Электропривод нагрузочного стенда для испытания двигателей внутреннего сгорания

Размещено на http://www.allbest.ru/

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Электропривода и автоматизации промышленных установок

Заведующий кафедрой Хватов С.В.

Курсовая работа

Электропривод нагрузочного стенда для испытания двигателей внутреннего сгорания

Руководитель Шахов А.В.

Студент

Королёв А. М.

07-ЭА

Нижний Новгород 2010г

Содержание

Исходные данные

Содержание задания

1. Расчет мощности электродвигателя и выбор его по каталогу

2. Расчет естественных электромеханической и механической характеристик электродвигателя

3. Расчет и выбор элементов силовой схемы нагружающего устройства

3.1 Выбор тиристорного преобразователя

3.2 Выбор токоограничивающих реакторов

3.3 Выбор сглаживающего реактора

4. Расчет механических характеристик нагружающего устройства, обеспечивающие выполнение нагрузочной диаграммы обкатки

5. Расчет кривых изменения угловой скорости, тока и момента электродвигателя нагружающего устройства за время обкатки

6. Определение среднего КПД нагрузочного стенда

7. Принципиальная электрическая схема нагрузочного стенда и описание ее работы

8. Выбор аппаратуры управления, защиты и сигнализации. Перечень элементов

8.1 Максимально-токовая и тепловая защиты

8.2 Минимально-токовая защита

8.3 Выбор силового контактора

8.4 Выбор предохранителей и кнопок в цепи управления

8.5 Выбор предохранителей в цепи обмотки возбуждения

8.6 Выбор балластного сопротивления

8.7 Выбор предохранителей в цепи СИФУ

Заключение

Список литературы

Исходные данные

Кинематическая схема

Рисунок 1- Кинематическая схема электропривода

Нагрузочная диаграмма обкатки двигателя внутреннего сгорания

Рисунок 2 - Нагрузочная диаграмма

Данные исполнительного механизма

Таблица 1. Технические данные двигателя внутреннего сгорания

Марка автомобиля	ГАЗ - 3309
Номинальная мощность двигателя, кВт	85
Номинальная частота вращения, об/мин	2600
Максимальный момент двигателя, Нм / (при скорости об/мин)	382/1600
Передаточные числа коробки	6,268 - 3,391 - 2,133 -1,351 - 1,000
Максимальная частота вращения, об/мин (холостой ход)	2800

Краткие сведения о работе нагрузочного стенда

Автомобильные коробки передач исследуются на испытательных стендах на этапах разработки (исследовательские испытания макетных образцов), на стадии производства (квалификационные сертификатные испытания серийных образцов), после ремонта (приемосдаточные испытания).

Стендовое оборудование должно обеспечивать: имитацию с достаточной точностью процессов и режимов работы агрегата, высокую степень повторного воспроизведения исследуемых режимов работы, минимальные затраты времени и средств на проведение исследований.

Ускорение испытаний зубчатых передач может достигаться увеличением частоты вращения или нагрузки. Последнее следует признать более предпочтительным, так как увеличение частоты вращения может привести к нарушению условий смазывания зубчатых зацеплений и подшипников.

Наиболее полно данным требованиям соответствуют электрические испытательные стенды. Они состоят из приводного электродвигателя, вал которого соединен с испытываемой коробкой передач, и нагружающего устройства, соединенного с ведомым валом коробки передач. В качестве нагружающего устройства используются как электродвигатели переменного или постоянного тока, так и системы управляемый преобразователь - электродвигатель. Такие стенды обеспечивают проведение испытаний в режимах холодной и горячей обкаток, автоматизацию процесса, полезное использование энергии испытуемого двигателя внутреннего сгорания.

Вариант электропривода нагрузочного устройства:

Система «Управляемый преобразователь - асинхронный двигатель» (ТП - АД).

Содержание задания

2.Расчетная часть:

2.1 Рассчитать мощность электродвигателя и выбрать его по каталогу.

