ПРОГРАММА, ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН, ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ И КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ учебная дисциплина МДК 01.01 ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА__ код, наименование специальности 13.02.11. Техническая эксплуатация и____ обслуживание электрического и элект
методическая разработка

Обособленное структурное подразделение «Перевальский техникум» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Луганской Народной Республики

«Донбасский государственный технический университет»

ПРОГРАММА,

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН,

ЗАДАНИЯ ДЛЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ И КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

учебная дисциплина  МДК 01.01   ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА__

код, наименование специальности      13.02.11. Техническая эксплуатация и____ обслуживание  электрического  и  электромеханического  оборудования        в горной промышленности____

Перевальск

2018

Рассмотрена и одобрена

цикловой комиссией    «Общетехнических и специальных дисциплин горной промышленности»

Протокол № ____   от «__» _________ 20___ г.

Разработана на основе Государственного образовательного стандарта  СПО ЛНР по специальности  13.02.11. Техническая эксплуатация  и_обслуживание  электрического  и  электромеханического  оборудования в горной промышленности

Председатель цикловой комиссии

_____________/ Ю.А.Савенко

         Подпись Ф.И.О.

Заместитель директора по учебной  работе

___________/_А.Н. Бакалина

Подпись Ф.И.О.

Составитель (автор):    Дикий Евгений Николаевич,  преподаватель

Ф.И.О.,  должность, наименование образовательного учреждения

обособленного структурного подразделения «Перевальский техникум» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Луганской Народной Республики «Донбасский государственный технический университет»

ВВЕДЕНИЕ

    В результате изучения курса «Основы электропривода» учащийся должен в производственных условиях успешно решать вопросы правильного выбора и эксплуатации привода горных машин с соблюдением правил безопасности. Для успешного усвоения предмета «Основы электропривода» учащийся должен хорошо знать ранее изучаемые предметы: «Общую электротехнику», «Техническую механику», «Электрические машины».

І.ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

   Согласно специфике заочного обучения курс предмета «Основы электропривода» изучается учащимися – заочниками самостоятельно по рекомендуемой литературе. Отдельные, более трудные, темы излагаются преподавателем в техникуме во время сессий.

     По данному предмету учащиеся должны выполнить одну домашнюю контрольную работу и представить её в учебную часть техникума для регистрации и рецензирования.

     Изучение теоретического материала ведётся в последовательности, предусмотренной программой, причём необходимо иметь в виду, что основой целью изучения теории является умение применить её для решения практических задач. Нельзя оставлять непонятных мест при изучении курса; если самому преодолеть затруднение не удаётся, необходимо обращаться за консультацией к преподавателю.

     При самостоятельном изучении теоретической части предмета «Основы электропривода» необходимо:

1. Внимательно прочитать по учебнику изучаемый материал, разобрать схемы, эскизы, уяснить принцип действия и устройство машин, механизмов и оборудования, вывод формул и смысл формулировок.
2. Составить конспект по изучаемому материалу, учиться методические указания, приведённые после каждой темы.
3. После изучения каждой темы ответить на все вопросы для самопроверки, записать вывод формул (не пользуясь учебником), а также нарисовать эскизы и отдельные элементы схем, сопоставить свои записи с соответствующим материалом учебника и установить, изучен ли материал темы в достаточной степени или требуется вторичная его проработка.
4. После усвоения теоретического материала решить задачи контрольной работы, относящиеся к данной теме.
5. Ознакомиться с изученными машинами и оборудованием на шахте.
6. Выполнить домашнюю контрольную работу, соответствующую изученному материалу.

Самое серьёзное внимание должно быть уделено решению рекомендуемых задач и примеров, а также разбору        решений типовых задач, помещенных в учебнике и в настоящих методических указаниях.

Решения задач рекомендуется вести в следующем порядке:

а) записать условие задачи, которое сопровождается чертежом или схемой;

б) после разбора условия и содержания задачи наметить путь её решения;

в) решение производить по этапам с указанием их цели;

г) выписать формулу, используемую для решения на данном этапе, дать объяснения значения символов, входящих в формулу, после чего в неё  подставить числовые значения величин – обязательно в порядке следования их в формуле;

д) указать размерности вычисляемых величин ;

е) после решения задачи обязательно нужно оценить правдоподобность полученного результата.

При ответе на теоретические вопросы следует избегать длинных рассуждений. Ответы должны кратко и конкретно выражать мысль.

Электрические схемы следует вычерчивать в условных обозначениях, согласно ГОСТ ____________ , __________________ , остальной графический материал – согласно ЕСКД.

ІІ.ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

ІІІ. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Фотиев М. М. Основы электропривода. – М: Недра, 1980. –
2. Васин В. М. Электрический привод. – М: Высшая школа,1984. – 237с.
3. Дзюбан В. С., Риман Я. С., Маслий А. К. Справочник энергетика угольной шахты. – М: Недра, 1983. – 542с.
4. Беккер Р. Г., Дегтярёва В. В., Седаков Л. В. и др. Электрооборудование и электроснабжение участка шахты. – М: Недра, 1983. – 503 с.
5. Самохин Ф. И., Маврицин А. М. Электрооборудование и  электроснабжение открытых горных работ. – М: Недра, 1979. – 399 с.
6. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. – М: Недра, 2006– 477 с.

ІV. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Введение

(2 часа)

     Содержание предмета «Основы электропривода». Его значение и роль.

     Связь предмета со смежными дисциплинами.

     Исторический обоз развития электропривода.

ЛИТЕРАТУРА

     [1, с. 3-5,9-10]; [2, с.4-5]; [3, с. 450-457];  [5, с.18-20].

Раздел 1. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Тема 1. Основные сведения  об электроприводе

(2часа)

     Определение понятия «электропривод» и элементы электропривода.

     Виды электроприводов, их достоинства и недостатки.

     Основные режимы работы электропривода.

ЛИТЕРАТУРА

[1, с. 3-5, 9-10];  [2, с.4-5]; [3, с.450-457]; [5, с.18-20].

Методические указания

     При изучении темы необходимо усвоить, из каких элементов стоит электропривод, виды электропривода (групповой, однодвигательный, многодвигательный), их достоинства и недостатки.

Необходимо также уяснить работу привода в двигательном и тормозном режимах.

Вопросы для самопроверки

Дать определение понятия «электропривод».

Какие вы знаете виды электропривода?

Из каких элементов состоит электропривод?

Что такое групповой электропривод?

Что называется однодвигательным приводом?

Что такое многодвигательный привод? Каковы его преимущества?

Какие существуют режимы электрического торможения?

Как осуществить режим генераторного торможения?

В чём сущность динамического торможения?

Как ввести двигатель в режим торможения противовключением?

Тема 2. Основные понятия о механике привода

(2 часа)

Виды нагрузок  и моментов.

Основное уравнение привода для поступательного движения.

Основное уравнение привода для вращательного движения.

Приведение статических моментов к оси вращения двигателя.

Приведение статических усилий к оси вращения двигателя.

Приведение маховых масс и моментов и моментов инерции к оси вращения двигателя.

ЛИТЕРАТУРА

[1, с. 86-91];  [2, с. 6-12].

Методические указания

     Для успешного усвоения материала учащемуся рекомендуется в этой теме выделить следующее:

     Понятие о статической и динамической нагрузках.

     Равновесие сил при поступательном движении и равновесие моментов при вращательном движении. При этом необходимо уяснить, что большинство механизмов рудничных машин совершает вращательное движение.

     Основное уравнение движения привода. Пояснить, когда может быть движение привода ускоренным, замеленным и равномерным,

в зависимости от соотношения движущегося и статического моментов.

     Приведение элементов движения привода к одной оси вращения. Приведение статических моментов к одной оси вращения, приведение моментов инерции к одной оси вращения и приведение маховых моментов. Для закрепления материала следует разобрать пример, приведённый в учебнике Фотиева М. М., с. 91.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется статической нагрузкой?
2. Что называется динамической нагрузкой?
3. Что называется движущей силой, создаваемой двигателем?
4. Что называется вращательным моментом?
5. Что такое статические силы и моменты сопротивления?
6. Что называется моментом инерции?
7. Как определяется динамический момент?
8. Написать основное уравнение движения и объяснить его элементы.
9. Как определяется приведенный статический момент?
10. Как определяется приведенный момент инерции?
11. Написать формул, по которой можно определить приведенный  маховый момент.

