STEROWANIE NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM

PROJEKT

Wykonał: Arkadiusz Strojek

Sprawdził: mgr Ryszard Schab

Zaprojektować układ rozruchu silnika w funkcji czasu z przełącznikiem gwiazda/ trójkąt. Dobrać zabezpieczenie silnika.

Silnik indukcyjny trójfazowy (klatkowy)

Dane znamionowe:

P_N=100 kW

N_N=1460 obr/min

Prąd : 334 A (220 V)/193 A (380 V);

Napięcie: 220/380 V

Sprawność : η=0,915

Współcz. mocy: cosφ=0,96

I_R/I_N=6,5

M_R/M_N=1,8

M_M=0,25M_N=const

Moment bezwładności sprowadzony J_spr=10 kgm²

Jedną z metod rozruchu silnika klatkowego jest rozruch z zastosowaniem przełącznika gwiazda-trójkąt . Warunkiem rozruchu przy użyciu tej metody jest aby napięciem zasilania było równe napięciu znamionowemu dla połączenia w trójkąt.

Całkowitego momentu bezwładności :

J=J_spr=10 [kgm²]

Poślizg znamionowy:

Moment znamionowy dobranego silnika wynosi:

Moment rozruchowy:

Moment krytyczny:

Poślizg krytyczny:

Aby obliczyć moment dynamiczny oraz chwilę przełączenia gwiazdy na trójkąt należy wykreślić charakterystyki mechaniczne.

Korzystając ze wzoru Klossa, możemy obliczyć punkty potrzebne do wykreślenia charakterystyk .

Przy połączeniu silnika w gwiazdę moment zmaleje w stosunku:

Charakterystykę wykreślam dla trzech charakterystycznych punktów:

Moment mechaniczny:

M_M=0,25M_N=0,25*654,06=163,5Nm

M_gwiazdy = M_trój. / 3

S	Ω	Mtrójkąta	Mgwi = Mtrój. / 3	Mm
	[ rad / sek]	[ Nm ]	[ Nm ]	[ Nm ]
1	0	1177	392,3	163,5
0,112	139,5	1438,9	479,6	163,5
0	157,1	0	0	163,5

Aby określić moment dynamiczny podczas rozruchu dobieram moment obciążenia M_o narastający wraz ze wzrostem prędkości.

Przełączenie uzwojeń stojana z gwiazdy na trójkąt powinno nastąpić dla prędkości wyliczonej z odpowiedniej zależności:

Prędkość przełączenia można przyjąć:

ω_p = 140[rad/s]

Mogę przyjąć moment dynamiczny podczas rozruchu :

= const

Mając moment dynamiczny mogę obliczyć czas, po którym należy silnik przełączyć z gwiazdy na trójkąt korzystając ze wzoru na czas rozruchu przy stałym momencie dynamicznym:

Więc uzwojenia stojana należy przełączyć z gwiazdy na trójkąt po czasie pięciu sekund od momentu załączenia silnika do sieci. Czynność tą można zrealizować za pomocą załącznika czasowego o zwłoce 5 [s].

Układ sterowania zaprojektowałem na podstawie skryptu „Napęd elektryczny i automatyka

Rozruch silnika następuje po zamknięciu wszystkich trzech wyłączników ręcznych 1WR, 2WR, 3WR oraz przyciśnięciu przycisku „Z”.

Działa wtedy stycznik 1S i 2S, co powoduje połączenie uzwojeń stojana w gwiazdę. Styk pomocniczy stycznika 1S uruchamia przekaźnik zwłoczny PC. Po upływie czasu opóźnienia nastawionego na przekaźniku PC zamyka się jego stycznik w obwodzie cewki przekaźnika PP, co powoduje zadziałanie tego przekaźnika, przerwanie obwodu cewki stycznika 2S i jego zwolnienie. Bierny styk stycznika 2S zamyka obwód cewki stycznika 3S, powodując jego zadziałanie i połączenie uzwojeń stojana w trójkąt. Powoduje to wejście stycznika w charakterystykę naturalną.

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 = 6,5·I_N =6,5*193=1254,5 [A]

I =1,2 I_r

I =1,*1254 = 1505[A]

I = (1,1÷1,5) I_N

I = (1,1÷1,5) *1254=(1379-1867)A

Dobieram wyłącznik silnikowy typu APU-1600

Dane techniczne:

Znamionowe napięcie izolacji U_N=1000 V

Znamionowy prąd ciągłt w temperaturze otoczenia I_N=1600

Znamionowy prąd szczytowy 105 kA

Prąd 0,6-sekundowy 50 kA

Dopuszczalna częstość łączeń:

• znamionowa 40 łączeń na dobę

• przejściowa 10 łączeń na godzinę

Trwałość mechaniczna 10000 cykli

Całkowity czas wyłączania 40 mS

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

Wyzwalacze napięciowe:

• 110,220,380 V~

• 110,220 V-

Wyzwalacz podnapięciowy :

• pobór mocy przy trwaniu 6W

Wyzwalacz wzrostowy:

• pobór mocy przy wyłączaniu 250 W

---