2.2 Рассчитать естественные электромеханическую и механическую характеристики электродвигателя.

2.3 Произвести расчет и выбор элементов силовой схемы нагружающего устройства.

2.4 Рассчитать и построить механические характеристики нагружающего устройства, обеспечивающие выполнение нагрузочной диаграммы обкатки.

2.5 Рассчитать кривые изменения угловой скорости, тока и момента

электродвигателя нагружающего устройства за время обкатки.

2.6 Определить средний КПД нагрузочного стенда.

2.7 Разработать принципиальную электрическую схему нагрузочного стенда и дать описание её работы.

2.8 Выбрать аппаратуру управления, защиты и сигнализации. Составить перечень элементов.

3. Графическая часть:

3.1 Принципиальная электрическая схема электропривода.

3.2 Естественные и искусственные характеристики электродвигателя и электропривода нагружающего устройства.

3.3 Графики переходных процессов.

1. Расчет мощности электродвигателя и выбор его по каталогу

Рассчитаем номинальный момент ДВС:

Номинальная угловая частота вращения ДВС:

Найдем рабочие точки ДВС.

Приведем моменты сопротивления к валу ДВС, исходя из нагрузочной диаграммы обкатки ДВС:

,

,

,

,

,

,

.

Приведем угловые частоты вращения к валу ДВС, исходя из нагрузочной диаграммы обкатки ДВС:

,

,

,

,

,

,

.

Найдем частоты вращения вала ДВС:

,

,

,

,

,

,

.

Диаграмма рабочих точек ДВС представлена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Диаграмма рабочих точек ДВС

Для нахождения рабочих точек АД приводим моменты и угловые скорости исполнительного механизма к валу электродвигателя, для этого используем прямую передачу, которая у нас является пятой, с передаточным числом равным 1.

а) Двигательный режим:

, (1.1)

. (1.2)

б) Рекуперативное торможение:

, (1.3)

, (1.4)

где - момент ДВС, развиваемый на передаче,;

-скорость ДВС, об/мин;

-передаточное число коробки передач;

з - КПД коробки передач.

1-я рабочая точка:

(),

().

2-я рабочая точка:

(),

().

3-я рабочая точка:

(),

().

4-я рабочая точка:

(),

().

5-я рабочая точка:

(),

().

6-я рабочая точка:

(),

().

7-я рабочая точка:

(),

().

Диаграмма желаемых рабочих точек ДПТ представлена на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 - Диаграмма желаемых рабочих точек ДПТ

Двигатель постоянного тока выбираем исходя из максимального момента и скорости, которые необходимы для обкатки ДВС. Такой момент требуется на пятом участке испытаний.

Требуемую мощность электродвигателя найдём по формуле [Л.1]

(Вт) (1.5)

где - максимально требуемая скорость ДПТ на пятом участке;

- максимальный требуемый момент ДПТ на пятом участке испытаний.

Поскольку частота вращения в пятой точке 2600 об/мин, а двигателя постоянного тока с такой частотой вращения нет, то выбираем на 3150 об/мин,

(Вт)

- номинальная скорость требуемого ДПТ;

Так как двигателя на 3150 об/мин и мощностью на 110 кВт нет, мы можем использовать коробку передач для согласования частот вращения и выбрать двигатель на 1600 об/мин

На первом участке испытаний ДПТ вращает ДВС с рассчитанными ниже моментом и скоростью в течение часа на пятой передаче:

(),

().

На втором участке испытаний ДПТ вращает ДВС с рассчитанными ниже моментом и скоростью в течение 30 минут, также на пятой передаче:

(),

().

На третьем участке испытаний рычаг коробки передач переводим в нейтральное положение, ДВС заводим, он работает на холостом ходу в течение 15 минут. ДПТ работает на холостом ходу:

(),

().

Испытание ДВС в процессе горячей обкатки (нагружаем ДВС с помощью ДПТ).

На четвёртом участке испытаний ДПТ создает момент нагрузки и вращается со скоростью в течение 15 минут на третьей передаче :

(),

().

