Каталог :: Физика

Курсовая: Электропривод передвижения тали по системе ПЧ-АД

                 Министерство  образования  Республики  Беларусь                 
     

Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра: «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов»

Курсовой проект

по дисциплине «Теория электропривода» на тему «Электропривод передвижения тали по системе ПЧ-АД » Исполнитель :. Руководитель: профессор Фираго Б. И. 2002 СОДЕРЖАНИЕ 1.ОПИСАНИЕ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА................... 2.РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ ЗА ЦИКЛ................ 3.ПОСТРОЕНИЕ СКОРОСТНОЙ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ МЕХАНИЗМА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОРМОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ.. 4.ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА.................. 5.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ УПРОЩЕННОЙ СКОРОСТНОЙ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ............. 6.ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ..................... 7.РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА...... 7.1. Расчет механических характеристик.................... 7.1.1. Расчет естественной механической характеристики............ 7.1.2. Расчет искусственных механических характеристик........... 7.2. Расчет электромеханических характеристик............... 7.2.1. Расчет естественной электромеханической характеристики.......... 7.2.2. Расчет искусственных электромеханических характеристик......... 7.3. Расчет зависимости U=f(α,sA)...................... 8.ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА................ 9. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ И ПОСТРОЕНИЕ ........................ 10. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ..................... 11.РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ, РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ И ЦИКЛОВОГО КПД............................ 12.ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................. ЛИТЕРАТУРА.............................. 1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА

Механизм передвижения тали выполнен по кинематической схеме рис.1. Для передачи крутящего момента от электродвигателя к приводным колесам используется редуктор. Вал электродвигателя 1 соединен с быстроходным валом редуктора 3, муфтой, на одной половине которой установлен колодочный тормоз с электрогидротолкателем 2. Колеса 4 тележки двухребордные с цилиндрическим профилем обода. Рис. 1. Кинематическая схема механизма передвижения тали В соответствии с заданием по курсовому проекту необходимо произвести расчет электропривода передвижения тали по системе ПЧ-АД . Исходные данные к проекту: - Номинальная грузоподъемность - Масса тали - Номинальная скорость передвижения - Пониженная скорость - Длина перемещения - Диаметр ходового колеса - Диаметр цапфы - Допустимое ускорение - Продолжительность включения ПВ=25%; - Номинальный КПД передачи Цикл работы механизма: 1) перемещение номинального груза на расстояние 2 м. 2) разгрузка 3) возврат разгруженной тали в исходное состояние 4)пауза 2. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ Статическая сила для передвижения механизма по горизонтальному рельсовому пути: , (2.1) где - масса номинального груза и масса механизма без груза, кг; - коэффициент трения скольжения в подшипниках колес (обычно для подшипников качения, - для подшипников скольжения), принимаем ; - коэффициент трения качения ходовых колес (обычно , принимаем ; - коэффициент, учитывающий сопротивление от трения реборд о рельсы и трения токосъемников о троллеи (), принимаем ; - радиус ходового колеса, м; - радиус цапфы (ступицы) ходового колеса, м. Статическая сила для передвижения механизма с номинальным грузом по горизонтальному рельсовому пути: , (2.2) Статическая сила для передвижения механизма без груза по горизонтальному рельсовому пути: , (2.3) КПД передачи определяется по формуле: , (2.4) где - коэффициент, который можно принять равным 0,07-0,1, принимаем ; - коэффициент загрузки механизма, который определяется , (2.5) Тогда КПД передачи в соответствии с формулами (2.4 и 2.5): , (2.6) Статическая мощность при перемещении номинального груза: , (2.7) Статическая мощность при перемещении пустой тали: , (2.8) Принимаем Время пуска тали: (2.9) Длинна перемещения: (2.10) Время работы тали: , (2.11) где - время пуска и торможения тали Продолжительность включения: , (2.12) Исходя из формулы (2.12) время цикла: , (2.13) Суммарное время паузы: , (2.14) Суммарное время пауз разбиваем на два участка: , (2.15) Время разгрузки , (2.16) Время паузы: , (2.17) 3. ПОСТРОЕНИЕ СКОРОСТНОЙ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ МЕХАНИЗМА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ Рисунок 3.1 Диаграммы скорости и статической мощности Произведем предварительный выбор электродвигателя. Эквивалентная статическая мощность при ПВ=25% за время работы: , (3.1) Расчетная мощность для ПВ=25%: , (3.2) где - коэффициент запаса, примем . Расчетная мощность для ПВ=100%: (3.3) электродвигатель с ближайшей мощностью не подходит по перегрузочной способности, принимаем электродвигатель с мощностью 4. ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА

