43104

Расчёт электропривода системы Г-Д

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Номер варианта Закон изменения момента сопротивления рабочей машины Мсм Нм Момент инерции рабочей машины Jм в долях от момента инерции двигателя кгм2 Тип двигателя и способ его питания 5 250060  40 Постоянного тока от тиристорного преобразователя Примечание: Характер момента сопротивления реактивный. Предварительная мощность двигателя Предварительная мощность двигателя рассчитывается по нагрузочной диаграмме и тахограмме рабочей машины. При этом можно использовать формулу: кВт где коэффициенты учитывающие...

Русский

2013-11-03

1.29 MB

21 чел.

Федеральное агентство по образованию Р.Ф.

Пермский Государственный Политехнический Университет

Березниковский филиал

Кафедра автоматизации технологических процессов

Курсовой проект

Предмет: Электромеханические системы

Тема: Расчёт электропривода системы Г-Д

Вариант № 15

Выполнил:       студент гр. АТП-06у   Поварницын К.А.

                                                                        Проверил:                Преподаватель

Найданов А.Е.

Березники 2008г.

Задание на курсовой проект.

                                                                                                                                                                                        Таблица 1

Тахограмма механизма.

Номер варианта

t1

t2

t1

t0

з

0з.макс в % от

1/с

с

%

1

15

2

5

30

15

15

75

5

96

                                                                                                                                                                                            Таблица 2

Механические характеристики механизмов.

Номер варианта

Закон изменения момента сопротивления рабочей машины Мсм, Нм

Момент инерции рабочей машины Jм в долях от момента инерции двигателя, кгм2

Тип двигателя и способ его питания

5

2500-60||

4,0

Постоянного тока, от тиристорного преобразователя

Примечание: Характер момента сопротивления - реактивный.


  1.  Тахограмма рабочей машины

Тахограмма рабочей машины рисунок 1 строится по данным табл.1, по ней  же определяется расчетная  в %.,

где: n,- число установившихся режимов работы, их длительность и время их цикла.

     -продолжительность включения расчетная;

=    

  1.  Механическая характеристика рабочей машины

Механическая характеристика рабочей машины  рисунок 2 строится по уравнению:

Мсм=2500-60*|ω|

Мсм1=2500-60*15=1600(Н*м)

Мсм2=2500-60*2=2380(Н*м)

Мсм3=2500-60*5|=2200(Н*м)

  1.  Нагрузочная диаграмма рабочей машины

Нагрузочная диаграмма рабочей машины  рисунок 3 строится на основании ее тахограммы и механической характеристики. Для каждой из  рабочих скоростей по механической характеристике определяются моменты сопротивления. Нагрузочная диаграмма получается путем замены на тахограмме скорости соответствующим ей моментом  сопротивления.

  1.  Предварительная мощность двигателя

Предварительная мощность двигателя рассчитывается по нагрузочной диаграмме и тахограмме рабочей машины. При этом можно использовать формулу:

     (кВт)

где    - коэффициенты, учитывающие, соответственно, пульсирующий характер питающего напряжения; возможный режим ослабления магнитного потока двигателя; динамические нагрузки двигателя в переходных процессах.  

- номинальный момент механизма, Нм.

где - средний и среднеквадратичный моменты механизма, определяемые по нагрузочной диаграмме рабочей машины.

        

где n,- число установившихся режимов работы в цикле и их длительность (см. тахограмму РМ).

-основная скорость вращения механизма; по рекомендации методического указания за основную скорость была принята скорость , так как она является максимальной и применяется однозонное регулирование. Найденная расчетная мощность пересчитана на номинальную ;;

1)

2);

3);

4) ;

5)

  1.  Выбор электродвигателя и редуктора

По расчетной мощности подошли два двигателя:1)Д812(U=220В, Р=38 кВт,М=2800Нм);

2)Д812(U=440В,Р=36 кВт,М=2060Нм)

Проведем предварительный подбор редуктора для двигателя 1), для этого рассчитаем     расчетное передаточное отношение редуктора ,

где  - основная скорость вращения механизма (см. КП.4);

       -скорость вращения двигателя (см./1/-Таблица П.1);

Выбор редуктора типа ЦОН:

      1) Расчетная мощность редуктора  

где  - номинальная мощность, передаваемая с вала двигателя;

      - коэффициент режима работы (равный 1,7 при тяжелом режиме работы)

2) По таблице методических указаний при i=6,175 и   ближайшее значение мощности редуктора  =85,2 кВт. Следовательно, редуктором, допускающим при заданных условиях такую нагрузку, будет ЦОН-30.