Тема 3. Механические характеристики электродвигателей

(14 часов)

     Механические характеристики двигателей постоянного тока: параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.

     Тормозные режимы работы двигателей постоянного тока: параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.

     Механические характеристики асинхронного двигателя.

     Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя.

     Уравнение пускового, вращающего и критического моментов. Анализ уравнений.

     Тормозной режимы работы асинхронных двигателей.

     Механическая и угловая характеристики синхронных двигателей.

     Применение синхронных двигателей в приводе рудничных установок.

     Линейные двигатели и их механические характеристики.

ЛИТЕРАТУРА

 [1, с. 6-32].

Методические указания

     При изучении материала прежде всего следует получить понятие о механической характеристике электродвигателя. Далее следует вычертить кривые абсолютно жесткой, жесткой и мягкой характеристик электродвигателей, а также совместную характеристику электродвигателя и производственного механизма. Для изучения механических характеристик различных типов электродвигателей постоянного и переменного тока следует вычертить и объяснить естественные и искусственные механические характеристики этих двигателей при различных режимах.

  Особое внимание необходимо удалить изучению механических характеристик двигателей постоянного тока с параллельным и последовательным возбуждением и двигателей переменного тока, асинхронных и синхронных. Для закрепления материала следует разобрать примеры построения механических характеристик двигателя с параллельным возбуждением и асинхронного двигателя, пользуясь учебником Фотиева М. М., с. 29-32.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется механической характеристикой производственного механизма?

2. Что называется механической характеристикой электродвигателя?

3. Какие вы знаете виды механических характеристик электродвигателей?

4. Какие характеристики называются естественными и искусственными?

5. Что представляют собой механические характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждение при двигательном и тормозном режимах?

6. Что представляют собой механические характеристики двигателя с последовательным возбуждением при различных режимах работы?

7. Что представляют собой механические характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения при двигательном и тормозном режимах?

8. Что представляют собой механические характеристики асинхронного двигателя при двигательном и тормозном режимах?

9. Привести уравнение механической характеристики асинхронного двигателя.

10. Как производится расчёт и построение естественных и искусственных характеристик асинхронных двигателей с фазным ротором?

11. Что представляют собой механическая и угловая характеристики синхронного двигателя?

Лабораторная работа №1

«Снятие механической характеристики двигателя постоянного тока»

Лабораторная работа №2

«Снятие механической характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором»

Тема 4. Пуск в ход, регулирование частоты вращения двигателей электропривода

(10 часов)

   Основные показатели регулирования частоты вращения.

   Пуск в ход двигателей постоянного тока.

   Регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока.

   Регулирование частоты вращения в электроприводе по системе Г- Д.

   Тиристорный электропривод постоянного тока.

   Пуск в ход асинхронных двигателей.

   Регулирование частоты вращения синхронных и и асинхронных двигателей с помощью тиристорных преобразователей частоты.

   Применение в электроприводе электромагнитных и электрогидравлических муфт для регулирования частоты вращения электропривода.

   Правила безопасности при работе с электрооборудованием в процессах пуска и регулирования частоты  вращения электроприводов.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

[1, с. 35-86]; [2, с. 62-88]; [3, с. 473-477]; [5, с. 20-40].

Методические указания

   При рассмотрении пуска в ход электропривода необходимо выяснить причину появления больших пусковых токов и возможных нежелательных последствий от них.

   Перед изучением пуска и торможений электродвигателей следует уяснить следующее:

1. Пуск и торможение двигателей постоянного тока с параллельным и независимым возбуждением, с последовательным и смешанным возбуждением.

  2. Пуск асинхронный и синхронных двигателей. Для изучения способов регулирования скорости вращения прежде всего следует уяснить, что относится к регулируемому и нерегулируемому электроприводу, и выяснить основные достоинства и недостатки каждого способа. Для закрепления материала рекомендуется вычертить и изучить схемы:

а) пуск электродвигателей с параллельным возбуждением;

б) пуск асинхронного двигателя  с фазным ротором;

в) регулирование скорости двигателя постоянного тока по системе генератор – двигатель (Г – Д);

г) преобразователя частоты с непосредственной связью для регулирования частоты вращения асинхронных короткозамкнутых двигателей.

Вопросы для самопроверки

    1. Пуск в ход и торможение двигателей постоянного тока с параллельным (независимым) возбуждением.

    2. Пуск в ход и торможение двигателей постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждением.

    3. Способы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

    4. Пуск асинхронных двигателей с применением дросселей насыщения.

    5. Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором.

    6. Пуск синхронных двигателей.

    7. Способы регулирования скорости вращения двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением.

    8.Способы регулирования скорости вращения двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением.

    9.Способы регулирования скорости асинхронных двигателей с фазным ротором.

    10. Способы регулирования скорости асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

    11. Регулирование скорости в электроприводе по системе генератор – двигатель (Г-Д), ТП-д-Д.

    12. Преимущества и недостатки различных способов регулирования скорости вращения двигателей постоянного тока

    13. Область применения различных типов двигателей постоянного и переменного тока.

Тема 5.Расчёт реостатов электропривода

(2 часа)

Методы расчёта пусковых резисторов.

        Графический способ расчёта пусковых и тормозных резисторов для двигателей постоянного тока параллельного возбуждения.

Графический способ расчёта пусковых и тормозных резисторов для двигателей постоянного тока последовательного возбуждения

Графические способы расчёта пусковых и тормозных резисторов для асинхронных двигателей с фазным ротором.

ЛИТЕРАТУРА

[1, с. 35-42, 46-50]; [2, с. 102-109]; [3, с. 437-438].

Методические указания

     Основной задачей при изучении этой темы является определение величин сопротивлений и протекающих по ним токов. Вначале учащийся должен ознакомиться с методами расчёта: графическим, аналитическим и графоаналитическим.

     Для закрепления материала следует разобрать примеры 4, 5, 6 в учебнике Фотиева М. М., с. 46-51.

Вопросы для самопроверки

1. Какие вы знаете способы расчёта пусковых резисторов?

2. Каково назначение пусковых резисторов при пуске двигателей?

3. Какие виды пуско – регулирующих резисторов вы знаете?

4. Как устроены жидкостные резисторы?

5. Как устроены пусковые сопротивления металлических резисторов?

6. Как рассчитать пусковое сопротивление для двигателей постоянного тока параллельного возбуждения?

7. Какие исходные данные служат для расчёта пусковых резисторов асинхронных двигателей?

8. Как производят выбор стандартных  ящиков сопротивлений?

9. Какие исходные данные необходимо знать для расчёта пусковых сопротивлений?

10. Как рассчитать сопротивления при торможении противовключением и динамическом торможении?

11. Как рассчитать пусковые сопротивления для асинхронных двигателей с фазным ротором?

12. Как рассчитать сопротивления при динамическом торможении асинхронных двигателей?

Практическое занятие №1

«Расчет пусковых и тормозных реостатов электропривода»

Тема 6. Основные понятия о переходных процессах в системе электропривода

(2часа)

        Определение понятия «переходный процесс» и причины возникновения переходных процессов.

        Влияния переходных процессов на работу электропривода.

        Время пуска и остановки привода.

        Графический метод расчёта переходных процессов.

        Потери энергии при переходных процессах.

                Способы уменьшения потерь энергии в электроприводах при переходных процессах.

ЛИТЕРАТУРА

[1, с. 92-103]; [2, с. 113-116].

Методические указания

     Чтобы усвоить материал данной темы, нужно иметь понятие о переходном процесс или переходном режиме и классификации переходных процессов. Особое место в переходных процессах занимает время пуска и остановки двигателя. Поэтому необходимо выписать формулы, по которым определяются эти величины, и проанализировать их элементы.