n0, об/мин

JДВ, кг×м3

JДВ × n02

3000

7,6×10-4

6840
1500

1,4×10-3

3150
1000

1,7×10-3

1700
Выбираем двигатель, соотношение параметров которого дает минимальное значение J ДВ × n02.Выбираем асинхронный двигатель серии 4А закрытого исполнения (IP44) на 1000 об/мин 4АA71A6У3 со следующими техническими данными: ; Параметры схемы замещения двигателя 4АA71A6У3 в относительных единицах Рассчитаем параметры электродвигателя Сопротивление фазы, Ом

(4.1)

где – номинальный фазный ток статора, А

(4.2)

Индуктивное сопротивление короткого замыкания, Ом Электромагнитная постоянная времени двигателя, с

(4.3)

с. Передаточное число редуктора

(4.4)

где D – диаметр барабана, м; nН – номинальная частота вращения, об/мин

(4.5)

об/мин; 5.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ УПРОЩЕННОЙ СКОРОСТНОЙ И

НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ

1. Радиус приведения

(5.1)

где wН – номинальная угловая скорость, рад/с

(5.2)

рад/с; м/рад. 2. Допустимое угловое ускорение на валу двигателя, рад/с2

(5.3)

где аДОП – допустимое ускорение, м/с2 рад/с2. Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя: , (5.4) где - коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей передаточного механизма ( ), принимаем . Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя при перемещении номинального груза: , (5.5) Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя при перемещении пустой тали: , (5.6) Динамический момент при перемещении номинального груза: , (5.7) Динамический момент при перемещении пустой тали: , (5.8) Допустимое угловое ускорение имеет знак плюс при пуске, а минус при торможении. Статический момент при перемещении номинального груза: , (5.9) Статический момент при перемещении пустой тали: , (5.10) Электромагнитный момент: , (5.11) Электромагнитный момент электродвигателя при разгоне электропривода и перемещении номинального груза: , (5.12) Электромагнитный момент электродвигателя при торможении электропривода и перемещении номинального груза: , (5.13) Электромагнитный момент электродвигателя при разгоне электропривода и перемещении пустой тали: , (5.14) Электромагнитный момент электродвигателя при торможении электропривода и перемещении пустой тали: , (5.15) рис.5.1.Упрощенная скоростная и нагрузочная диаграммы электропривода за цикл работы 6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ Эквивалентный момент электродвигателя за время работы, приняв ухудшение условий при пуске и торможении : (6.1) (6.2) Номинальный момент: , (6.3) Условие проверки по нагреву: , (6.4) Условие по нагреву выполняется Проверка двигателя по перегрузочной способности. , (6.5) , (6.6) - двигатель по перегрузочной способности подходит. 7. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА 7.1. Расчет механических характеристик 7.1.1. Расчет естественной механической характеристики Для расчета естественной механической характеристики при скольженьях s<s К можно воспользоваться формулой Клосса

(7.1.1.1)

где

(7.1.1.2)

(7.1.1.3)

Н×м. . Изменение скорости

(7.1.1.4)

В области скольжений удовлетворительные результаты дает формула К.А. Чекунова

(7.1.1.5)

где

(7.1.1.6)