На пятом участке испытаний ДПТ создает момент нагрузки и вращается со скоростью в течение 30 минут на третьей передаче :

(),

().

На шестом участке испытаний ДПТ создает момент нагрузки и вращается со скоростью в течение 22,5 минут на третьей передаче :

(),

().

На седьмом участке испытаний ДПТ создает момент нагрузки и вращается со скоростью в течение 7,5 минут на четвертой передаче :

(),

().

Диаграмма переноса рабочих точек ДПТ с коробкой передач представлена на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 - Диаграмма переноса рабочих точек ДПТ с коробкой передач

Найдём требуемую мощность электродвигателя с использованием коробки передач, исходя из максимального момента, требуемого для обкатки двигателя, такой момент требуется в пятой точке.

(Вт),

Исходя из полученных значений по [Л.8] выбираем ближайший по мощности двигатель постоянного тока серии 4П 4ПФМ250LУХЛ4.

Номинальные данные двигателя:

- номинальная мощность;

- номинальная частота вращения;

- максимальная частота вращения;

- номинальное сопротивление якоря;

- номинальное напряжение якоря;

, - номинальный ток якорной цепи.

- КПД двигателя;

- маховый момент;

- номинальное сопротивление обмотки возбуждения;

-номинальное напряжение обмотки возбуждения.

2. Расчет и построение естественных электромеханической и механической характеристик электродвигателя

Для построения характеристик, представляющих собой прямые линии, достаточно рассчитать координаты двух точек: номинального режима и холостого хода. электромеханический токовый контактор

Номинальная угловая скорость:

() (2.1)

По каталогу [Л.8] Ом взято при температуре 15⁰С.

Класс нагревостойкости изоляции для данного двигателя - F.

Предельно допустимые превышения температур по [Л.8] равно 100⁰С.

Определим полное сопротивление якорной цепи по формуле:

, (2.2)

где - К^-1 - температурный коэффициент сопротивления меди;

(⁰С) - разница температур, взятая в градусах.

Тогда по (2.2) получаем:

(Ом) (2.3)

Определим сопротивление обмотки возбуждения по формуле:

(Ом) (2.4)

Определим ток обмотки возбуждения по формуле:

(А), (2.5)

где - номинальное напряжение обмотки возбуждения.

Для нахождения скорости холостого хода определяем [Л.1]:

() (2.6)

Тогда скорость холостого хода:

() (2.7)

Определяем номинальные параметры двигателя:

() (2.8)

По координатам точек холостого хода (, ) и номинального режима ,,) строим естественные электромеханическую и и механическую характеристики.

Уравнение естественной электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения имеет вид [Л.1] :

(2.9)

Уравнение естественной механической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения имеет вид [Л.1]:

(2.10)

По полученным уравнениям (2.10) и (2.11) строим электромеханическую и механическую характеристики, представленные на рисунках 2 и 3 соответственно (графическая часть).

Рисунок 2.1 - Естественная электромеханическая характеристика электродвигателя

Рисунок 2.2 - Естественная механическая характеристика электродвигателя

3. Расчет и выбор элементов силовой схемы нагружающего устройства

3.1 Выбор тиристорного преобразователя

Исходя из номинальных данных выбранного двигателя 4ПФМ250LУХЛ4

; , ;; ,А и требований к регулированию скорости, выбираем реверсивный однозонный быстроходный тиристорный преобразователь ЭПУ1-2-4647-П-УХЛ4 с блоком управления БС 3203-4647-П-УХЛ4.

С его помощью возможно плавное регулирование скорости вниз от точки номинальной мощности (за счёт снижения напряжения), что необходимо для испытаний ДВС.

Параметры преобразователя для:

- якорной цепи:

; ;

- цепи возбуждения:

;

3.2 Выбор токоограничивающих реакторов

Найдем потребляемый преобразователем переменный ток при номинальном режиме работы электродвигателя:

(), (3.1)

где -номинальный ток двигателя;

-коэффициент для мостовой схемы.