     Для закрепления материала следует разобрать пример 8 в учебнике Фотиева М. М., с. 96-97.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется переходным процессом электропривода?

2. Что является причиной возникновения переходных процессов?

3. Какие бывают виды переходных процессов?

4. Что называется электромеханической постоянной времени?

5. Как определяется сущность форсировки переходных процессов?

6. В чём заключается сущность форсировки переходных процессов?

7. Как определяется время остановки электропривода:

    а) со свободным выбегом?

    б) с применением тормоза?

8. В каких шахтных приводах применяется тормоз для уменьшения времени остановки?

Тема 7. Нагрузочные диаграммы электропривода

(2 часа)

        Понятие о нагрузочных диаграммах.

        Способы получения нагрузочных диаграмм.

        Способы выравнивания ударной нагрузки по валу двигателя электропривода.

ЛИТЕРАТУРА

 [1, с. 106-109]; [2, с. 119-120].

Методические указания

     Изучение этой темы следует начинать  построения диаграмм нагрузки в зависимости от времени. Особое внимание обратить на нагрузочные диаграммы горных машин и способы выравнивания ударной нагрузки на валу двигателя.

     Нагрузочные диаграммы могут задаваться усилиями на валу рабочей машины, моментом, мощностью на валу двигателя, током, потребляемым двигателем, то есть F,M,P,I=f(t).

Вопросы для самопроверки

1. Чем определяется режим работы электродвигателя?
2. Что представляют собой нагрузочные диаграммы?
3. Какими способами и как получают нагрузочные диаграммы?
4. На какие классы делятся исполнительные механизмы рудничных машин в зависимости от характера изменения статического момента?
5. Как достигается выравнивание нагрузки по валу двигателя?  

Тема 8. Основы теории нагрева и охлаждения электродвигателей. Выбор мощности двигателей

(2 часа)

        Причины нагрева электродвигателей.

        Уравнение нагрева и охлаждения. Анализ уравнения нагрева.

        Классы изоляции электрических машин.

        Режимы работы электродвигателей.

        Определение мощности электродвигателя при различных режимах работы.

ЛИТЕРАТУРА

[1, с. 109-118]; [2, с. 116-119, 122-130]; [5, с. 43-44].

Методические указания

     Первоначально учащийся должен получить понятие о нагреве и охлаждении двигателя при различных режимах работы и классах изоляции электрических двигателей по теплостойкости. Для достижения этой цели следует написать уравнения нагрева и охлаждения и проанализировать их.

     После этого моно перейти к выбору мощности электродвигателей различными методами и при различных режимах работы.

     Для закрепления материала следует разобрать пример 9 в учебнике Фотиева М. М., с. 123.

Вопросы для самопроверки

1. Вследствие каких причин происходит нагрев двигателя при работе?
2. Что представляют собой кривые нагрева и охлаждения двигателей?
3. Какие вы знаете классы изоляции?
4. Какие факторы определяют предельную (допустимую) температуру нагрева двигателей?
5. Какие предельные температуры устанавливаются ГОСТом для электрических машин?
6. Каковы режимы работы электродвигателей, установленные ГОСТом, в зависимости от характера и длительности работы?
7. Что называется продолжительным, кратковременным и повторно – кратковременным работами?
8. Что называется продолжительностью включения (ПВ)?
9. Как определяется мощность электродвигателя при продолжительном режиме работы с постоянной нагрузкой?
10. Как определяется мощность электродвигателя при продолжительном режиме работы с переменной нагрузкой?
11. Как определяется мощность электродвигателя с посторно – кратковременный нагрузкой?
12. Как определяется мощность электродвигателя с кратковременной нагрузкой?
13. Как производится проверка выбранных по мощности электродвигателей на перегрузочную способность и по условиям пуска?
14. Как производится определение мощности электродвигателей при температуре окружающей среды, отличной от стандартной ?

Тема 9. Основные принципы и схем автоматического управления электроприводом

(12 часов)

Функции, выполняемые системами автоматического уравнения электроприводом.

Условные обозначения на схемах по ГОСТ    ___________(ЕСКД).

Основные принципы автоматизации процессов управления электроприводами.

Схемы автоматического управления двигателями постоянного тока.

Схемы автоматического управления асинхронными двигателями низкого и высокого напряжения.

Схемы автоматического управления системой Г-Д.

Схемы тиристорного  электропривода постоянного и переменного тока.

Бесконтактное управления электроприводами.

Перспективы развития автоматического управления электроприводом. Программное управление электроприводом.

Правила безопасности при работе с электроприводом рудничных машин.

ЛИТЕРАТУРА

[1, с. 129-166]; [2, с. 157-187, 190-197]; [3, с. 17-24]; [4, с. 234-238]; [5, с. 20-39];   (6. с. 155-157); (7, с. 118).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

        Исследование работы схемы управления асинхронным двигателем с фазным ротором.

Методические указания

        Изучение схем управления электроприводом следует начать с разбора простейших схем по учебнику Фотиева М. М., с. 131-132.После этого следует прейти к изучению схем управления в функции времени, в функции обратной ЭДС, в функции тока. Следует разобрать 5-6 схем в учебнике Фотиева М. М., с. 133-139.

     Разбор этих схем даёт возможность ознакомиться с общими принципами автоматизации процессов управления электроприводом. Завершающим этапом изучения схем управления электроприводом является ознакомление с работой схем автоматического управления асинхронными двигателями, синхронными двигателями, электродвигателями постоянного тока. В заключение следует разобрать в работе схем бесконтактного и программного управления электроприводом.

     Материал для изучения эти схем имеется в учебнике Фотиева М. М., с. 139-146.

Вопросы для самопроверки

        1. Какие условные обозначении применяются в схемах автоматизированного релейно – контакторного управления электропривода?

        2. Каковы принципы работы схем релейно–контакторного автоматизированного управления?

        3. Что представляет собой схема релейно–контакторного управления электроприводом с асинхронным двигателем в функции времени?

        4. Что представляет собой схема релейно–контакторного управления электроприводом с асинхронным двигателем в функции тока?

        5. Что представляет собой схема релейно–контакторного управления электроприводом в функции скорости (в функции ЭДС якоря)?

        6. Что представляет собой схема автоматического пуска асинхронного двигателя в функции частоты?

        7. Какие требования предъявляются к схемам управления электроприводами?

        8. В чём заключается принцип работы блока – схемы системы программного управления?

Практическое занятие №2

«Изучение работы схем электропривода горных машин и установок»

Задание на контрольную работу

             Контрольная работа должна быть выполнена  в отдельной тетради или в альбоме формата А4.

             Объем контрольной работы примерно 8-10 листов ученической тетради.

             На титульном листе контрольной работы необходимо указать номер варианта, наименование предмета, группу, фамилию и инициалы.

     Например:

     Контрольная работа

     по основе электропривода

     учащегося ПТ ДонГТУ группы  1ГЭ – 17/з

     Иванова В. И.

             В верхнем углу указать учебный шифр. Например, 137.

             Контрольная работа содержит теоретические вопросы и задачи, номера которых определяются по таблице вариантов в зависимости от двух последних цифр учебного шифра. Например, при шифре 4137 (последние две цифры «37»).

             Перечень вопросов и задач для контрольной работы приводится в методических указаниях на с. 37-52. Контрольную работу необходимо выполнять в следующим порядке:

    - написать вопрос контрольной работы, найдя его в перечне вопросов для выполнения контрольной работы в соответствии со своим вариантом;

    - изучить данный вопрос по учебной литературе, указанной в методических указаниях, и написать ответ кратко, но в достаточно полном объёме;

    - записать следующий вопрос и т. д;

    - требуемые чертежи и схемы следует выполнять аккуратно, с соблюдением правил черчения.

             В методических указаниях приведены решения типовых задач (на с. 53-63).

     В конце работы:

    - указать перечень литературы, использованной при выполнении работы (автор, названия книги, издательство, год издания, количество страниц);

    - расписать и поставить дату выполнения работы.

             Контрольную работу учащийся должен выполнить в установленный учебным графиком срок. По получении прорецензированной работы учащийся должен выполнить указания рецензента, исправить всё отмеченные замечания.