Таблица 1

Расчет естественной механической характеристики

s

w, с-1

М, Н×м

s

w, с-1

М, Н×м

-1209,4400-17.46900,00001104,71540,0005
-0,95204,2040-18.45990,01103,67280.4950
-0,90198,9680-19.52590,02102,62560.9674
-0,85193,7320-20.66440,03101,57841.4176
-0,80188,4960-21.86640,04100,53121.8460
-0,75183,2600-23.11300,0599,48402.2533
-0,70178,0240-24.37000,0698,43682.6400
-0,65172,7880-25.58080,0797,38963.0066
-0,60167,5520-26.65860,0896,34243.3539
-0,55162,3160-27.47930,0995,29523.6825
-0,50157,0800-27.87910,1094,24803.9930
-0,45151,8440-27.66620,1193,20084.2862
-0,40146,6080-26.65380,1292,15364.5626
-0,35141,3720-24.71680,1391,10644.8231
-0,30136,1360-21.85820,1490,05925.0682
-0,25130,9000-18.24760,1589,01205.2987
-0,20125,6640-14.19730,1687,96485.5151
-0,19124,6168-13.36720,1786,91765.7181
-0,18123,5696-12.53740,1885,87045.9083
-0,17122,5224-11.71060,1984,82836.0863
-0,16121,4752-10.88970,2083,77606.2528
-0,15120,4280-10.07710,2578,54006.9303
-0,14119,3808-9.27510,3073,30407.3942
-0,13118,3336-8.48580,3568,06807.6952
-0,12117,2864-7.71140,4062,83207.8734
-0,11116,2392-6.95330,4557,59607.9594
-0,10115,1920-6.21330,5052,36007.9920
-0,09114,1448-5.49260,5547,10448.0229
-0,08113,0976-4.79230,6041,88808.0026
-0,07112,0504-4.11340,6536,65207.9466
-0,06111,0032-3.45660,7031,41607.8668
-0,05109,9560-2.82250,7526,18007.7721
-0,04108,9088-2.21140,8020,94407.6693
-0,03107,8616-1.62350,8515,70807.5629
-0,02106,8144-1.05910,9010,47207.4566
-0,01105,7672-0.51790,955,23607.3526
0104,72000107.2527
7.1.2. Расчет искусственных механических характеристик 1. При частотном управлении по закону момент, критический момент и критическое абсолютное скольжение рассчитываются по формулам, Нּм

(7.1.2.1)

(7.1.2.2)

где МК – критический момент, зависящий от закона частотного управления; sАК – критическое значение параметра абсолютного скольжения, зависящее от закона частотного управления; a - относительная частота; 2.Для данных частот находим относительные частоты

(7.1.2.3)

Относительная частота при номинальной скорости движения тали Относительная частота при пониженной скорости движения тали

,

(7.1.2.4)

(7.1.2.5)

(7.1.2.6)

(7.1.2.7) , (7.1.2.8) , (7.1.2.9) , (7.1.2.10) , (7.1.2.11) (7.1.2.12) , (7.1.2.13) (7.1.2.14)

(7.1.2.15)

(7.1.2.16)

, Н×м. 3.Искусственные механические характеристики электродвигателя При a=1

При a=0,143

Таблица 2

Расчет искусственных механических характеристик

Sa

w1, с-1

М1, Н×м

Sa

w1, с-1

М1, Н×м

-1,000209,44-8,64960,0001104,70950,0037
-0,95204.2040-8,87830,0599.48401.8168
-0,9198.9680-9.10630,1094.24803.5482
-0,85193.7320-9.32980,1589.01205.1217
-0,8188.4960-9.54430,2083.77606.4866
-0,75183.2600-9.74330,2578.54007.6173
-0,7178.0240-9.91880,3073.30408.5110
-0,65172.7880-10.06000,3568.06809.1819
-0,6167.5520-10.15350,4062.83209.6548
-0,55162.3160-10.18240,4557.59609.9594
-0,50157.0800-10.12590,552.360010.1259
-0,45151.8440-9.95940,5547.124010.1824
-0,40146.6080-9.65480,6041.888010.1535
-0,35141.3720-9.18190,6536.652010.0600
-0,30136.1360-8.51100,7031.41609.9188
-0,25130.9000-7.61730,7526.18009.7433
-0,2125.6640-6.48660,8020.94409.5443
-0,15120.4280-5.12170,8515.70809.3298
-0,1115.1920-3.54820,910.47209.1063
-0,05109.9560-1.81680,955.23608.8783
-0,0001104,7305-0,0037108.6496