3) По фактическому передаточному числу редуктора определяется момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя

где:  - коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей редуктора и полумуфт;

-момент инерции двигателя (см. /1/-Таблица П.2);

- момент инерции рабочей машины

(см. таблица 2);  

- номинальный КПД редуктора (см. /1/-Таблица П.11);

i=4,0- фактическое передаточное число редуктора;

Проведем предварительный подбор редуктора для двигателя 2),

для этого рассчитаем     расчетное передаточное отношение редуктора ,

где  - основная скорость вращения механизма ( см. КП.4);

       -скорость вращения двигателя (см. /1/-Таблица П.1);

Выбор редуктора типа ЦОН:

      1) Расчетная мощность редуктора  

где  - номинальная мощность, передаваемая с вала двигателя;

      - коэффициент режима работы (равный 1,7 при тяжелом режиме работы)

2) По таблице методических указаний при i=6,175 и   ближайшее значение мощности редуктора  =64,5 кВт. Следовательно, редуктором, допускающим при заданных условиях такую нагрузку, будет ЦОН-25.

3) По фактическому передаточному числу редуктора определяется момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя

где: -коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей редуктора и полумуфт;

-момент инерции двигателя (см. Таблица П.2);

- момент инерции рабочей машины

(см. таблица 2);  

- номинальный КПД редуктора (см. /1/-Таблица П.11);

i=5.5- фактическое передаточное число редуктора (см. /1/-Таблица П.12);

Редукторов требуемой мощности типов ГО, РЦ1-150А среди ряда, предложенного методическим указанием не оказалось.

Результаты предварительных  расчетов сведем в Таблицу 3:

Тип

двигателя

Рнд, кВт

ωн,

1/с

Тип редуктора

i

Д812

(U=220В)

38

58,09

7,0

ЦОН-30

85,2

4,0

78,5

0,97

9,610

Д812

(U=440В)

36

58,61

7,0

ЦОН-25

64,5

4,0

78,5

0,96

9,590

Из предложенных сочетаний «двигатель-редуктор», была выбрана пара Д812(U=440В) - ЦОМ-25, так как данная система обладает наименьшим  моментом инерции электропривода J.

В течение цикла возможны случайные кратковременные перегрузки, превышающие максимальный статистический момент в 2-2,5 раза, поэтому выбранный двигатель нужно проверить на перегрузочную способность. Если он удовлетворяет  условиям перегрузки, для него производятся все дальнейшие расчеты.

1.Рассчитаем номинальный электромагнитный момент двигателя :

Для этого:

а) Найдем ток якоря номинальный ,

где - номинальный ток двигателя;

     - номинальный ток возбуждения;

б) Найдем конструктивный коэффициент момента  (см.  /2/-стр.32),

где - число пар полюсов (см. /1/-Таблица П.2);

      -число активных проводников обмотки якоря (см. /1/-Таблица П.2);

      -число пар параллельных ветвей в обмотке якоря  (см. /1/-Таблица П.2);

в) Найдем номинальный электромагнитный момент двигателя ,(см.  /2/-стр.32),

где - конструктивный коэффициент  момента;

     -ток якоря номинальный;

     -магнитный поток (см. /1/-Таблица П.2);

2.Рассчитаем максимальный статический момент сопротивления:

Для этого рассчитаем:

а) номинальный момент на валу двигателя ,

где - номинальная мощность двигателя (см. /1/-Таблица П.1);

      - номинальная скорость вращения двигателя (см. /1/-Таблица П.1);

б) Момент холостого хода двигателя ,

где - номинальный электромагнитный момент двигателя;

      - номинальный момент на валу двигателя;

в)  Приведенный момент сопротивления рабочей машины для двигательного режима ,

где - максимальный статический момент сопротивления рабочей машины (см. КП.4.-3);

      =4,0- передаточное число редуктора (см. /1/-Таблица П.12);

       - КПД редуктора номинальный  (см. /1/-Таблица П.12);

г) Максимальный статистический момент сопротивления к валу двигателя

где - момент холостого хода двигателя;

     - Приведенный момент сопротивления рабочей машины для двигательного режима;

3.Проверим двигатель на перегрузочную способность :

Для этого рассчитаем:

а) Допустимую перегрузку по моменту ,

где  =2060Нм - максимальный   момент. (см. /1/- Таблица П. 1);

      - номинальный электромагнитный момент двигателя;

б) Фактическую перегрузку по моменту ,

где - максимальный статистический момент сопротивления к валу двигателя;

      - номинальный электромагнитный момент двигателя;

Данный двигатель удовлетворяет условиям перегрузки, так как , значит для него можно проводить дальнейшие расчеты.      

  1.  Выбор генератора и гонного двигателя

Для системы ГД расчет и выбор мощности генератора осуществляются по величине мощности и напряжению приводного двигателя, выбранного ранее. Номинальная мощность генератора определяется по условию .

1.Рассчитаем КПД двигателя 

, где

-номинальная мощность на валу двигателя (см. /1/-Таблица П.1);

-электрическая мощность двигателя;

2.Подберем генератор

По расчетной мощности и напряжению питания подошел генератор П-92 (см. /1/-Таблица П.10).

Табл.4 Технические данные генератора П-92

nН

460

980

102,6

42

0,875

В повторно-кратковременном режиме гонный двигатель генератора при остановке приводного двигателя не отключается. Поэтому генератор и его гонный двигатель  выбирают на ПВн=100%. Гонный двигатель (асинхронный короткозамкнутый ) выбирается по мощности и скорости генератора  Его мощность определяется по условию  . скорость данного двигателя должна быть равна или значительна отличаться от номинальной скорости генератора. Выбрать гонный двигатель серий 4А или АИ.