Расчет индуктивности реактора производиться из условия ограничения

действующего значения установившегося тока короткого замыкания [Л.13]:

Индуктивное сопротивление фазы реактора:

(Ом), (3.2)

где - действующее значение фазного напряжения сети, В. Требуемое значение индуктивности фазы реактора определяется из равенства [Л.13]:

(мГн),

где f - номинальная частота питающей сети, Гц.

По каталогу [Л.6] выбираем реактор РТСТ-265-0,256 У3 (реактор

трёхфазный сухой токоограничивающий).

Номинальные параметры:

- номинальный фазный ток;

- номинальная индуктивность фазы;

- номинальное линейное напряжение питающей сети;

- активное сопротивление обмоток.

3.3 Выбор сглаживающего реактора

Сглаживающий реактор выбираем из условия ограничения пульсаций тока ВП и сужения зоны прерывистых токов.

При расчете индуктивности сглаживающего реактора следует выбирать значение угла регулирования, соответствующее номинальному режиму

, (3.3)

где максимальная величина выпрямленной ЭДС преобразователя, В.

(В), (3.4)

где В - действующее значение ЭДС сети;

m₂ = 6 - кратность пульсаций выходного напряжения.

Требуемая величина индуктивности якорной цепи, определяется по формуле [Л.6]:

(мГн), (3.5)

где - допустимое относительное действующее значение основной гармоники выходного тока преобразователя;

- амплитуда основной гармоники выходного напряжения ВП, В.

Индуктивность сглаживающего реактора равна:

(мГн),

Индуктивность обмотки якоря двигателя , найдём из выражения:

(мГн)

где С=0,6 - коэффициент для не скомпенсированных машин (без компенсационных обмоток);

p - число пар полюсов;

т.к. индуктивность якоря, больше требуемой величины индуктивности якорной цепи, сглаживающий реактор не нужен.

4. Расчет механических характеристик нагружающего устройства, обеспечивающие выполнение нагрузочной диаграммы обкатки

Механическая характеристика ДПТ НВ - прямая линия, для построения которой достаточно двух точек. Координатам первой точки на характеристиках будут соответствующие значения моментов и скоростей на участках. Вторая точка - режим холостого хода, которую и необходимо определить для построения характеристик.

Максимальная величина выпрямленной ЭДС преобразователя:

, (4.1)

где В - действующее значение ЭДС сети;

m - пульсность преобразователя (для мостовых схем m=6).

(В)

ЭДС тиристорного преобразователя:

(4.2)

Изменяется при изменении угла управления , которое осуществляется системой импульсно- фазового регулирования.

Уравнение механической характеристики:

а) Двигательный режим

(4.3)

б) Генераторный режим

(4.4)

Значение эквивалентного сопротивления определяем по формуле:

(4.5)

где - коммутационное сопротивление;

- активное сопротивление сетевого реактора.

(Ом), (4.6)

(Ом), (4.7)

где т=6 - пульсность.

Тогда по (4.5) получаем:

(Ом) (4.8)

Уравнение естественной механической характеристики:

Естественная механическая характеристика лежит выше естественной механической характеристики электродвигателя без преобразователя. Для того, чтобы они проходили через одну и ту же и на якорь двигателя было подано В, нужно системой управления задать угол :

(эл. град) (4.9)

Относительно этой характеристики (и.х.0) будет осуществляться регулирование скорости вниз от номинальной.

.

Тиристорный преобразователь обеспечивает регулирование скорости электродвигателя от номинальной до нуля путем изменения угла управления от 30 эл.град. (обеспечивающего) до б?р/2. Регулирование скорости вниз от номинала производится изменением напряжения в якорной цепи.

Для построения необходимых механических характеристик нагружающего устройства разобьем нагрузочную диаграмму скорости и момента на участки; их семь, это видно из нагрузочной диаграммы обкатки ДВС:

Первый участок:

.