Sa

w2, с-1

М2, Н×м

Sa

w2, с-1

М2, Н×м

-1,000119.6950-8.64960,000114,96450,0037
-0,95114.4590-8.87830,059.73901.8168
-0,9109.2230-9.10630,104.50303.5482
-0,85103.9870-9.32980,15-0.73305.1217
-0,898.7510-9.54430,20-5.96906.4866
-0,7593.5150-9.74330,25-11.20507.6173
-0,788.2790-9.91880,30-16.44108.5110
-0,6583.0430-10.06000,35-21.67709.1819
-0,677.8070-10.15350,40-26.91309.6548
-0,5572.5710-10.18240,45-32.14909.9594
-0,5067.3350-10.12590,5-37.385010.1259
-0,4562.0990-9.95940,55-42.621010.1824
-0,4056.8630-9.65480,60-47.857010.1535
-0,3551.6270-9.18190,65-53.093010.0600
-0,3046.3910-8.51100,70-58.32909.9188
-0,2541.1550-7.61730,75-63.56509.7433
-0,235.9190-6.48660,80-68.80109.5443
-0,1530.6830-5.12170,85-74.03709.3298
-0,125.4470-3.54820,9-79.27309.1063
-0,0520.2110-1.81680,95-84.50908.8783
-0,000114,9854-0,00371-89.74508.6496
Рис.7.1 Механические характеристики электродвигателя a – естественная характеристика; b – искусственная характеристика при , c – искусственная характеристика при 7.2. Расчет электромеханических характеристик 7.2.1. Расчет естественной электромеханической характеристики Для расчета естественной электромеханической характеристики воспользуемся формулами

(7.2.1.1)

(7.2.1.2)

(7.2.1.3)

(7.2.1.4)

Таблица 3 Расчет естественной электромеханической характеристики

s

w, с-1

Rв, Ом

Xв, Ом

I, А

-1209,4400-20.553726.99346.4844
-0,95204,2040-21.611127.21896.3300
-0,90198,9680-22.781627.48236.1630
-0,85193,7320-24.084227.79285.9821
-0,80188,4960-25.542128.16195.7865
-0,75183,2600-27.184128.60565.5750
-0,70178,0240-29.046729.14495.3466
-0,65172,7880-31.176029.80945.1004
-0,60167,5520-33.631730.64064.8355
-0,55162,3160-36.491531.69834.5514
-0,50157,0800-39.858433.07184.2477
-0,45151,8440-43.870234.89783.9245
-0,40146,6080-48.712937.39373.5825
-0,35141,3720-54.636840.92003.2229
-0,30136,1360-61.967746.10362.8484
-0,25130,9000-71.078354.09212.4631
-0,20125,6640-82.169667.09242.0739
-0,19124,6168-84.586370.62081.9965
-0,18123,5696-87.036874.56061.9196
-0,17122,5225-89.493378.96751.8433
-0,16121,4752-91.916883.90401.7677
-0,15120,4280-94.253389.43921.6932
-0,14119,3808-96.429695.64761.6198
-0,13118,3336-98.3474102.60671.5479
-0,12117,2864-99.8765110.39301.4778
-0,11116,2392-100.8480119.07421.4099
-0,10115,1920-101.0462128.69711.3445
-0,09114,1448-100.2036139.27021.2823
-0,08113,0976-98.0002150.73911.2236
-0,07112,0504-94.0724162.95381.1692
-0,06111,0032-88.0386175.63381.1198
-0,05109,9560-79.5469188.33541.0761
-0,04108,9088-68.3493200.43761.0389
-0,03107,8616-54.3943211.16501.0089
-0,02106,8144-37.9179219.66670.9869
-0,01105,7672-19.4927225.15070.9735
-0,00001104,7210-0.0197227.04800.9690
0,00001104,71900.0197227.04800.9690
0,01103,672819.4927225.15070.9735
0,02102,625637.9179219.66670.9869
0,03101,578454.3943211.16501.0089
0,04100,531268.3493200.43761.0389
0,0599,484079.5469188.33541.0761
0,0698,436888.0386175.63381.1198
0,0797,389694.0724162.95381.1692
0,0896,342498.0002150.73911.2236
0,0995,2952100.2036139.27021.2823
0,1094,2480101.0462128.69711.3445
0,1193,2008100.8480119.07421.4099
0,1292,153699.8765110.39301.4778
0,1391,106498.3474102.60671.5479
0,1490,059296.429695.64761.6198
0,1589,012094.253389.43921.6932
0,1687,964891.916883.90401.7677
0,1786,917689.493378.96751.8433
0,1885,870487.036874.56061.9196
0,1984,823284.586370.62081.9965
0,2083,776082.169667.09242.0739
0,2578,540071.078354.09212.4631
0,3073,304061.967746.10362.8484
0,3568,068054.636840.92003.2229
0,4062,832048.712937.39373.5825
0,4557,596043.870234.89783.9245
0,5052,360039.858433.07184.2477
0,5547,124036.491531.69834.5514
0,6041,888033.631730.64064.8355
0,6536,652031.176029.80945.1004
0,7031,416029.046729.14495.3466
0,7526,180027.184128.60565.5750
0,8020,944025.542128.16195.7865
0,8515,708024.084227.79285.9821
0,9010,472022.781627.48236.1630
0,955,236021.611127.21896.3300
1020.553726.99346.4844
7.2.2. Расчет искусственных электромеханических характеристик Для расчета искусственных электромеханических характеристик воспользуемся формулами при частотном управлении по закону

