения равны нулю. Увеличение частоты вращения выше приводит к тому, что ЭДС будет больше напряжения сети, а ток и электромагнитный момент поменяют свой знак (направление). Двигатель переходит в тормозной режим, называемый рекуперативным. Рекуперация означает преобразование двигателем постоянного тока механической или запасенной во вращающихся частях кинетической энергии обратно в электрическую и отдачу ее в сеть. Таким образом, рекуперативный тормозной режим в рассматриваемых машинах возможен, если

Е_ДВ = U_СЕТИ или _ДВ >_O

При этом знак тока и момента меняется на противоположный (отрицательный). Уравнение характеристик (2.5) и (2.9) в рекуперативном режиме:

: .

Значение коэффициентов и не изменяется, так как не меняются U, r, Ф. Характеристика машины в режиме рекуперативного торможения является продолжением характеристики двигательного режима. Момент на валу становится отрицательным после .

Рис. 5 Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения при рекуперативном торможении

В электрифицированных подъемно-транспортных механизмах при спуске груза или движении под уклон. В этом случае включают двигатель для движения вниз (механическая характеристика находится в третьем квадранте). В начале разгона до частоты вращения направления действия моментов двигателя и груза совпадают. Затем знак момента двигателя меняется, так как изменилось направление тока. На частоте вращения момент двигателя уравновешивается моментом груза М_C. Далее спуск идет с постоянной частотой вращения . Так как , электрический двигатель переходит в режим рекуперативного торможения. В этом случае запасенная потенциальная энергия груза преобразуется в электрическую и отдается в сеть (рис.6);

Рис. 6 Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в рекуперативном режиме при опускании груза

6. Как осуществить динамическое торможение ДПТ НВ

Режим динамического торможения с независимым возбуждением осуществляется следующим образом: якорь работающего двигателя отключается от сети и замыкается на сопротивление. Обмотка возбуждения остается включенной в сеть (рис.7). Якорь машины постоянного тока вращается за счет сил инерции или активного момента рабочей машины.

Рис. 7 Схема включения ДПТ НВ в режиме динамического торможения

Вследствие того, что двигатель отключен от сети, уравнения электромеханической и механической характеристик имеют вид:

= (r_я + R_ДОБ)I/сФ_Н|;

= (r_я + R_ДОБ)М/сФ_Н^{2 .}

Анализируя полученные уравнения, можно отметить: характеристики проходят через начало координат; характеристики находятся в четвертом и втором квадрантах; наклон механических характеристик, как и в двигательном режиме, определяется значением и потока Ф.

7. Как осуществить торможение противовключением ДПТ НВ

Торможение противовключением ДПТ НВ можно осуществить в двух случаях - при реверсе и тормозном спуске груза.

Рис. 8 Механическая характеристика ДПТ НВ в режиме противовключения при реверсе

При реверсе - изменении направления вращения в момент переключения напряжения на якоре не изменяются значение и направление вращения, т.е. щ₁ = щ₃ за счет сил инерции. Под действием напряжения, сменившего знак, в якоре изменяется направление тока и момента двигателя (положительный М₁ на отрицательный М₃) (рис.8).

От точки 3 до точки 4 машина работает в режиме противовключения. Выражения механической и электромеханической характеристик:

;

.

В режиме тормозного спуска со стороны рабочей машины к валу двигателя прикладывается встречный активный момент такого значения, что двигатель сначала останавливается, а затем начинает вращаться в обратную сторону (против включения).

8. Для чего включают резисторы в цепь якоря ДПТ НВ

Резисторы в цепь якоря ДПТ НВ включают для того, чтобы построить искусственную механическую характеристику ДПТ ПВ. На искусственных механических характеристиках двигатель работает при регулировании частоты вращения, ограничении пусковых токов и во многих других случаях, например, при снижении напряжения при пуске мощного двигателя.

При реверсе ЭДС двигателя и напряжение сети совпадают по знаку, поэтому для ограничения силы тока в цепь якоря включают добавочный резистор, и характеристика получается пологой.

9. Как выглядит естественная механическая характеристика ДПТ НВ

Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ НВ являются естественными, eсли , и = 0.

Рис. 10 Универсальные характеристики двигателей ДПТ ПВ

На практике для построения естественных характеристик используют обобщенные зависимости (универсальные характеристики) для двигателей данного типа (рис.11).

10. Как выглядит естественная электромеханическая характеристика ДПТ НВ

Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ ПВ являются естественными, eсли , и = 0.