1. Подберем гонный двигатель

По расчетной мощности и скорости вращения подошел двигатель 4А250(см. /1/-Таблица П.7)

Табл.5 Технические данные двигателя 4А250

nН

380

1000

104,7

45

0,89

  1.  Тахограмма работы двигателя

Тахограмма работы двигателя с установившимися скоростями строится по тахограмме рабочей машины

Для построения тахограммы необходимо знать скорость двигателя на каждом участке работы.

:           

                               

                               

Строим тахограмму работы двигателя рисунок 4.
  1.  Определение  приведенные к валу двигателя статических моментов сопротивления рабочей машины
Скорости на валу двигателя, соответствующие статическим моментам (Мсм), определены кп.2. Отложив на графике значения момента сопротивления и скорости, строится характеристика момента сопротивления на валу двигателя, которая используется в дальнейших расчетах.
Мхх=48,62, i=4,0 (определены кп.5.)
Зависимость  показана на рисунке 5.
  1.  Способы пуска, регулирования скорости и торможение электродвигателя 
Пуск двигателя осуществляется постепенным повышением питающего напряжения, что обеспечивает соблюдение пусковых режимов и параметров питающей сети. Регулирование скорости  вращения вала двигателя производится уменьшением питающего напряжения, благодаря чему обеспечивается жесткость механических характеристик привода. Торможение привода реку-перативное, остановка привода на последнем участке цикла осуществляется свободным выбегом.
  1.  Расчет статической механической характеристики на которой работает двигатель в течении цикла

Статические механические характеристики (М) проектируемых регулируемых ЭП в первом приближении с учетом известных допущений линейны, поэтому в рамках курсового проекта рекомендуется строить их по двум точкам с координатами:

  1.  oi ; М=0 (точка идеального холостого хода);
  2.  ci ; M=Mci (точки i-го установившегося режима работы).

Координаты точек для построения статических механических характеристик двигателей определятся следующим образом:

1.Найдем ЭДС генератора, необходимую для обеспечения работы двигателя с установившейся скоростью ci при моменте сопротивления Мci:

,где

K-конструктивный коэффициент двигателя;

- скорость i-го процесса;

- сопротивление якоря двигателя (см. /1/-Таблица П.2);

- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);

- момент сопротивления i-го процесса;

а) Рассчитаем , где

- конструктивный коэффициент ЭДС (см. КП.5.-1);

-магнитный поток (см. /1/-Таблица П.2);

б)Рассчитаем ЭДС генератора для первого режима работы (; )

в) Рассчитаем ЭДС генератора для второго режима работы (; )

г) Рассчитаем ЭДС генератора для третьего режима работы (; )

2.Скорость идеального холостого хода двигателя, соответствующую этой ЭДС:

,где

-ЭДС генератора для i-го процесса;

K=-конструктивный коэффициент двигателя;

а)Рассчитаем скорость идеального холостого хода для первого процесса:

б)Рассчитаем скорость идеального холостого хода для второго процесса:

в)Рассчитаем скорость идеального холостого хода для третьего процесса:

3.Требуемый магнитный поток возбуждения генератора:

Для этого рассчитаем конструктивный коэффициент ЭДС генератора ,где

- число пар полюсов (см. /1/-Таблица П.10);

-число активных проводников обмотки якоря (см. /1/-Таблица П.10);

-число пар параллельных ветвей в обмотке якоря  (см. /1/-Таблица П.10);

а) Найдем номинальную ЭДС генератора  , где

-номинальное напряжение (см. /1/-Таблица П.10);

-номинальный ток;

- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);

б)Найдем номинальный магнитный поток

,где

-номинальная ЭДС генератора;

-  конструктивный коэффициент ЭДС генератора;

-номинальная скорость вращения вала генератора (см. /1/-Таблица П.10);

в)Найдем требуемый поток для первого режима ()

г)Найдем требуемый поток для второго режима ()

г)Найдем требуемый поток для третьего режима ()

Ток возбуждения генератора IВГ, обеспечивающий необходимую ЭДС ЕГi, находится по               кривой намагничивания выбранного генератора. При питании обмотки возбуждения от тиристорного возбудителя Rд=0, а необходимое напряжение UВГ получают изменением угла задержки открывания вентилей  возбуждения.

Для построения кривой намагничивания найдем номинальный ток возбуждения  

,где

-напряжение возбуждения номинальное (см. /1/-Таблица П.10);

-сопротивление обмотки возбуждения (см. /1/-Таблица П.10);

По данным /1/-Таблица П.9 , с использованием  и , строится кривая намагничивания генератора (рис.6) по которой определились требуемые токи возбуждения для первого и второго режимов. Все рассчитанные данные сведены в таблицу  6:

Табл.6

480,98

0,045

7,15

63,1

432,62

60

94,42

0,009

0,713

12,38

619,82

8

183,63

0.017

1,42

24,07

576,62

20

Для рассчитанной ЭДС и скорости идеального холостого хода строится соответствующая механическая характеристика (М) двигателя (см. рис.7).