             Контрольная работа предъявляется преподавателю при сдаче экзаменов. Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, не зачитывается и возвращается без оценки.

Перечень вопросов и задач контрольной работы

Тема 1.1

1. Определить статический момент на валу, барабана подъёмной машины, если масса поднимаемой ветви mП= 12000 кг, опускаемой ветви mоп=7000 кг, диаметр барабана машины D6=3 м, КПД барабана η6=0,95.
2. Определить динамический момент на валу рабочего механизма, если маховой момент его равен GмD2м=2000 H.m2 и угловое ускорение  0,9 рад/с2.
3. Определить вращающий момент и мощность при пуске на валу барабана маневровой лебёдки, если усилие на ободе барабана равно F=12000 H, диаметр барабана Dб=0,25 м, маховой момент на валу барабана Gб D2б=240 H.m2, частота вращения барабана 50 об/мин, время разгона tp=2c, КПД , барабана ηб=0,92.
4. Определите момент инерции на валу рабочего механизма, если статический момент Mc=1900 H.m, вращающий момент М=2000 H.m, угловое ускорение 0,8 рад/с2.
5. Определить мощность на валу рабочего механизма при пуске, если статический момент Mc=6400 H.m, момент инерции J=300 кг.м2, угловая скорость вращения вала механизма ωм=8,4 рад/с, время разгона механизма tp=8c.
6. Определить вращающий момент на валу барабана лебёдки, если усилие на ободе барабана лебёдки F=20000 H, диаметр барабана Dб=0,4 м, маховой момент барабана GбD2б=6750 H.m2, частота вращения барабана nб=30 об/мин, время разгона лебедки tr=3c, КПД барабана ηб=0,92.
7. Определить мощность на валу рабочего механизма и его угловую скорость вращения, если статический момент Мс=3000 H.m, вращающий момент M=3480 H.m, момент инерции J=160 кг.м2, время разгона механизма tp=8c.
8. Определить частоту вращения вала рабочего механизма и момент инерции, если мощность на валу Р=12 кВт, момент сопротивления Мс=1600 H*m, динамический момент Мдин=450 H.m время разгона механизма tp=4,2с.
9. Определить мощность на валу рабочего механизма, если момент сопротивления Мс=1600 H*m, угловая скорость ωм=12 Рад/с.

10. Определить статический момент на валу двигателя Мс.д    статически уравновешенной подъёмной установки, если масса полезно поднимаемого груза mп=5097 кг, диаметр барабана D6=2,6 м, КПД передачи ηб=0,9, передаточное число редуктора up=20, КПД барабана ηб=0,92.

11. Определить статический и динамический моменты на валу двигателя статически уравновешенной  подъёмной установки, если вес поднимаемого груза Gп=30000 H, скорость подъёма груза Vn=5,12 м/с, частота вращения двигателя nд=980 об/мин. Маховой момент барабана GбD2б=1200 кН.м2, маховой момент передачи, приведенный в валу двигателя GпD2п=980 Н.м2, маховой момент двигателя Gд D2д=320 H.m2, Dб=2,0м, КПД передачи ηп=0,92, КПД барабана ηб=0,9, время разгона двигателя при пуске tп=10 с.

12. Определить статический и динамический моменты на валу двигателя статически уравновешенной подъёмной установки, если масса поднимаемого груза mп=6000 кг, диаметр барабана Dб=2,0м, КПД барабана и передачи ηб=ηп=0,92, передаточное число редуктора up=20, приведенный момент инерции системы Jпр=40 кг.м2, угловая скорость вращения двигателя ωд=77 рад/с, время разгона двигателя при пуске tn=5c.

13. Определить маховой момент движущихся частей подъёмной установки, приведенный к валу двигателя, если маховой момент барабана машины и зубчатого колеса GбD2б=320 кН.m2,маховой момент ротора двигателя с зубчатым колесом GpD2p=4800 H.m2, установившаяся частота вращения nH=490 об/мин, диаметр барабана Dб=2,6 м, полезно поднимаемый груз Gп=40000 Н, передаточное число редуктора up=11,5.

14. Определить вращающий момент при пуске двигателя подъёмной машины, если поднимаемый груз Gп=90000 Н, диаметр барабана машины Dб=3,4 м, КПД передачи η1=η2=0,92, передаточные числа u1=u2=5, частота вращения двигателя nд=960 об/мин, маховой момент ротора двигателя с зубчатым колесом (z1) Gд D2д=3600 H.m2, маховой момент промежуточного вала с колесами (z2 и z3) G1D21=7600 H*m2  маховой момент барабана с зубчатым колесом (z4) GбD2б=980 кН.m2 и время разгона tp=10c c постоянным ускорением, КПД барабана подъёмной машины ηб=0,95.

15. Определить пусковой момент и мощность двигателя при пуске подъёмной машины, если вес поднимаемого груза Gп=20000 H, диаметр барабана  Dб=1,6 м, маховой момент ротора двигателя GдD2д=90 H.m2, маховой момент роторной шестерни G1D21=6 H.m2, маховой момент барабана GбD2б=45 кН.m2, маховой  момент зубчатого колеса на барабане G3D23=100 H.m2, время разгона tp=10 c, передаточное число редуктора up=20, КПД передачи и барабана ηп=ηб=0,95. Вес каната Gк=3000 Н, частота вращения двигателя nд=735 об/мин.

16.Лебёдка предназначена для перемещения врубовой машины вдоль линии очистного забоя. Определить статический момент на валу двигателя при зарубке угля, если угол падения пласта a=30 градусов, вес машины Gm=35000 H, коэффициент трения машины о почву f=0,3, КПД редуктора лебёдки ηл=0,6, диаметр барабана лебёдки Dб=0,4 м, усилие внедрения машины в уголь F=15000 H. Передаточное число 1 ступени редуктора u1=12, 2 ступени – u2=12, КПД барабана ηб=0,8.

17.Двигатель через редуктор соединён с рабочей машиной. Маховый момент двигателя GдD2д=200 Н.m2, редуктора – GpD2p=400 H.m2, рабочей машины – GmD2m=800 H.m2. Передаточное число для махового момента редуктора uр=2, машины uм=5. Продолжительность пуска tп=5с. Частота вращения двигателя nд=740 об/мин, Статистический момент на валу машины Мс.м=750 H.m, КПД общий ηоб.=0,92. Определить необходимый момент и мощность на валу двигателя в период его пуска.

18.Определить статический и динамический  моменты на валу двигателя лебёдки, если вес поднимаемого груза Gп=10000 H, скорость поднимаемого груза Vп=3,6 м/с, частота вращения двигателя nд=740 об/мин, маховый момент барабана лебёдки GбD2б=314 Н.m2, маховый момент передачи, приведенный к валу двигателя, и самого двигателя GдD2д=19,6 Н.m2, диаметр барабана лебёдки Dб=500 мм, КПД барабана ηб=0,85, КПД редуктора ηр=0,8, время разгона двигателя при пуске tп=10с.

19. Подъёмная установка поднимает по вертикали груз весом Gп=40000 Н. Определить вращающий момент на валу двигателя в период ускоренного, равномерного и замедленного движения, если известно угловое ускорение барабана угловое замедление барабана  Приведенный к валу двигателя маховый момент системы GD2пр=4200 Н.m2,передаточное число редуктора up=30, КПД редуктора ηр=0,85. Радиус барабана Rб=1,0 м, вес противовеса Gпр=10000 Н.Вес каната не учитывается.

Тема 1.2

20. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения имеет следующие параметры: Рн=25 кВт, Uн=220 В, Iн=125 А, nн=1000 об/мин, Rя=0,148 Ом. Определить, какой величины сопротивления требуется включить в цепь якоря, чтобы в режиме динамического торможения двигатель развивал скорость вращения n1=400 об/мин при токе торможения IтI=105 A. Построить естественную и реостатную механические характеристики для этого режима.

21. Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением имеет следующее параметры: Рн=25 кВт, Uн=220 В, Iн=125 А. Определить, какой величины сопротивление требуется включить в цепь якоря, чтобы в режиме противовключения  двигатель развивал скорость вращения n1=500 об/мин при токе торможения IтІ=125 A. Построить механическую характеристику двигателя в этом режиме.    

22. Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением типа П-81 имеет следующие технические данные: Рн=32 кВт, Uн=220 B, Iн=170 A, nн=1500 об/мин, ηн=86 %. Построить естественную механическую характеристику двигателя.

23. Технические данные двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением типа П-101 следующие: Pн=100 кВт, Uн=220 B, Iн=508 A, nн=1500 об/мин, КПД ηн=89,5%. Построить естественную и реостатную механические характеристики, приняв сопротивление реостата Rp=0,48 0м.

24. Пользуясь технической характеристикой асинхронного двигателя типа ЭДКОФ – 43/4, определить критическое, номинальное скольжение, номинальный, пусковой и критический моменты; пусковой ток, потребляемую из сети активную, реактивную и полную мощности, а также определить пусковой ток, критический и пусковой моменты при снижении напряжения сети в период пуска с 660 В до 528 В.

25. Пользуясь технической характеристикой асинхронного двигателя типа ВАО 82-4, при номинальном напряжении определить критическое и номинальное скольжение; номинальный, пусковой и критический моменты; пусковой ток, потребляемую из сети активную,  реактивную  и полную мощности, а также пусковой ток, критический  и пусковой моменты при снижении напряжения сети с 660 В до 528 В.

26. Пользуясь технической характеристикой асинхронного двигателя типа ЭДКОФ – 42-4, при номинальном напряжении определить номинальное и критическое скольжение; номинальный, пусковой и критический моменты; критическую скорость вращения; потребляемую из сети активную, реактивную и полную мощности, а также пусковой ток, пусковой и критические моменты при понижении напряжения до 0,8 Uн. Напряжение сети Uн=660 B.

27. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения типа П – 92 имеет следующие параметры: Pн=75 кВт, Uн=220 В, Iн=361A, nн=1500 об/ мин, ηн=89,8%. Построить скоростные и механические характеристики при Ф1=Фн, Ф2=0,9 ,Фн и Ф3=0,7 Фн.

28. Начертить и объяснить естественную и искусственные механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором.

29. Начертить и объяснить естественную и искусственные механические характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

30. Начертить и объяснить механические характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением при различных режимах работы.

31. Начертить и объяснить угловую и механическую характеристики синхронного двигателя.

32. Объяснить, каким образом двигателя параллельного возбуждения вводится в режим генераторного и динамического торможения.

Тема 2

33. Описать способы пуска, регулирования частоты вращения и торможения двигателей постоянного тока. Привести схемы включения двигателей.

34. Объяснить, в чём состоит суть регулирования скоростей вращения асинхронных двигателей изменением частоты тока статора и изменением числа пар полюсов обмотки статора. Указать преимущества и недостатки каждого из способов.

35. Начертить и описать схемы запуска асинхронных двигателей при помощи автотрансформаторов, реакторов и пусковых реостатов. Указать область применения каждого из способов пуска, их преимущества и недостатки.

36. Начертить и описать схему электропривода по системе Г – Д с ЭМУ. Указать её преимущества и недостатки.

37. Начертить и описать схему тиристорного электропривода механизма резания угольного комбайна.

38. Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением типа П-81 имеет следующие технические данные: Рн=32 кВт, Uн=220 B, Iн=170 A, nн=1500об/мин, ηн=86%. Графическим способом рассчитать сопротивление пускового резистора для форсированного пуска двигателя в четыре ступени, принимая Мmax=2 Mн.

39. Для двигателя постоянного тока параллельного возбуждения, номинальные данные которого: Pн=75 кВт, Uн=220 В, Iн=380A, nн=1000 об/мин, ηH=89,7%, определить сопротивление ступени динамического торможения при условии, что Iт.д=2,2.Ін, Ед.т=Uн.

40.Для асинхронного двигателя с фазным ротором типа BAOK 31558, данные которого: Рн=75 кВт, nн=735 об/мин, Uн=660 B, E2н=190 B, I2н=270 A и λ=2,2, определить сопротивление пускового резистора графическим способом. Значение пускового момента принять Мп=0,85 Мmax и момента переключения Мпер=1,2 Мн.

      Примечание. При решении этих задач  воспользоваться примерами 4, 6 из учебника Фотиева М. М. Электропровод рудничных машин, с. 47-49.

41. Определить время пуска электродвигателя с неизменным моментом сопротивления на валу Мс=200 Н.m, если момент инерции, приведённой к угловой скорости ротора Jпр=4 кг.м2, номинальная частота вращения двигателя nн=940 об/мин и средний пусковой момент, развиваемый двигателем Мп=320 H.m.

42. Определить время пуска двигателя лебёдки, если мощность двигателя Pн=75 кВт, маховый момент системы, приведенный к валу двигателя GD2пр=360 Н.m2, пусковой моменты соответственно равны    Мс=0,8 Мн, Мп=1,6 Мн, частота вращения двигателя nн=975 об/мин.

43. Определить время свободного выбега и время торможения двигателя с применением тормоза. если вращающий момент двигателя рабочего механизма Мн = 650 Н.m, частота вращения двигателя nн=1470 об/мин, приведенный к валу двигателя маховый момент системы GD2пр=120 Н.m2, приведенный к валу двигателя моменты сопротивления и тормоза соответственно равны Мс=250 Н.m, Mт=120 H.m.

44. Определить время пуска с неизменным вращающим моментом, развиваемым двигателем, если номинальная частота вращения двигателя nн=1465 об/мин, пусковой момент Мп=1570 Н.m, статический момент и маховой момент, приведённые к валу двигателя соответственно равны Мс=750 Н.m и GD2пр=780 Н.m2.

45. Определить время пуска электродвигателя с неизменным моментом на валу механизма Мс.м=1800 Н.m, если маховой момент механизма             GмD2м=7200 Н.m2. Передаточное число редуктора uP=10, КПД передачи ηп=0,9, угловая скорость вращения двигателя ωд=101, 57 рад/с. Пусковой момент двигателя Мn=360 Н.m.

46. Определить время пуска, свободного выбега и торможения с применением тормоза электродвигателя, если вращающий момент двигателя Мн=190 Н.m, частота вращения двигателя nн=1480 об/мин, приведенный  к валу двигателя маховsй момент системы GD2пр=170 Н.m2, диаметр тормозного шкива Dт.ш=0,4м, вес тормозного груза Gт = 260 Н, КПД тормозного шкива ηт.ш =0,9,  передачи  ηп=0,92, передаточное число для тормозного груза uт.г=5, приведенный к валу двигателя момент сопротивления Мс=210 Н.m, краткость пускового момента λ=2.

47. Определить расчётную мощность двигателя с частотой вращения nн=1470 об/мин для привода рабочего механизма, если требуемое время пуска tп=4 с, приведенный к валу двигателя маховый момент системы     GD2пр =100 Н.m2, момент сопротивления на валу двигателя Мс=0,8 Мн , пусковой момент двигателя Мп=1,8 Мн.

48. Определить маховый момент системы, приведенной к валу двигателя, если рабочий механизм приводится в движение электродвигателем Рн=6,5 кВт, с частотой вращения nн=730 об/мин, требуемое время со свободным выбегом tв=2,4c, приведенный момент сопротивления на валу двигателя Мс=0,9 Мн.

49. Определить момент инерции системы, если требуемое время  пуска tп=1,6 с, угловая скорость вращении двигателя ωн=282, 72 рад/с, мощность двигателя Рн=30 кВт, момент сопротивления на валу двигателя Мс=0,75 Мн, пусковой момент двигателя Мп=1,6 Мн.

50. Определить маховый момент и момент инерции системы, приведенные к валу двигателя мощностью Рн=12 кВт с частотой вращении nн=1470 об/мин, если требуемое время остановки двигателя, с применением тормоза, моментом Мт=20 Н.m составляет tт=2 с, момент сопротивления на валу двигателя Мс =0,9 Мн.