(7.2.2.1)

(7.2.2.2)

(7.2.2.3)

(7.2.2.4)

При a=1

При a=0,143

Таблица 4 Расчет искусственных электромеханических характеристик

s

w1, с-1

Rв, Ом

Xв, Ом

I, А

-1209,4400-20.553726.99343.8325
-0,95204,2040-21.611127.21893.7867
-0,90198,9680-22.781627.48233.7352
-0,85193,7320-24.084227.79283.6771
-0,80188,4960-25.542128.16193.6115
-0,75183,2600-27.184128.60563.5371
-0,70178,0240-29.046729.14493.4525
-0,65172,7880-31.176029.80943.3562
-0,60167,5520-33.631730.64063.2463
-0,55162,3160-36.491531.69833.1210
-0,50157,0800-39.858433.07182.9780
-0,45151,8440-43.870234.89782.8152
-0,40146,6080-48.712937.39372.6304
-0,35141,3720-54.636840.92002.4222
-0,30136,1360-61.967746.10362.1898
-0,25130,9000-71.078354.09211.9343
-0,20125,6640-82.169667.09241.6602
-0,15120,4280-94.253389.43921.3774
-0,10115,1920-101.0462128.69711.1073
-0,05109,9560-79.5469188.33540.8930
-0,04108,9088-68.3493200.43760.8629
-0,03107,8616-54.3943211.16500.8387
-0,02106,8144-37.9179219.66670.8208
-0,01105,7672-19.4927225.15070.8099
-0,00001104,7210-0.0197227.04800.8062
0,00001104,71900.0197227.04800.8062
0,01103,672819.4927225.15070.8099
0,02102,625637.9179219.66670.8208
0,03101,578454.3943211.16500.8387
0,04100,531268.3493200.43760.8629
0,0599,484079.5469188.33540.8930
0,1094,2480101.0462128.69711.1073
0,1589,012094.253389.43921.3774
0,2083,776082.169667.09241.6602
0,2578,540071.078354.09211.9343
0,3073,304061.967746.10362.1898
0,3568,068054.636840.92002.4222
0,4062,832048.712937.39372.6304
0,4557,596043.870234.89782.8152
0,5052,360039.858433.07182.9780
0,5547,124036.491531.69833.1210
0,6041,888033.631730.64063.2463
0,6536,652031.176029.80943.3562
0,7031,416029.046729.14493.4525
0,7526,180027.184128.60563.5371
0,8020,944025.542128.16193.6115
0,8515,708024.084227.79283.6771
0,9010,472022.781627.48233.7352
0,955,236021.611127.21893.7867
1,00020.553726.99343.8325