Естественная механическая характеристика М(S) гонного асинхронного двигателя рассчитывается по уравнению Клосса для скольжений S=(0…1) (см. рис.8).

Рассчитаем параметры необходимые для построения кривой:

1);

2);

3);

;

;

;

;

4);

5);

  1.  Расчёт переходных процессов

Независимо от типа системы электропривода и способа формирования переходных процессов общий порядок их расчета одинаков:

  1.  на построенных статических механических характеристиках двигателя и рабочей машины находят характерные точки, определяют начальные и конечные условия переходного процесса.
  2.  рассчитывают переходные процессы, т.е. зависимости (t), M(t), I(t); 0(t), I2/(t), I1(t).
  3.  строят графики этих зависимостей.

Расчет переходных процессов в системе следует при общепринятых допущениях (при отсутствии влияния реакции якоря и вихревых токов) и без учета форсировки и переходных процессов в гонном двигателе. Однако по результатам расчета необходимо сделать вывод о целесообразности форсировки и оценить допустимое значение коэффициента форcировки . Для облегчения работы над проектом ниже приводятся основные положения этой методики. Она предполагает постоянство момента сопротивления.

1. Переходный процесс при разгоне двигателя из неподвижного состояния, который производится путем  подачи напряжения на обмотку возбуждения генератора, разбивается на три этапа. Однако, учитывая, что электромеханический переходный процесс заканчивается по окончании переходного процесса в цепи возбуждения генератора и дотягивание двигателя до установившейся скорости при постоянном потоке происходит в течение малого промежутка времени, этим временем можно пренебречь и считать, что разгон происходит в два этапа (на протекание III этапа влияет только электромеханическая постоянная времени и переходный процесс является механическим). По желанию студент может учитывать и третий этап.

На первом этапе, 0<t<t1 (рис.3), ЭДС генератора нарастает по экспоненциальному закону, но двигатель не трогается с места (при реактивном моменте сопротивления) до тех пор, пока его момент не станет равным моменту сопротивления. Поэтому . Начальная механическая характеристика на этом этапе проходит через начало координат, конечная – через точку с координатами М=Мс. Ей соответствует скорость идеального холостого хода 0.кон.I.

Разгон двигателя. Этап 1.

1.Найдем закон изменения момента

,где

- коэффициент форсировки;

-момент короткого замыкания на конечной регулировочной характеристике;

– электромагнитная постоянная времени контура возбуждения.

Для этого:

а) Найдем отношение  по кривой намагничивания генератора на начальном участке

(см. рис. 6)

б) Найдем индуктивность обмотки возбуждения , где

– число пар полюсов генератора (см./1/-Таблица П.10);

- число витков одного полюса генератора (см./1/-Таблица П.10);

 – коэффициент рассеяния при номинальном режиме;

-номинальный ток возбуждения генератора (см. КП.10.-3,г);

-номинальный магнитный поток возбуждения генератора (см. КП.10.-3,б);

в)Найдем электромагнитную постоянную времени контура возбуждения ,где

-индуктивность обмотки возбуждения;

-сопротивление обмотки возбуждения (см./1/-Таблица П.10);

г)Найдем момент короткого замыкания на конечной регулировочной характеристике

,где

– коэффициент ЭДС двигателя (см. КП.10.-1,а);

- суммарное сопротивление якорной цепи (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);

-ЭДС генератора, соответствующая этой характеристике (см. Табл.6)

д) Рассчитаем длительность первого этапа , где

-  электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

- момент короткого замыкания на конечной характеристике;

-коэффициент форсировки;

-статический момент сопротивления (см. Табл.6)

е) Подставляя данные, рассчитанные в (в, г, д) получим закон изменения момента

,где

время t меняется от  до

2. Найдем закон изменения скорости идеального холостого хода

,где

-конечная скорость идеального холостого хода (см. Табл.6);

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

-коэффициент форсировки;

,где

время t меняется от  до

Разгон двигателя. Этап 2.

На II этапе пуска двигателя (конец I этапа принимается за новое начало отсчета времени) скорость и момент двигателя изменяются по законам:

где ос, с – конечная скорость идеального холостого хода и статическое падение скорости на конечной регулировочной характеристике; с =const.

1.Рассчитаем жесткость системы

, где

- суммарное сопротивление якорной цепи при рабочей температуре (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);

–  квадрат коэффициента ЭДС двигателя (см. КП.10.-1,а);

2.Рассчитаем электромеханическую постоянную времени привода 

, где

с=0 – жесткость механической характеристики механизма;

- жесткость системы;

-момент инерции привода (см. Табл.3.)

3.Рассчитаем время второго этапа

, где

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

-время первого этапа;

Задаваясь временем t от 0 до t2, можно рассчитать кривые изменения (t), M(t), 0(t).