51. Производный механизм характеризуется следующими данными; вращающий момент двигателя Мн=520 Н.m, частота вращения двигателя nн=1460 об/мин, маховый момент механизма, приведенный к валу двигателя, и самого двигателя GD2пр=92 Н.m2, приведённый момент сопротивления механизма Мс=200 Н.m, приведённый момент тормоза Мт=100 Н.m. Необходимо определить время разгона двигателя до номинальной частоты вращения и время торможения двигателя при свободном выбеге и с применением тормоза.

Тема 3

52. Опишете способы получения нагрузочных диаграмм.

53. Укажите способы выравнивания ударной нагрузки на валу двигателя электропривода.

54. Определить мощность и выбрать двигатель серии ВАО для скреперной лебёдки, если расчетные усилия на окружности барабана при рабочем ходе F1=10000 H, t1=40 c; время паузы tп=15 c; усилие на окружности барабана при холостом ходе F2=6000 H, t2=30 c; время паузы tп=15 с, скорость груженого скрепера V1=1,27 м/с, порожнего V2=1,66 м/с, КПД передачи ηn=0,85, частота вращения двигателя nн=1460 об/мин.

55. Определить мощность двигателя и выбрать тип двигателя серии ВАО, работающего длительное время без пауз по следующему графику токов нагрузки: I1=140 A, t1=20 c; I2=100 A, t2=40 c; I3=70 A, t3 =180 c; I4=120 A, t4=20 c. Напряжение двигателя Uн=660 B, частота вращения nн=1470 об/мин, предполагаемый  коэффициент мощности соsφ=0,88 и КПД двигателя   ηд.в=90 %.

56. Определить эквивалентную мощность для выбора двигателя к механизму, работающему по графику с пятью периодами: Р1=10 кВт, t1=10 c; Р2=12 кВт, t2=12 c; Р3=11 кВт, t3=12 c; Р4=13 кВт, t4=10 c; Р5=9 кВт, t5=10 c. Циклы чередуются без пауз длительное время. Двигатель принять серии ВР с синхронной частоты вращения n1=1500 об/мин.

57. Определить мощность двигателя поршневого компрессора         4М10-100/8 и выбрать тип синхронного двигателя серии СДК2, напряжением 6 кВ и частотой вращения nн=500 об/мин, работающего по следующему графику мощностей: Р1=460 кВт, t1=200 c; Р2=560 кВт, t2=100 c; Р3=500 кВт, t3=160 c; Р4=400 кВт; t4=200 c. Циклы чередуются без пауз длительное время.

58. Производственный механизм работает в кратковременном режиме и потребляет мощность 46 кВт при частоте вращения nн=1460 об/мин. Перегрузочная способность двигателя  λ=2,2. Определить необходимую мощность и выбрать тип асинхронного двигателя серии ВАО заданной частотой вращения.

59. Определить необходимую мощность и выбрать тип асинхронного двигателя серии ВАО для привода задвижки главного водоотлива шахты, если кратковременная мощность Ркр=2,6 кВт, перегрузочная способность двигателя λ=1,7, частота вращения двигателя nн=1425 об/мин.

60. Определить эквивалентную мощность и выбрать электродвигатель переменного тока с фазным ротором для уравновешенной скиповой подъёмной установки, работающей по следующему графику нагрузки: F1=120 кH, t1=4 c; F2=180 кH, t2=8 c; F3=100 кH, t3=30 c; F4=50 кH, t4=10 c; F5=40 кH, t5= 4 c; время паузы tп=16 c . Время t1, t2 – разгон  двигателя (пуск), t4, t5 – замедлением (торможение). Максимальная скорость сосудов   Vмакс=7,35 м/с. Двигатель принять серии АКН-2 с частотой вращения    nн=295 об/мин, КПД передачи ηп=0,92.

61. Определить мощность и выбрать электродвигатель двигатель серии MTF для крановой лебёдки, работающий по графику нагрузки: Р1=12 кВт, t1=20 c; Р2=30 кВт, t2=40 c; Р3=40 кВт, t3=15 c; Р4=10 кВт, t4=10 c; tп=215 c – время паузы. Требуемая частота вращения двигателя n1=750 об/мин.

62. Определить мощность и выбрать электродвигатель переменного тока с фазным ротором для рудничного подъёма, работающего с четырьмя периодами: F1=40 кH, t1=10 c; F2=25 кH, t2=40 c; F3=6 кH, t3=10 c; t4=16 c – время паузы. Диаметр барабана подъёмной машины Dб=2,6 м, максимальная скорость сосуда Vмакс =5,0 с, передаточное число редуктора uР=20; КПД редуктора ηр=0,9.

63. Определить эквивалентную мощность асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, работающего с частотой вращения              nн=985 об/мин в длительном режиме без пауз по следующему графику моментов на валу механизма: М1=14 кН.м, t1=20 c; M218 кH.м, t2= 4 c;      М3=3 кН.м, t3=30 c. Принять двигатель серии ВАО, проверить по пуску и по перегрузочной способности, если передаточное число редуктора uр=11,5, КПД передачи ηп=0,87.

64. Определить мощность асинхронного двигателя серии ВАО, с частотой вращения nн=1480 об/мин, если он работает по следующему графику нагрузок: М1=1300 Н.м, t1=4 c; M2=900 H.м, t2=8 c; М3=600 Н.м,     t3=4 c; tп=6 c – время паузы. Принятый двигатель проверить по перегрузочной способности и по условиям пуска.

65. Определить мощность и выбрать двигатель серии MTF для крановой лебёдки, работающий по графику нагрузок: М1=300 Н.м,   t1=16 c;         М2=250 Н.м, t2=18 c; tп=50 c – время паузы; М4=200 Н.м, t4=6 c; М5=200 Н.м, t5=6 c; М6 =100 Н.м, t6=5 c; tп=50 c – время паузы. Указанные моменты приведены к частоте вращения вала двигателя nн=720 об/мин.

66.Определить мощность и выбрать двигатель типа АКН – 2 с частотой вращения nн=490 об/мин, служащий для привода механизма, работающего в повторно-кратковременном режиме по следующему графику: Р1=1000 кВт, t1=10 c; Р2=1400 кВт, t2=12 c; Р3 =800кВт,  t3=80 с; Р4=600 кВт, t4=14 c; Р5=300 кВт, t5=12 c;  общее время пауз tп=30 c.

67. Определить расчётную мощность для выбора двигателя к механизму, работающему в повторно-кратковременном режиме по следующему графику: Р1=40 кВт, t1=10 c; Р2=30 кВт, t2=20 c; Р3=20 кВт, t3=15 c; общее время пауз   tп =100 c.

68.  Определить мощность асинхронного двигателя и выбрать тип двигателя, работающего по графику: Р1=42 кВт; t1=20 c, tп=105 c - пауза; Р3=10 кВт, t3=6 c; Р4=20 кВт, t4=10 c; Р5=7 кВт, t5=15 c; tп=80 c - пауза. Номинальная частота вращения nн=730 об/мин, напряжение 660 В. Пуск двигателя осуществляется под нагрузкой. Двигатель предназначен для работы в шахте, опасной по газу и пыли.

69. Определить расчётную мощность асинхронного двигателя с фазным ротором мостового крана и выбрать двигатель серии MTF, работающего  в повторно – кратковременном режиме по следующему графику нагрузок: Р1=20 кВт, t1=15 c; Р2=10 кВт, t2=10 c; Р3=5 кВт, t3=7 c; Р4=7 кВт, t4=25 c; общее время пауз tп=150 c. Двигатель должен иметь частоту вращения   n1=750 об/мин.

70. Определить мощность асинхронного двигателя и выбрать двигатель серии ВАМП с частотой вращения nн=730 об/мин, работающего по следующему графику: Р1=5 кВт, t1=5 c; Р2=10 кВт, t2=15 c; Р3=40 кВт, t3=40 c; Р4=30 кВт, t4=20 c; Р5=45 кВт, t5=10 c; tп=250 c -  время паузы. Выбранный двигатель проверить на перегрузочную способность.

Тема 4

71. Начертить и описать схему автоматического пуска электродвигателей постоянного тока в функции времени с использованием электромагнитных реле времени.