s

w2, с-1

Rв, Ом

Xв, Ом

I, А

-1119.6950-20.553726.99343.8325
-0,95114.4590-21.611127.21893.7867
-0,90109.2230-22.781627.48233.7352
-0,85103.9870-24.084227.79283.6771
-0,8098.7510-25.542128.16193.6115
-0,7593.5150-27.184128.60563.5371
-0,7088.2790-29.046729.14493.4525
-0,6583.0430-31.176029.80943.3562
-0,6077.8070-33.631730.64063.2463
-0,5572.5710-36.491531.69833.1210
-0,5067.3350-39.858433.07182.9780
-0,4562.0990-43.870234.89782.8152
-0,4056.8630-48.712937.39372.6304
-0,3551.6270-54.636840.92002.4222
-0,3046.3910-61.967746.10362.1898
-0,2541.1550-71.078354.09211.9343
-0,2035.9190-82.169667.09241.6602
-0,1530.6830-94.253389.43921.3774
-0,1025.4470-101.0462128.69711.1073
-0,0520.2110-79.5469188.33540.8930
-0,0419.1638-68.3493200.43760.8629
-0,0318.1166-54.3943211.16500.8387
-0,0217.0694-37.9179219.66670.8208
-0,0116.0222-19.4927225.15070.8099
-0,0000114.9760-0.0197227.04800.8062
0,0000114.97390.0197227.04800.8062
0,0113.9278-19.4927225.15070.8099
0,0212.8806-37.9179219.66670.8208
0,0311.8334-54.3943211.16500.8387
0,0410.7862-68.3493200.43760.8629
0,059.7390-79.5469188.33540.8930
0,104.5030-101.0462128.69711.1073
0,15-0.7330-94.253389.43921.3774
0,20-5.9690-82.169667.09241.6602
0,25-11.2050-71.078354.09211.9343
0,30-16.4410-61.967746.10362.1898
0,35-21.6770-54.636840.92002.4222
0,40-26.9130-48.712937.39372.6304
0,45-32.1490-43.870234.89782.8152
0,50-37.3850-39.858433.07182.9780
0,55-42.6210-36.491531.69833.1210
0,60-47.8570-33.631730.64063.2463
0,6553.0930-31.176029.80943.3562
0,70-58.3290-29.046729.14493.4525
0,75-63.5650-27.184128.60563.5371
0,80-68.8010-25.542128.16193.6115
0,85-74.0370-24.084227.79283.6771
0,90-79.2730-22.781627.48233.7352
0,95-84.5090-21.611127.21893.7867
1,00-89.7450-20.553726.99343.8325
Рис.7.2 Электромеханические характеристики электродвигателя a – естественная характеристика; b – искусственная характеристика при ; c – искусственная характеристика при 7.3. Расчет зависимости U=f(α,sA) Для каждого значения α, чтобы поддерживался принятый закон частотного управления , необходимо к статору двигателя подводить напряжение

(7.3.1)

где

(7.3.2)

(7.3.3)

При номинальной скорости движения тали ; . При пониженной скорости движения тали; .

(7.3.4)

(7.3.5)

(7.3.6)

При номинальной скорости движения тали При пониженной скорости движения тали; Напряжение, подводимое к статору двигателя при номинальной скорости движения тали Напряжение, подводимое к статору двигателя при пониженной скорости движения тали Рис.7.3.1 Зависимость U=f(α,sA) при Рис.7.3.2 Зависимость U=f(α,sA) при 8.ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Регулирование скорости в асинхронном электродвигателе осуществляется с помощью частоты. Для этих целей применяется частотный преобразователь. Его выбирают по номинальной мощности PН = 0,37 кВт. Из справочника немецкой фирмы SIEMENS выбираем частотный преобразователь серии MICRO MASTER MM37 со следующими характеристиками: Pпреобр = 0,37 кВт; Iвхн =2 А; Iвыхн =2,3 А; U = (23015%) В; f = 50/60 Гц; Габариты: 138х154х125 (мм); Масса – 2,2 кг. 9. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ И ПОСТРОЕНИЕ В проекте переходные процессы рассчитываются за цикл нагрузочной диаграммы. В системе ПЧ–АД имеет место плавное изменение управляющего воздействия. При плавном изменении управляющего воздействия можно не учитывать электромагнитные явления и переходный процесс рассчитывать как механический. Угловая скорость задается по закону

(9.1.1)

где ε0 – заданное угловое ускорение (замедление);

(9.1.2)

– заданная скорость при t=0. Скорость двигателя в этом случае будет определяться выражением

(9.1.3)

где – статическое падение скорости

(9.1.4)

β – модуль жесткости механической характеристики

(9.1.5)

ТМ – электромеханическая постоянная времени электропривода

(9.1.6)

J – суммарный момент инерции электропривода; ωНАЧ – начальная угловая скорость двигателя;

(9.1.7)