4.Рассчитаем статическое падение скорости

, где

- скорость и.х.х. регулировочной характеристики (см. Табл.6);

 - установившаяся скорость регулировочной характеристики (см. Табл.6);

5.Найдем законы изменения скорости и момента двигателя, для этого подставим рассчитанные данные.

,

где время процесса изменяется от  до

6.Рассчитаем максимальный момент 

, где

– начальный момент короткого замыкания (равен статическому моменту сопротивления)

7.Закон изменения и.х.х.

, где

время процесса изменяется от  до

Торможение двигателя до .

1.Найдем закон изменения скорости и.х.х. 

, где

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

-конечная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

2.Найдем время торможения

, где

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения

-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

- электромеханическая постоянная привода;

- статическое падение скорости

3.Найдем закон изменения скорости двигателя   

,где

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

-конечная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

- электромеханическая постоянная привода;

- статическое падение скорости

, где

время t меняется от  до

4.Найдем момент короткого замыкания на конечной характеристике

,где

– коэффициент ЭДС двигателя (см. КП.10.-1,а);

- суммарное сопротивление якорной цепи при рабочей температуре (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);

-ЭДС генератора, соответствующая этой характеристике (см. Табл.6)

4.Найдем закон изменения момента

, где

-момент короткого замыкания на начальной характеристике;

- момент короткого замыкания на конечной характеристике;

- электромеханическая постоянная привода;

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

-статический момент сопротивления (см. Табл.6)

время t меняется от  до

5.Найдем максимальный момент

, где

-момент короткого замыкания на начальной характеристике;

- момент короткого замыкания на конечной характеристике;

- электромеханическая постоянная привода;

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

- коэффициент форсировки;

Разгон двигателя до ω.

1.Найдем закон изменения скорости и.х.х. 

, где

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

-конечная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

где ос, с – конечная скорость идеального холостого хода и статическое падение скорости на конечной регулировочной характеристике; с =const.

2.Рассчитаем время четвёртого этапа 

, где

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

3.Рассчитаем статическое падение скорости 

, где

- скорость и.х.х. регулировочной характеристики (см. Табл.6);

 - установившаяся скорость регулировочной характеристики (см. Табл.6);

4.Найдем момент короткого замыкания на конечной характеристике

,где

– коэффициент ЭДС двигателя (см. КП.10.-1,а);

- суммарное сопротивление якорной цепи при рабочей температуре (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);

-ЭДС генератора, соответствующая этой характеристике (см. Табл.6)

5.Найдем законы изменения скорости и момента двигателя, для этого подставим рассчитанные данные.

, где

- электромеханическая постоянная привода;

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

-конечная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);

- коэффициент форсировки;

где время процесса изменяется от  до 

6.Найдем закон изменения момента

, где

-момент короткого замыкания на начальной характеристике;

- момент короткого замыкания на конечной характеристике;

- электромеханическая постоянная привода;

- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;

-статический момент сопротивления (см. Табл.6)

,

где время процесса изменяется от  до 

6.Рассчитаем максимальный момент 

, где

Остановка двигателя свободным выбегом.

При свободном выбеге расчет переходного процесса сводится к расчету времени выбега. Отличительным для свободного выбега является равенство нулю момента двигателя и совпадение с осью скоростей его механической характеристики, а динамический момент равен статическому, взятому с обратным знаком. Время свободного выбега:

где  - скорость, при которой двигатель отключается от источника питания;

– соответствующий этой скорости статический момент;

-момент инерции привода

Выводы:

1.Найдем суммарное время переходных процессов 

, где

- время первого этапа пуска двигателя;

-время перехода с первой на вторую регулировочную характеристику;

-время перехода со второй на третью регулировочную характеристику;

           -время разгона двигателя,

2.Найдем время цикла 

, где

-время работы в цикле;

- время отдыха в цикле;

-время переходных процессов в цикле;

3.Найдем быстродействие системы 

, где

- время переходных процессов в цикле;

-время цикла;

4.Найдем фактическую продолжительность включения

, где

-общее время работы;

- общее время цикла;

Быстродействие системы удовлетворяет заданию, динамический момент при пуске незначительно превышает допустимое  значение. 

  1.  Проверка двигателя на нагрев

При проверке двигателя на нагрев по методу эквивалентных величин (тока, мощности, момента) вычисленные эквивалентные ток, момент, мощность следует сравнивать с допустимыми по условиям нагрева током, моментом, мощностью, приводимыми в каталогах для номинального ПВ после пересчета их на фактическую ПВ%, найденную из нагрузочной диаграммы привода.

Проведем расчет на нагрев предварительно выбранного двигателя по методу эквивалентного момента.

Для проверки:

1.Выполним линеаризацию

построенной в отдельной системе координат кривой М(t) за цикл работы с учетом установившихся режимов стандартными фигурами – треугольник, трапеция, прямоугольник.

Определим:

2. Эквивалентный момент Мэi для каждой стандартной фигуры., при этом:

1) ;

Таким же образом рассчитаем эквивалентный момент для остальных фигур, результаты вычислений сведём в таблицу 7.