Второй участок:

.

Третий участок:

.

Четвертый участок:

.

Пятый участок:

.

Шестой участок:

.

Седьмой участок:

.

В итоге, из нагрузочной диаграммы обкатки ДВС были найдены значения моментов и скоростей, приведенных к валу электродвигателя.

Механическая характеристика ДПТ НВ - прямая линия, для построения достаточно двух точек. Координаты первой точки на характеристиках будут соответствующие значения моментов и скоростей на участках. Вторая точка - режим холостого хода, которую и необходимо определить для построения характеристик.

Для обеспечения построения механических характеристик необходимо, также, определить скорость холостого хода на каждом участке.

Первый участок:

.

Второй участок:

.

Третий участок:

.

Четвертый участок:

.

Пятый участок:

.

Шестой участок:

.

Седьмой участок:

.

Теперь, исходи из полученных значений расчета, можно представить уравнения механических характеристик нагружающего устройства и построить их.

И.х.1:

И.х.2:

И.х.3:

И.х.4:

И.х.5:

И.х.6:

И.х.7:

Искусственные механические характеристики изображены на рисунке 4.1.

На данном графике изобразим область прерывистых токов. Граница этой области будет лежать внутри эллипса, имеющего следующее уравнение [Л.3]:

, (4.10)

где рад/с - частота вращения идеального холостого хода;

А - коэффициент определяемый по формуле [Л.3]:

, (4.11)

где () - суммарная индуктивность якорной цепи.

Уравнение (4.10) преобразуем в вид:

. (4.12)

Рисунок 4.1 - Механические характеристики, обеспечивающие выполнение нагрузочной диаграммы обкатки

5. Расчет кривых изменения угловой скорости, тока и момента электродвигателя нагружающего устройства за время обкатки

Сначала необходимо найти общий момент инерции на валу электродвигателя, который представляет собой сумму приведенного момента инерции маховика и момента инерции двигателя.

Момент инерции механизма (маховика) найдем по формуле (5.1):

, (5.1)

, (5.2)

где - масса маховика, определенная по формуле (5.2);

- плотность стали, ;

- толщина маховика, ;

- радиус маховика, .

Приведем момент инерции маховика к валу электродвигателя и рассчитаем суммарный момент инерции на валу электродвигателя:

На пятой передаче:

,

,

где - момент инерции двигателя постоянного тока.

На третьей передаче:

,

,

На четвёртой передаче:

,

,

При использовании тиристорного преобразователя переходные процессы задаются датчиком интенсивности. Динамический момент и ток в переходный процессах - постоянны, скорость изменяется по линейному закону. Максимальный динамический ток равен номинальному току электродвигателя.

Далее, также как был представлено выше, разбиваем нагрузочную диаграмму на участки и находим время переходного процесса на каждом из них:

1) для разгона:

, (5.3)

2) для торможения:

, (5.4)

где - конечная скорость, а - начальная скорость электродвигателя на каждом участке диаграммы обкатки, рад/с.

- установившийся момент, а - начальный момент электродвигателя на каждом участке диаграммы обкатки, Н м.

Первый участок: разгон с нулевой скорости при номинальном моменте до скорости на пятой передаче и холодная обкатка ДВС в течение 60 минут с моментом :

;

.

Второй участок: работа на пятой передаче, разгон со скорости при номинальном моменте до скорости и холодная обкатка ДВС в течение 30 минут с моментом :

;

.

Третий участок: переключение на нейтраль, разгон со скорости до скорости и горячая обкатка ДВС на холостом ходу в течение 15 минут.

;

.

Четвертый участок: переключение на третью передачу, торможение со скорости до скорости и горячая обкатка ДВС в течение 15 минут с моментом .

;

.

Пятый участок: работа стенда на третьей передаче, разгон со скорости до скорости и горячая обкатка ДВС в течение 30 минут с моментом .

;

.

Шестой участок: работа стенда на третьей передаче со скоростью = и горячая обкатка ДВС в течение 22,5 минут с моментом .