72. Начертить и описать схему реверсивного управления электродвигателем с короткозамкнутым ротором.

73. Начертить и описать схему пуска асинхронного электродвигателя в функции тока.

74. Начертить и описать схему автоматического управления двигателя параллельного возбуждения в функции частоты вращения (противоэлектродвижущей силы).

75. Начертить и описать схему автоматического пуска асинхронного электродвигателя в функции времени с использованием маятниковых реле.

76. Начертить и описать схему автоматического управления асинхронным двигателем в функции времени (с электромагнитным реле времени) с корректировкой по току.

77. Начертить и описать схему реверсивного управления двух скоростным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором.

78. Начертить и описать схему управления синхронным электроприводом компрессора.

  Таблица вариантов

Методика решения типовых задач

        П р и м е р 1. Определить статический, динамический и вращающий моменты на валу барабана подъёмной машины, а также мощность на валу барабана подъёмной машины, а также мощность на валу барабана и момент инерции барабана, если масса поднимаемого груза mп=5000 кг,диаметр барабана машины Dб =4м,маховый момент на валу GбD2б=5000 кН.м2, частота вращения вала барабана nб=40 об/мин, время разгона барабана tр=5,3 с.

Р е ш е н и е

        Статический момент на валу барабана:

где g=9,81 м/с2 – ускорения свободного падения.

        Динамический момент на валу барабана:

        Вращающий момент на валу барабана:

M= Mc+Mдин=98100+100629=198729 H.м.

        Мощность на валу барабана при установившемся движении:

Момент инерции барабана подъёмной машины:

Динамический и вращающий моменты, мощность можно определить через угловую скорость вращения.

Динамический момент на валу барабана:

Вращающий момент на валу барабана:

М=Мс+Мдин=98100+127421

Мощность на валу барабана при установившемся движении:

П р и м е р 2. Подъёмная машина имеет следующие данные: диаметр барабана Dб=2,5 м, КПД передач и барабана η1=η2=ηб=0,92, передаточные числа u1=4; u2=5. Вес поднимаемого груза Gп=50000 H, скорость подъёма Vп=4,73 м/с. Определить статический момент на валу барабана Мс.б, и на валу двигателя Мс.д, частоту вращения двигателя и его мощность.

Р е ш е н и е

Статический момент на валу барабана:

Статический момент на валу двигателя:

Частота вращения барабана:

 об/мин .

Угловая скорость вращения барабана

Частота вращения двигателя:

nд=nбu1u2=36.4.5=720 об/мин

Угловая скорость вращения двигателя

Мощность на валу двигателя:

 кВт.

П р и м е р 3. По условиям примера 2 определить приведенный маховый момент инерции системы, если маховые моменты двигателя, промежуточного вала и барабана соответственно равны:

Gд D2д=500 H.м2;  G1D21=160 H.м2;  GбD2б=300000 Н.м2.

Р е ш е н и е

Приведенный к валу двигателя маховый момент:

G D2пр=GдD2д+G1D21

=500+10+750+788=2048 Н.м2.

        Приведенный момент инерции системы:

кг.м2.

П р и м е р 4. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения типа П – 92 характеризуется следующими данными: мощность Рн=75 кВт, напряжение Uн=200 B, ток Iн=381 A, частота вращения двигателя         nн=1500 об/мин, КПД двигателя ηн=89,5%.

        Какой величины сопротивления требуется включить в цепь якоря, чтобы двигатель работал в режиме:

1. генератора с отдачей энергии в сеть с частотой вращения

n1=1700 об/мин;

б)    динамического торможения с частотой вращения:

n2=750 об/мин;

        в)    торможения противовключением с частотой вращения;

n3=1200 об/мин.

        Величина тока якоря в момент торможения с указанными скоростями вращения во всех указанных случаях принимается Iт=320 A.

Р е ш е н и е

        1. Величина сопротивления обмотки якоря двигателя:

Rя=0,5(1-ηп) Oм.

        2.Частота вращения идеального холостого хода:

об/мин.

        3. Электродвижущая сила в генераторном режиме работы двигателя при частоте вращения n1=1700 об/мин:

  Ен=Uн-IнRя;  ;

В.

        4. Внешнее сопротивления в цепи якоря при генераторном торможении  находим из формулы :

,

        где Rpl – внешнее сопротивление в цепи якоря (сопротивление резистора);

Ом.

        5. Электродвижущая сила при динамическом торможении двигателя при частоте вращения n2=750 об/мин:

 ;

E2=(Uн-IнRя) B.

        6. Внешнее сопротивление в цепи якоря при динамическом торможении:

          Ом.

        7. Электродвижущая сила в режиме противовключения при частоте вращения n3=1200 об/мин.

E3=(Uн-IнRя) В.

        8.Внешнее сопротивление в цепи якоря при торможении противовключением:

Rp3= Ом.

        П р и м е р 5. Двигатель постоянного тока  параллельного возбуждения типа П-2 имеет следующие технические данные: Рн=25 кВт,UH=220 B, IH=132 A, nH=1500 об/мин, КПД ηн=86 процентов. Необходимо определить скорость вращения идеального холостого хода при Ф1=Фн, Ф2=0,3 Фн, Ф3=0,7ФН, а также величину тока короткого замыкания двигателя.

Р е ш е н и е

        1.Сопотивления обмотки якоря:

Rя=0,5 (1-ηH) Ом.

        2.Коэффициент «Се» ЭДС двигателя:

        3. Частота вращения идеального холостого хода:

        при Ф1=Фн, об/мин;

        при Ф2=0,8 Ф1, n02= об/мин;

        при Ф3=0,7 Ф, n03= об/мин.

        4. Величина тока короткого замыкания двигателя.

 А.

П р и м е р 6. Пользуясь технической характеристикой асинхронного двигателя типа МА36-41/6 при номинальном напряжении, определить критическое и номинальное скольжение, номинальной, пусковой и критический моменты; пусковой ток, потребляемую из сети активную, реактивную и полную мощности, а также пусковой ток, критический и пусковой моменты при снижении напряжения сети с 660 В до 528 В.

Р е ш е н и е

        Из «Справочника энергетика угольной шахты» Дзюбана В. С. и др., с. 148 выписываем техническую характеристику двигателя:

       1. Тип МА36-41/6 У5;                                        8.                                                                  

       2. Рн=55 кВт;                                                        9.

       3. UH=660 B;                                                        10.                                          

       4. IH=64 A;

       5. nH==980 об/мин;

       6. ήН=91 процентов;

       7. соs φH=0,83;

1.Номинальное скольжение двигателя:

SH= или SH=2 процентов.

где n1 – синхронная частота вращения двигателя (частота вращения магнитного по статора);

 об/мин;

f1 – стандартная частота переменного тока, f1=50 Гц;

2Р=6 – число полюсов обмотки статора.

Принимается по последней цифре в обозначении типа двигателя:

Р – число пар полюсов обмотки статора.

2. Критическое скольжение двигателя:

==0,0958,

или в проценте SK=9,58 процентов.

3. Критическая частота вращения двигателя:

SK=

nk=n1(1-Sk)=1000(1-0,0958)=904 об/мин.

4.Номинальный момент двигателя:

 Н*м

5. Пусковой момент двигателя:

Мn=2MH=2*536=1072 H*м

6. Максимальный (критический) момент двигателя

Мmax=Mk=λMH=2,5*536=1340 H*м

7. Пусковой ток двигателя:

IП=6,5 IH=6,5*64=416 A.

        8. Активная мощность, потребляемая двигателем из сети:

 кВт.

        9.Полная мощность, потребляема двигателем из сети:

 кВ*А.

        10. Реактивная мощность, потребляемая двигателем из сети:

==41 квар.

        При снижении напряжения с 660 до 528 В.

        11. Пусковой ток двигателя:

 In1=IH

        12. Пусковой момент двигателя:

  Н*м.

      13. Критический момент двигателя:

 Н*м.

П р и м е р 7.Определить время пуска двигателя скреперной лебёдки ЛС – 100 и время свободного выбега, если мощность двигателя РН=100 кВт, частота вращения двигателя nH=1450 об/мин, маховой момент системы, приведённой к валу двигателя, G D2пр=1200 Н*м2, статический момент сопротивления Мс=0,8 Мн, средний пусковой момент Мn=1,7 Mн.