Электромагнитный момент двигателя

(9.1.8)

где МНАЧ – начальное значение электромагнитного момента двигателя. Потери мощности двигателя : DP = DPпост + DPпер = DPст + DPмх + DPпер , (9.1.9) где DPпер = DPпер 1 + DPпер 2 = М(t)×Dw(t)(1+R1/R'2), (9.1.10) Dw(t) = w0(t)- w(t), (9.1.11) DPст = DPст.ном×a1,3 , (9.1.12) DPмх = DPмх.ном ×a2 (9.1.13) При a=1 При a=0,143 DPст =11,473Вт , DPст = 0,92 Вт , DPмх =21,513 Вт, DPмх = 0,44Вт DPпер =33+М(t)×Dw(t)×2,133, DPпер =1,36+М(t)×Dw(t)×2,133, 9.1 Расчет переходный процессов электропривода при пуске и торможении с грузом Нּмּс/рад; рад/с; с; рад/с. Время разгона по характеристике, соответствующей номинальной частоте: с. Время задержки движения : c . Время перехода на пониженную скорость: с. Время остановки: с. Пуск. 1.На интервале tз ³ t ³0 ; 0,44³ t ³ 0 2.На интервале t0 ³ t ³ tз ; 3,73 ³ t ³ 0,44 ; где t’ = t - tз , 3.На интервале t0 + 3Tм ³ t ³ t0 ; 4,165 ³ t ³ 3,73 ; где t’’ = t- t0 . Торможение. До пониженной скорости. 4.На интервале tпон ³ t ³0 , где с. 5.На интервале tпон + 3Tм ³ t’ ³ tпон ; где t’=t- tпон 6.Работа на пониженной скорости на интервале t12 ³ t’’’ ³ tпон + 3Tм ; tпон1=1 c. , где t’’’=t - tпон + 3Tм ; t12= tпон + 3Tм+tпон1 7.Торможение до нуля. На интервале t12+ tост ³ t’ ³ t12 где t’=t - t12 Таблица 5 Переходной процесс пуска с грузом
t, c

, рад/с

M, Нּм

DP(t)
Первый участок
00033
0.100.982838.8864
0.201.965656.5458
0.302.948485.9780
0.403.9312127.1831
0.4404.3243146.9616
Второй участок
0.4404.3520148.3854
0.84007.41435.6876230.1118
1.240018.40445.7723236.0245
1.640029.62105.7776236.4022
2.040040.85215.7780236.4261
2.440052.08405.7780236.4277
2.840063.31605.7780236.4278
3.240074.54805.7780236.4277
3.640085.78005.7780236.4278
3.730088.30725.7780236.4278
Третий участок
3.730088.21405.7780236.4278
3.830090.24495.0675189.4612
3.930091.26394.7110168.2148
4.030091.77514.5321158.1384
4.130092.03174.4424153.2295
4.165092.08714.4230152.1823
Рис.9.1.1 Зависимость при пуске Рис.9.1.2 Зависимость при пуске Рис.9.1.3 Зависимость DP(t) при пуске Таблица 6 Переходной процесс торможения с грузом
t, c