Для кривой №1

Таблица 7

t, c

М(t)

МЭΔ

МЭi*МЭi*t

0,06

941,925

702,82

29637,56727

0,25

882,184

912,22

208035,2066

0,5

784,934

834,03

347804,3683

0,75

708,35

746,97

418472,2764

1

648,414

678,60

460501,4983

1,25

601,507

625,11

488448,7276

1,5

564,795

583,25

510266,1046

1,75

536,064

550,49

530322,4914

2

513,578

524,86

550958,4341

2,25

495,98

504,80

573362,2042

2,5

482,207

489,11

598070,6493

2,75

471,429

476,83

625253,9853

3

462,993

467,22

654876,1471

3,25

456,39

459,70

686789,7025

3,5

451,223

453,81

720798,9749

Для кривой №2

Продолжение таблицы 7

t, c

М(t)

МЭΔ

МЭi*МЭi*t

0,06

189,363

423,24

10748,12306

0,25

239,349

214,84

11539,17785

0,5

322,05

281,71

39681,08196

0,75

386,777

354,91

94468,54577

1

437,434

412,36

170044,7874

1,25

477,08

457,40

261518,6848

1,5

508,107

492,67

364092,8687

1,75

532,391

520,30

473739,2883

2

551,395

541,92

587356,2389

2,25

566,269

558,85

702701,1912

2,5

577,909

572,10

818242,7868

2,75

587,02

582,47

932997,481

3

594,15

590,59

1046384,636

3,25

599,73

596,94

1158104,864

3,5

604,097

601,91

1268055,077

Для кривой №3

Продолжение таблицы 7

t, c

М(t)

МЭΔ

МЭi*МЭi*t

0,06

576,62

625,90

23505,12931

0,25

673,921

668,30

111656,0232

0,5

662,662

653,32

213411,802

0,75

643,928

636,63

303969,9855

1

629,297

623,58

388852,9644

1,25

617,847

613,37

470280,6788

1,5

608,885

605,38

549730,8402

1,75

601,872

599,13

628173,476

2

596,383

594,24

706233,5464

2,25

592,087

590,41

784305,4202

2,5

588,725

587,41

862626,2438

2,75

586,094

585,06

941325,6538

3

584,034

583,23

1020467,098

3,25

582,423

581,79

1100066,708

3,5

581,161

580,67

1180111,894

3.Коэффициенты, учитывающие ухудшение (улучшение) условий охлаждения двигателя

,  , где

  00.5–коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя во время паузы.

- скорости вращения вала двигателя (см. Табл.6);

- номинальная скорость вращения вала двигателя (см. Табл.3);

,   

4.Эквивалентный момент за цикл

,

где ti – отрезок времени, на который опирается  i-я стандартная фигура; n – число этих фигур; tпп.z-суммарное время переходных процессов за цикл; ,i – коэффициенты, учитывающие ухудшение (улучшение)условий охлаждения двигателя в переходных процессах и в статических режимах работы при ciн; ti – время работы привода в установившихся режимах (см. тахограмму двигателя).

5.Фактическую продолжительность включения

, где

-общее время работы;

- общее время цикла;

6.Коэффициенты постоянных потерь и продолжительности включения

, где

- момент холостого хода (см. КП.5-2,б);

-номинальная скорость вращения двигателя (см. Табл.3)

- сопротивление якорной цепи;

- ток якорной цепи;

 ;

7.Пересчитаем найденное значение  на номинальную продолжитель-ность включения:

8.Проверим двигатель на нагрев

 Подобранный двигатель проходит по нагреву, так как и, следовательно, он подходит для внедрения.

  1.  Определение точности поддержания скорости провода в установившемся режиме

Для построения структурной схемы электропривода двигателя постоянного тока независимого возбуждения необходимо написать уравнение динамической механической характеристики этого двигателя совместно с уравнением движения в операторной форме в предположении жестких механических связей и с учетом ЭДС управляемого преобразователя и его передаточной функции.

1) - ЭДС преобразователя (см. Табл.6);

2) -конструктивный коэффициент двигателя (см.КП.10);

3) - ЭДС двигателя (данные из Табл.6);

4) - суммарное сопротивление якорной цепи (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);

5) - электромеханическая постоянная привода (см КП.11.);

6)- ток якоря (см КП.5.)

7)- момент сопротивления к валу двигателя (см. КП.11.)

Построим структурную схему привода (рис.10)

  1.  Определение точности поддержания скорости

Точность поддержания скорости привода в установившемся режиме работы (статическая ошибка по скорости) определяется по соотношениям:

,где

1) - скорость идеального холостого хода на первой характеристике;

- статическая скорость;

2) - скорость идеального холостого хода на второй характеристике;

- статическая скорость;

3) - скорость идеального холостого хода на третьей характеристике;

- статическая скорость;

Точность поддержания хода в установившемся режиме работы привода при использовании разомкнутой системы не отвечает заданным условиям, поэтому требуется создание замкнутой системы.