Р е ш е н и е

        Время пуска двигателя определяется (с):

        Для определения значения статического и пускового моментов находим номинальный вращающий момент двигателя:

 Н*м.

Статический момент на валу двигателя:

Мс=0,8 Мн=0,8*660=528 Н*м.

        Пусковой момент двигателя:

 Н*м.

Время пуска двигателя:

Время остановки двигателя при свободном выбеге (при Мп=0).

П р и м е р 8. По условиям примера 7 определить время пуска, свободного выбега и время остановки двигателя с применением тормоза, если статический момент сопротивления Мс=420 Н*м, момент тормоза Мт=340 Н*м. Двигатель развивает пусковой момент Мn=1120 H*м.

Р е ш е н и е

        Время пуска двигателя:

        Время остановки двигателя при свободном выбеге:

        Время остановки двигателя с применением тормоза:

П р и м е р 9. Определить мощность двигателя и выбрать тип двигателя серии ВАО для привода компрессора, работающего по следующему графику токов нагрузки: I1=70 A, t1=2 c; I2=50 A, t2=10 c; I3=20 A, t3=40 C; I4=40 A, t4=30 c, напряжение 660 В, частота вращения nH=1470 об/мин, предполагаемые коэффициент мощности двигателя cosω=0,87 и КПД двигателя ήдв=90%.Циклы чередуются без пауз длительное время.

Р е ш е н и е

        Определяем эквивалентный ток:

= А.

        Эквивалентная мощность определяется:

Рэ=UHIЭ cos φήдв*10-3=*660*38*0,87*0,9*10-3=34 кВт.

        По «Справочнику энергетика угольной шахты» Дзюбана В. С. и др. выбираем двигатель типа ВАО 81-4: РН=40 кВт, IH=44 A.

При этом соблюдается условие IH=44 A>IЭ=38 А.

        П р и м е р 10. Определить расчётную мощность двигателя и выбрать мощность двигателя для привода уравновешенной подъёмной установки, работающей по следующему графику моментов: М1=17000 Н*м, t1=10 c (пуск); М2=12000 Н*м, t2=40 c; М3=7300 Н*м, t3=10 c; время паузы tп=15 с, диаметр барабана подъемной машины D5=4 м, скорость подъёма V=6,5 м/с, передаточное число редуктора UP=11,5. Выбранный двигатель проверить на перегрузочную способность.

Р е ш е н и е

        Определяем фактическую продолжительность включения двигателя:

        Так как фактическая продолжительность включения двигателя более 60%, то мощность двигателя определится как для длительного режима с переменной нагрузкой.

        Определяем эквивалентный момент сопротивления вращению за полный период:

где Ку.д, Кn – коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения соответственно во время ускоренного t1, замедленного t3 движения и во время паузы tп; Ку.д=0,5; Кn=0,25 (по данным ХЭМЗ).

Частота вращения барабана:

 об/мин.

Частота вращения двигателя:

 об/мин.

        Из «Справочника энергетика угольной шахты» Дзюбана В. С. и др., с. 113-114, принимаем ближайшую стандартную частоту вращения двигателя nH=365 об/мин.

        Эквивалентная мощность:

 кВт.

        Принимаем электродвигатель типа АКН-2-17-39-16У4:

РН=630 кВт, UH=6000 B, nH=365 об/мин, cos φH=0,78, ηH=0,933. Параметры цепи ротора:U2H=440 A; λ=2,4, GD2=16,8 кН*м2.

        Номинальный вращающий момент двигателя:

МН=9550 Н*м.

        Максимальный вращающий момент:

Ммакс,=λМн=2,4*16630=39912 Н*м.

        Проверяем двигатель на перегрузочную способность.

        Максимальный допустимый момент двигателя:

Ммакс. доп.=0,85 λМн=0,85*2,4*16630=33925 Н*м.

        Максимальный момент из условия задачи равен пусковому:

М1макс.=М1=17000 Н*м,

Ммакс.доп.=83925>M1макс.=17000 Н*м.

        Следовательно, двигатель для данных условий работы подходит.

        П р и м е р 11. Производный механизм, работающий в кратковремен-ном режиме, потребляет мощность Ркр=55 кВт при частоте вращения nH=1470 об/мин.

        Исходя из перегрузочной способности, определить необходимую мощность и выбрать тип асинхронного двигателя серии ВАО с требуемой частотой вращения.

Р е ш е н и е

Предварительно задаёмся перегрузочной способностью двигателя λ=2,2.

        Определяем необходимую расчётную мощность двигателя по заданной кратковременной:

 кВт,

где 0,75 – коэффициент, учитывающий возможные колебания напряжения. Из «Справочника энергетика угольной шахты» Дзюбана В. С. и др. выбираем двигатель типа ВАО 81-4: РН=40 кВт, имеющего λ=2,2.

        П р и м е р 12. Определить мощность двигателя клетевой уравновешен-ной подъёмной установки и выбрать тип двигателя, работающего со следующим графиком нагрузок: F1=100000 H, t1=5c; F2=40000 H, t2=40 c; F3=10000 H, t3=6 c; t4=20 c – пауза, максимальная скорость движения сосудов Vмакс.=4,97 м/с, КПД передачи ηП=0,93, передаточное число редуктора UP=11,5  и диаметр барабана Dб=3,0 м.

Р е ш е н и е

        Определяем фактическую продолжительность включения двигателя:

 *100=70%.

        Так как фактическая продолжительность включения ПВФ>60%, то расчёт мощности двигателя производится как для длительного режима с переменной нагрузкой.

        Определяем эквивалентное усилие на ободе барабана подъёмной машины (Н):

где Ку.д, Кп – коэффициенты, учитывающие ухудшения условий охлаждения во время ускоренного t1 и замедленного движения t3 Ку.д=0,5 и паузы tп Кп=0,25 (по данным ХЭМЗ).

 Н

        Определяем эквивалентную мощность:

 кВт.

        Требуемая частота вращения двигателя:

 об/мин.

        Из «Справочника энергетика угольной шахты» Дзюба В. С. и др., с. 113-114, выбраем двигатель типа АКН-2-17-23-164У4: РН=315 кВт с частотой вращения nH=365 об/мин. Соблюдается условие РН=315>РЭ=248,5 кВт.

        П р и м е р 13. Определить мощность двигателя, мостового крана, если рабочая машина приводится в движение асинхронным двигателем с фазным ротором, работающим в повторно – кратковременном режиме.

        Мощности на валу двигателя согласно графику:Р1=5 кВт, t1=12 c; Р2=10 кВт, t3=28 c. Проверить выбранный двигатель на перегрузочной способность.

Р е ш е н и е

        Определяем фактическую продолжительность включения двигателя:

        Так как фактическая продолжительность включения ПВФ меньше 60%, но больше 10%, то определение мощности двигателя производится как для повторно – кратковременного режима.

где ПВСТ.=25% - ближайшая стандартная продолжительность включения.

        Определяем эквивалентную мощность двигателя:

= кВт.

        Необходимая расчетная мощность двигателя:

 кВт.

Из приложения 1 выбираем двигатель типа MTF 312-8 мощностью Рн=13 кВт при ПВст=25%, с частотой вращения nH=695 об/мин, максимальным моментом Ммакс.=422 Н*м, GD2 =15 H*м2.

Производим проверку выбранного двигателя на перегрузочной способность.

Допустимый максимальный момент двигателя равняется:

Ммакс.дон=0,85 λ Мн=0,85 Ммакс.=0,85*422=358,7 Н*м,

Максимальный момент в рабочем цикле при Р3=20 кВт.

                                М1макс.=9550 Н*м.

                                        Ммакс.доп=358,7>Ммакс.=275 Н*м.

Следовательно, для данных условий двигатель подходит.

  Таблица вариантов

Дополнение 1

Технические данные крановых электродвигателей серии MTF

с фазным ротором на напряжение 380 В

Продолжение дополнения 1