;

.

Седьмой участок: переключение на четвёртую передачу, торможение со скорости до скорости и горячая обкатка ДВС в течение 7,5 минут с моментом .

;

.

Графики переходных процессов: изменения угловой скорости, тока и момента электродвигателя нагружающего устройства за время обкатки - представлены ниже на рисунках (5.1), (5.2), (5.3).

Рисунок 5.1 - Кривая изменения скорости

Рисунок 5.2 - Кривая изменения момента

Рисунок 5.3 - Кривая изменения тока

6. Определение среднего КПД нагрузочного стенда

В общем случае потери мощности и энергии в ЭП складываются из потерь в электродвигателе, коробке передач, преобразователях и системе управления. Но потери в электродвигателе составляют основную долю потерь в ЭП и определяются суммой постоянных и переменных потерь

, (6.1)

, (6.2)

где - потери в стали;

- механические потери;

- вентиляционные потери;

-потери в якорной цепи двигателя.

Потерями в цепи возбуждения пренебрегаем в силу малых токов, протекающих по цепи.

Тогда номинальные переменные потери мощности в обмотке якоря двигателя по формуле (6.3):

(6.3)

Найдем номинальные потери в электродвигателе как отношение полезной энергии к потребляемой энергии по формуле (6.4).

, (6.4)

где - номинальный КПД электродвигателя;

- номинальная мощность электродвигателя.

Таким образом, можно определить постоянные потери в двигателе:

.

В связи с тем, что ток в обмотке возбуждения значительно меньше тока якоря, то потери мощности в обмотке возбуждения учитывать не будем.

Теперь рассчитаем КПД двигателя за время его работы по формуле (6.5):

, (6.5)

где - кратности моментов на участках (при абсолютных значениях моментов);

- время работы привода на участке.

КПД преобразователя определяется формулой:

(6.6)

где суммарные потери мощности в преобразователе типа ЭПУ1-2-4347ПУХЛ4:

Вт

Так как в нашем случае нагрузка и скорость неодинаковы, то определим среднее значение скорости и тока:

(6.7)

(6.8)

Поток возьмем равный номинальному, т.е. .

Тогда найдем КПД преобразователя с учетом (6.7),(6.8):

Подставляя все известные значения в формулу (6.9), получаем среднее значение

КПД испытательного стенда:

(6.9)

Таким образом, средний КПД нагрузочного стенда равен 62 %.

7. Принципиальная электрическая схема нагрузочного стенда и описание ее работы

При включении автоматического выключателя QF1 к сети переменного тока подключаются силовая схема, схема управления и цепь обмотки возбуждения.

При нажатии кнопки SB1(пуск) запитываетя катушка контактора КM1, в силовой схеме замыкается контакты KM1, и шунтирует при помощи своего вспомогательного контакта кнопку пуск. О том, что испытательный стенд подключён к сети, информирует загоревшаяся лампа НL2. Так как лампа рассчитана на напряжение не выше 220 В, то последовательно с ней ставится балластное сопротивление, на котором падает необходимое напряжение.

Силовая часть схемы представляет собой однозонный реверсивный быстроходный преобразователь, позволяющий в широком диапазоне регулировать скорость электродвигателя с необходимой плавностью. Для ограничения токов короткого замыкания перед преобразователем установлены токоограничивающие реакторы. Настройку номинальных параметров цепи возбуждения предусмотрено нереверсивный двухфазный преобразователь.

Цепь якоря для сглаживания тока, а также для устранения высших гармоник, греющих электродвигатель, имеет достаточную индуктивность. Его индуктивность достаточная, чтобы исключить зону прерывистых токов.

В схеме предусмотрена максимально-токовая защита с помощью автоматического выключателя QF1 и предохранителей FU1 - FU16, защищающих соответственно цепи силовой, управления и обмотки возбуждения.