КП.15. Принципиальная схема разомкнутой системы приведена на рис.11

  1.  Расчет энергетики

Проведем расчет энергетики  для спроектированной разомкнутой системы  электропривода.

Потери энергии в установившихся режимах за цикл.

1.Найдем сумму потерь мощности при номинальной скорости двигателя

, где

- номинальная мощность двигателя (см. Таблица 3);

- КПД двигателя (см.КП.6);

- номинальный момент двигателя на валу; (см. КП.5);

- потери мощности на возбуждение;

- естественная скорость и.х.х.

2.Найдем потери энергии в приводном двигателе за цикл

, где

- потери мощности на возбуждение;

-сумма потерь мощности (механических и в стали) при номинальной скорости двигателя;

- скорости и.х.х. на регулировочных характеристиках (см. Табл.6.);

- статические скорости вращения (см. Табл.6.);

- статический момент сопротивления (см. Табл.6.);

- время работы на регулировочных характеристиках (см. Табл.1.);

3.Найдем сумму потерь мощности в генераторе

, где

- номинальная мощность генератора (см. /1/-Таблица П.10);

-номинальный КПД генератора (см. /1/-Таблица П.10);

- потери на возбуждение;

 -номинальный ток генератора (см.КП.10.);

- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);

4.Найдем потери энергии в генераторе за цикл 

, где

- потери на возбуждение;

- сумма потерь мощности (механических и в стали) генератора

- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);

- ток в якорной цепи;

- время работы на регулировочных характеристиках (см. Табл.1.);

5.Найдем  потери энергии в гонном двигателе генератора:

Для этого найдем:

а) Момент холостого хода двигателя

, где

- номинальная мощность гонного двигателя (см. /1/-Таблица П.7);

- КПД гонного двигателя (см. /1/-Таблица П.7);

- номинальная скорость вращения гонного двигателя (см. рис.7);

б) Электромагнитный момент генератора

, где

- коэффициент ЭДС генератора (см. КП.10);

- магнитные потоки генератора (см. Табл.6);

- ток якоря генератора

в) Момент холостого хода генератора

, где

- мощность генератора (см. /1/- Табл. П.10);

- КПД генератора (см. /1/- Табл. П.10);

- скорость вращения генератора (см. /1/- Табл. П.10);

-номинальный ток генератора (см.КП.10.)

- коэффициент ЭДС генератора (см. КП.10);

- номинальный поток генератора (см. КП.10);

г) Найдем электромагнитный момент Двигателя.

, где

- электромагнитный момент генератора;

- момент холостого хода генератора;

- момент холостого хода двигателя;

д) Найдем потери в гонном двигателе

, где

- электромагнитный момент двигателя;

- скорость идеального холостого хода двигателя (см. /1/-Табл.П.7);

- скольжение двигателя (см. рис.8.);

-параметры схемы замещения (см. /1/-Табл.П.7);

- время работы на регулировочных характеристиках (см. Табл.1.);

6.Найдем потери энергии за цикл работы в установившихся режимах

, где

- потери в приводном двигателе;

- потери в генераторе;

- потери в гонном двигателе;

Потери энергии в переходных режимах.

Учет всех потерь энергии, имеющих место в переходных процессах (ПП) регулируемого электропривода, представляет значительные трудности. В виду малой длительности ПП энергия, затраченная на покрытие постоянных потерь (механических потерь, потерь в стали и потерь на возбуждение), мала по сравнению с переменными потерями в главных цепях двигателя. Поэтому в данном курсовом проекте предлагается учитывать только переменные потери, пренебрегая постоянными, и считая что Мс = const ( с целью упрощения расчетных выражений ).

1. Найдем потери энергии в якорной цепи при пуске

, где

- момент инерции электропривода (см. Табл.3);

– электромеханическая постоянная электропривода (см. КП.11.);

- статическое падение скорости (см. КП.11.);

- время  пуска двигателя (см. КП.11.);

– скорость идеального х.х. на начальной  характеристике (см. КП.11.);

-конечная скорость идеального холостого хода (см. Табл.6);

-статический момент сопротивления (см. Табл.6);

-скорость вращения на первой характеристике (см. Табл.6);

2.Найдем потери в генераторе при рекуперативном торможении

, где

- потери на возбуждение;

- сумма потерь мощности (механических и в стали) генератора

-номинальный ток генератора (см.КП.10.);

- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);

- время торможения (см. КП.11.);

3.Найдем потери в гонном двигателе

Для упрощения расчетов примем, что потери в гонном двигателе при рекуператив-ном торможении равны потерям в генераторе   

4.Найдем суммарные потери в ПП

, где

- потери в якорной цепи;

- потери в генераторе и гонном двигателе;

Расчет энергии, отданной в сеть в режиме рекуперативного торможения.

Энергию, отдаваемую в питающую сеть в режимах рекуперативного торможения, независимо от системы ЭП можно определить по формуле:

,

где:  – число режимов рекуперативного торможения в цикле.

–суммарные потери энергии в двигателях и преобразователях в режимах рекуперативного торможения.