Рис. 11 Универсальные характеристики двигателей ДПТ ПВ

На практике для построения естественных характеристик используют обобщенные зависимости (универсальные характеристики) для двигателей данного типа (рис.11).

11. Как выглядит естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока последовательного возбуждения (ДПТ ПВ)

Рис. 12 Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения

Нижний участок характеристики - 1 от = 0 до линейный и соответствует насыщению магнитной цепи машины (Ф = const).

Средний - П - соответствует гиперболической зависимости момента от частоты вращения, для которой ось ординат является асимптотой.

Верхний - Ш участок имеет почти линейный характер и соответствует остаточному магнитному потоку. Особенностью механической характеристики двигателя последовательного возбуждения является ее большая крутизна в области малых значений момента.

12. Как выглядит естественная электромеханическая характеристика (ДПТ ПВ)

Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ ПВ являются естественными, eсли , и = 0.

Рис. 3.4 Универсальные характеристики двигателей ДПТ ПВ

На практике для построения естественных характеристик используют обобщенные зависимости (универсальные характеристики) для двигателей данного типа (рис.11).

13. Как получить генераторный режим у ДПТ ПВ

Электродвигатель последовательного возбуждения с шунтирующим резистором может работать в режиме генераторного торможения с отдачей энергии в сеть постоянного тока. Характеристика для этого режима работы представлена на рис. 12.

а б

Рис.12 Механическая характеристика ДПТ ПВ при шунтировании якоря добавочным резистором

В целях упрощения рассуждений можно принять, что в электродвигателе действует два магнитных потока: поток , созданный током якоря, зависящий от нагрузки электродвигателя, и поток , созданный током , не зависящий от нагрузки электродвигателя.

Рис. 13 Схема включения ДПТ ПВ при шунтировании якоря

14. Как осуществить торможение с самовозбуждением ДПТ ПВ

В режиме динамического торможения с самовозбуждением якорь включают последовательно с обмоткой возбуждения через добавочный резистор. Чтобы не размагничивать систему при данном способе торможения, переключают якорь и оставляют прежним направление тока в обмотке возбуждения.

Остаточный магнитный поток машины в обмотке якоря наводит ЭДС. После переключения якоря направление тока обмотки возбуждения остается прежним, и остаточный поток сyммиpуется с потоком, созданным током возбуждения. Значение наведенной ЭДС возрастает, одновременно растет и ток. Для его ограничения необходимо добавочное сопротивление R_доб, Знак создаваемого момента будет отрицательным из-за смены направления тока в якоре, следовательно, для рассматриваемого направления вращения имеем тоpмозной режим. Механическая характеристика в режиме динамического торможения будет нелинейной, как и для двигательного режима (рис.3.13)

Рис.14 Механические характеристики ДПТ ПВ в режиме динамического торможения с самовозбуждением

15. Как осуществить торможение с независимым возбуждением ДПТ ПВ

Торможение с независимым возбуждением ДПТ ПВ можно осуществить следующим образом: Торможение с независимым возбуждением получают следующим образом: обмотку якоря замыкают на добавочный резистор, а обмотку возбуждения включают в сеть, В этом случае имеем рассмотренное ранее динамическое торможение двигателя независимого (параллельного) возбуждения..

а б

Рис.15 Механические характеристики ДПТ ПВ в режиме динамического торможения с независимым возбуждением: а - схема; б - механические характеристики

16. Изобразите электрическую схему соединений при включении в сеть ДПТ ПВ

Рис. 16 Схема включения ДПТ ПВ: ОВ - обмотка возбуждения; Я - обмотка якоря

17. Как влияет значение напряжения на зажимах ДПТ ПВ. на его работу

Значение напряжения на зажимах ДПТ НВ на его работу так: при больших токах нагрузки в этом случае возникает значительное падение напряжения в сети, что приводит к снижению напряжения на якоре и потока возбуждения машины.

С ростом R_ДОБ растет падение напряжения на сопротивлениях (r_ДВ + R_ДОБ). следовательно, на якорь двигателя приходится меньшее значение напряжения. С уменьшением напряжения на якоре (при постоянстве потока) снижается частота вращения двигателя.

В электрических машинах постоянного тока напряжение на якоре можно изменять в пределах (т.е. только в сторону понижения от номинального значения).

С уменьшением напряжения на якоре пропорционально изменяется и значение частоты вращения идеального холостого хода:

Размещено на Allbest.ru