Обмотка возбуждения защищена реле обрыва поля (минимально-токовым реле) КА; при отсутствии тока в ОВ в схеме управления контактор КА размыкается и тем самым предотвращает включение двигателя на напряжение при отсутствии возбуждения, обесточивая катушку линейного контактора КМ1, который коммутирует всю силовую цепь.

При нажатии кнопки SB2 (стоп) разрывается цепь питания катушки контактора КМ1 и двигатель отключается от питающей сети и начнётся процесс торможения двигателя.

Схема тиристорный преобразователь- двигатель работает по принципу подчиненного регулирования с раздельным управлением.

Особенности управления:

1. Управляющие импульсы подаются одновременно на один комплект;

2. Снимать управляющие импульсы с работающего комплекта возможно только в выпрямительном режиме, а в инверторном режиме нельзя, так как произойдет опрокидывание инвертора;

3. При переключении комплекта отсчитываем паузу 10 мс. Необходимое для восстановления свойств тиристора.

В цепи якоря включен быстродействующий автомат QF2 и реактор, который служит для снижения скорости нарастания тока при опрокидывание инвертора с целью селективного отключения выключателя. Этот реактор выполняет и другие функции, например сглаживание выпрямленного тока.

Для того чтобы тиристоры не выгорали, в аварийном режиме они защищены, быстродействующими предохранителями.

Принципиальная электрическая схема нагрузочного стенда изображена ниже.

Рисунок 7.1 - Принципиальная электрическая схема нагрузочного стенда.

8. Выбор аппаратуры управления, защиты и сигнализации. Перечень элементов

В схеме нагрузочного стенда применены защиты от токов короткого замыкания, максимально-токовая, минимально-токовая, тепловая, нулевая, защита от опрокидывания инвертора, защита от перенапряжений.

8.1 Максимально-токовая и тепловая защиты

Реализуются автоматическим выключателем QF1 в силовой цепи и в цепи управления. Также автоматическим выключателем QF1 осуществляется тепловая защита, так как кроме электромагнитного расцепителя он имеет тепловой расцепитель.

Выберем автоматический выключатель QF1 и QF2.

Определим номинальный ток автоматического выключателя QF1:

,

- ток уставки максимально-токовых расцепителей автомата,

-ток уставки тепловых расцепителей.

Из каталога [Л.9] выбираем автоматический выключатель QF1 А3726Б.

Номинальные параметры:

- номинальный ток;

- ток уставки тепловых расцепителей;

-номинальное линейное напряжение.

Определим номинальный ток автоматического выключателя QF2:

;

- ток уставки максимально токовых расцепителей автомата;

-ток уставки тепловых расцепителей.

Поскольку автоматического выключателя с номинальным током 400 А нет, то выбираем ближайший из каталога [Л.9] автоматический выключатель QF2 А3795Н с номинальным током 630 А.

Номинальные параметры:

- номинальный ток;

- ток уставки тепловых расцепителей;

-номинальное линейное напряжение.

8.2 Минимально-токовая защита

Реализуются с помощью реле обрыва поля КА (минимально-токовое реле), которое включается в цепь обмотки возбуждения.

Выбор реле обрыва осуществляем по номинальному току обмотки возбуждения, рассчитанному ранее по формуле (2.5):

()

Уставка реле минимально- токового определяется так :

()

Выбираем реле минимального тока РЭВ-830.

Номинальные параметры:

- номинальный ток;

- номинальное напряжение.

8.3 Выбор силового контактора

Выбор силового контактора КМ1 осуществляем по потребляемому току преобразователя.

Выбираем по [Л.6] силовой контактор типа КТ5033БУ3.

Номинальные параметры:

- номинальное линейное напряжение питающей сети;

- номинальный ток.

=60 Вт - мощность втягивания катушки контактора.

8.4 Выбор предохранителей и кнопок в цепи управления

Для выбора предохранителей и кнопок в цепь управления предварительно посчитаем суммарный ток, потребляемый катушкой контактора и лампой сигнализации.