где: - избыток кинетической энергии при снижении скорости ЭП от ωнач до ωкон 

Расход энергии в установившихся режимах

Энергию, затраченную двигателем на совершение полезной работы в установившихся режимах работы, рекомендуется определять по формуле              

, где

,, - моменты сопротивления (см. Табл.6);

- статические скорости вращения (см. Табл.6.);

-время вращения (см. Табл.1.);

Энергетические показатели

1.Найдем потребление энергии за цикл

, где

- расход энергии в установившихся режимах за цикл;

-потери энергии в установившихся режимах за цикл;

-потери энергии в переходных процессах;

- энергия, отданная в режиме рекуперативного торможения;

2.Найдем потребление энергии в установившемся режиме

, где

,, - моменты сопротивления (см. Табл.6);

- статические скорости вращения (см. Табл.6.);

-время вращения (см. Табл.1.);

       

 

3.Найдём суммарные потери энергии в установившемся режиме.

4.Найдем КПД привода в установившихся режимах

 

5.Найдем КПД привода

, где

- расход энергии в установившихся режимах за цикл;

-суммарные потери за цикл;

6.Найдем отношение суммарных потерь к потребляемой энергии за цикл

, где

-суммарные потери за цикл;

- потребляемая за цикл энергия;

7.Найдем потребление из сети реактивной энергии

Для этого найдем:

а) Потребляемую мощность

, где

- электромагнитный момент двигателя;

- скорость идеального холостого хода двигателя (см. /1/-Табл.П.7);

- скольжение двигателя (см. рис.8.);


Список литературы

  1.  Методические указания по выполнению курсового проекта..
  2.  М.Г.Чиликин, А.С.Сандлер. Общий курс электропривода. М.Энергоиздат. 1981г.
  3.  М.Г.Чиликин, М.М.Соколов. Основы автоматизированного электропривода. М. Энергия. 1974г.
  4.  Справочник по электрическим машинам в 2-х томах. М. Энергоатомпиздат. 1989



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53930. КВК «КРИЛАТІ ВИСЛОВИ. ФРАЗЕОЛОГІЗМИ» 76.5 KB
  Багата людина в змодельованому взутті розміром 50см з загнутим носом і Бідна людина у взутті 30см Фламінго: Раніше в Україні багаті люди носили червоні чоботи. Люди середнього достатку – жовті чоботи. А найбідніші мали чорні чоботи а то й зовсім були безчобітними. Ті хто хотіли відрізнитися від зовсім бідних носили чоботи 2 кольорів: нижня частина – чорна а халяви – червоні або жовті.
53931. КВК (математичний) у 1 класі 119.5 KB
  Якщо олівець перерізати двічіто скільки буде олівців3. Двоє білих наче сніг Одне чорне скільки всіх 3 З. Скільки дітей йшло до школи 6 хлопчиків. Скільки склянок залишилось 3 6.
53932. ГЕОГРАФІЧНИЙ КВК СЕРЕД 6-Х КЛАСІВ «ЄВРО-2012» 113.5 KB
  Присутні: учні 6х класів команди класів класні керівники члени журі Обладнання: настінна політична карта Європи переносна дошка прапори європейських державучасниць фінальної стадії чемпіонату таблиці розклади матчів символи чемпіонату Мета: розширення асоціативного навчального поля при вивченні учнями географії навчання дітей формулювати висловлювати аргументувати свої думки вмінню спілкуватися працювати в команді виховання інтересу до географії з допомогою викликання емоційного піднесення розвиток творчості і фантазії дітей...
53933. Дитячий світ – країна мрій 41 KB
  Птахи зібралися у великі зграї але не можуть відлетіти в теплі краї поки їх не покличуть лагідно. Гра Поклич лагідно пташку Ластівка ластівочка зозуля зозулька журавель журавлик шпак шпачок чапля чапелька соловей соловейко лелека лелеченька жайворонок – жайвороночок б. Гра Зайвий гриб Опеньок білий гриб мухомор лисички. Гра...
53934. КВК з математики 2 клас 49 KB
  Мета. У цікавій формі закріпити одержані знання з математики; розвивати мислення, память,вміння спілкуватись. Виховувати почуття дружби, інтерес до математики.
53935. Люби, вивчай українські пісні 30 KB
  Мета: узагальнити, перевірити та оцінити набуті знання учнів, розвивати аналітичні,логічні та творчі здібності, виховувати любов до пісні та рідного краю.
53937. Урок КВН по теме: «Многочлены» 76.5 KB
  Цель: Развить интерес к более глубокому изучению темы. В течение урока настойчиво приглашать учащихся к обмену мнениями, к критике ошибочных утверждений, к защите полученных выводов и рациональному поиску истины.
53938. Финансовое планирование. Виды планов. Содержание и последовательность разработки 28.5 KB
  Гавриловы Граня Нина Витя смотрят телевизор. Нина плачет сидя у стола. Вместе с ним кидается заплаканная Нина в дверях удерживает Витю спрашивает: Кто там Женский голос. Нина накидывает цепочку открывает дверь долго смотрит затем впускает соседку Анну Степановну.