Ток в катушке контактора:

()(8.1)

В качестве сигнализации выбрана сигнальная лампа желтого цвета ЛС - 47

Номинальные данные:

;

;

()- ток, потребляемый лампой.(8.2)

Суммарный ток, потребляемый двумя лампами и катушкой контактора:

()(8.3)

Исходя из значения суммарного потребляемого тока выбираем кнопки управления ВК43-21-11110-54УХЛ2.

Номинальные параметры:

;

;

Плавкие предохранители предназначены для защиты от токов короткого замыкания в цепи управления.

- суммарный потребляемый ток,

-ток уставки плавкого предохранителя.

Выбираем предохранители по [Л.11] FU13 и FU14 ПР-2-5.

Номинальные параметры:

;

.

8.5 Выбор предохранителей в цепи обмотки возбуждения

(А) - ток уставки плавкого предохранителя.

Выбираем предохранители по [Л.11] FU15 и FU16 ПР-2-6

Номинальные параметры:

;

.

8.6 Выбор балластного сопротивления

Выбор балластного сопротивления производим из расчёта какое напряжение падает на нём и какую энергию он может рассеять, то есть, какова его мощность

(),(8.4)

(). (8.5)

Выбираем резистор по [Л.12] С2-23.

Номинальные параметры:

8.7 Выбор предохранителей в цепи СИФУ

Ток, потребляемый СИФУ, примерно равен одному амперу. Тогда по [Л.11] выбираем предохранители типа ПП24-15-37923-00-32 с номинальными параметрами:

- номинальный ток I_н = 15 А;

- ток плавкой вставки I_н = 2 А;

Заключение

Электропривод нагрузочного стенда для испытания двигателей внутреннего сгорания на базе «тиристорный преобразователь-двигатель» позволяет обеспечить процесс обкатки двигателя внутреннего сгорания, то есть нагрузочную диаграмму (рисунок 2). Как видно из полученных механических характеристик электродвигателя, процесс обкатки осуществляется с достаточной точностью и быстротой протекания переходных процессов. Из кривых изменения скорости, момента и тока видно, что переходные процессы протекают в течении времени от долей секунд до нескольких секунд.

Список литературы

Москаленко В.В. Электрический привод: Учебн. для электротехн. спец. техн. - М.: Высш. Шк., 1991. - 430 с

Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М., «Энергия», 1977.

Чиликин М.Г. Общий курс электропривода: учебник для вузов. - М.: «Энергия», 1971. - 432 с.

Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева и А. В. Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983 - 616 с. ил.

5. Стандарт предприятия. Проекты (работы) дипломные и курсовые. Общие требования к оформлению пояснительных записок и чертежей. СТП 1-У-НГТУ-98/НГТУ; Нижний Новгород, 1998 - 26 с.

6. Электротехнический справочник: В 4-х т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства/Под общ. ред. профессоров МЭИ (гл. ред. И.Н.Орлов) и др. - 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 712 с.: ил.

7. Чебовский О.Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. - М.:Энергия, 1985. ? 473с. ил.

8. Справочник по электрическим машинам: В 2-х т. Под ред. И.П. Копылова и Б. К. Клокова. Т. 1. ? М.:Энергоатомиздат, 1988. ? 456 с. ил.

9. Автоматические выключатели до 630 А. Выпуск 1. Номенклатурный каталог - М.: Информэлектро, 1999 - 32 с.: с табл.

10. Сглаживающие реакторы. Номенклатурный каталог.- М.: Информэлектро, 1998 - 20 с.

11. Аппараты защиты. Том 1. Предохранители быстродействующие. Часть 2. Справочник. М.: Информэлектро, 2000 - 56 с.

12. Резисторы: Справочник / Под ред. И.И. Четверткова - М.: Энергоиздат, 1991 ? 528 с.

13. Ваняев В.В, Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Электронные и преобразовательные устройства" для студентов специальностей 1804,1807,1808 всех форм обучения./НГТУ. Нижний Новгород, 2001. - 26 с.

Размещено на Allbest.ru

...