, рад/с

M, Нּм

DP(t)
Первый участок
092.29004.3520148.3854
0.300087.42713.106191.7595
0.600079.45302.948885.9531
0.900071.08582.928985.2412
1.200062.66902.926485.1516
1.500054.24592.926085.1403
1.800045.82202.926085.1388
2.100037.39802.926085.1387
2.400028.97402.926085.1386
2.700020.55002.926085.1386
312.12602.926085.1386
3.20006.51002.926085.1386
Второй участок
3.20006.60602.926085.1386
3.30004.57513.6365113.5520
3.40003.55613.9930130.1275
3.50003.04494.1719139.0281
3.60002.78834.2616143.6409
3.63502.73294.2810144.6500
Третий участок
3.63502.53004.352099.8321
4.07002.53004.352099.8321
Четвертый участок
4.07002.53004.352099.8321
4.12002.31483.936182.1258
4.17001.75293.641567.4637
4.22000.94533.432854.9232
4.26800.00583.290044.2384
Рис.9.1.4 Зависимость при торможении Рис.9.1.5 Зависимость при торможении Рис.9.1.6 Зависимость DP(t) при торможении 9.2 Расчет переходный процессов электропривода при пуске и торможении без груза Нּмּс/рад; рад/с; с; рад/с. Время разгона по характеристике, соответствующей номинальной частоте: с. Время задержки движения : c . Пуск. 1.На интервале tз ³ t ³0 ; 0,136³ t ³ 0 2.На интервале t0 ³ t ³ tз ; 3,73 ³ t ³ 0,136 ; где t’ = t - tз , 3.На интервале t0 + 3Tм ³ t ³ t0 ; 3,85³ t ³ 3,73 ; где t’’ = t- t0 . Торможение до пониженной скорости. 4.На интервале tпон ³ t ³0 , где tпон = 3,2 с. 5.На интервале tпон + 3Tм ³ t’ ³ tпон ; где t’=t- tпон 6.Работа на пониженной скорости на интервале t12 ³ t’’’ ³ tпон + 3Tм ; tпон1=1 c. , где t’’’=t - tпон + 3Tм ; t12= tпон + 3Tм+tпон1 7.Торможение до нуля. На интервале t12+ tост ³ t’ ³ t12 где t’=t - t12 Таблица 7 Переходной процесс пуска без груза
t, c

, рад/с

M, Нּм

DP(t)
Первый участок
000-33
0.05000-0.4914-34.4716
0.10000-0.9828-38.8864
0.13600-1.3366-43.8876
Второй участок
0.13600-1.3400-43.9413
0.5360-10.0971-1.7370-51.3876
0.9360-21.3290-1.7370-51.3880
1.3360-32.5610-1.7370-51.3880
1.7360-43.7930-1.7370-51.3880
2.1360-55.0250-1.7370-51.3880
2.5360-66.2570-1.7370-51.3880
2.9360-77.4890-1.7370-51.3880
3.3360-88.7210-1.7370-51.3880
3.7300-99.7845-1.7370-51.3880
Третий участок
3.7300-99.7570-1.7370-51.3880
3.7600-100.3559-1.5275-47.2193
3.7900-100.6387-1.4286-45.4363
3.8200-100.7724-1.3818-44.6355
3.8500-100.8355-1.3598-44.2665
Рис.9.2.1 Зависимость при пуске Рис.9.2.2 Зависимость при пуске Рис.9.2.3 Зависимость DP(t) при пуске Таблица 8 Переходной процесс торможения без груза
t, c

, рад/с

M, Нּм

DP(t)
Первый участок
0-100.8920-1.3400-43.9413
0.3000-93.6024-0.9432-38.4193
0.6000-85.1790-0.9430-38.4168
0.9000-76.7550-0.9430-38.4168
1.2000-68.3310-0.9430-38.4168
1.5000-59.9070-0.9430-38.4168
1.8000-51.4830-0.9430-38.4168
2.1000-43.0590-0.9430-38.4168
2.4000-34.6350-0.9430-38.4168
2.7000-26.2110-0.9430-38.4168
3-17.7870-0.9430-38.4168
3.2000-12.1710-0.9430-38.4168
Второй участок
3.2000-12.2670-0.9430-38.4168
3.2500-11.4572-1.2263-42.1620
3.3000-11.2252-1.3074-43.4154
3.3200-11.1885-1.3202-43.6207
Третий участок
3.3200-10.3960-1.5970-16.9068
3.4400-10.3960-1.5970-16.9068
Четвертый участок
3.4400-10.3960-1.5970-16.9068
3.5400-8.6298-1.2326-10.6202
3.6400-5.9074-1.2027-10.1761
3.7400-3.1064-1.2002-10.1401
3.8400-0.2989-1.2000-10.1371
3.8500-0.0182-1.2000-10.1371
Рис.9.2.4 Зависимость при торможении Рис.9.2.5 Зависимость при торможении Рис.9.2.6 Зависимость DP(t) при торможении 10. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ Исходя из полученных кривых переходных процессов необходимо окончательно проверить двигатель по нагреву и перегрузочной способности. Оценив полученные кривые необходимо найти эквивалентный момент за цикл работы механизма, поэтому мы можем каждую кривую разбить на несколько простейших с целью нахождения общей площади кривой момента за цикл работы. Подробное описание данных вычислений опустим из-за достаточной громоздкости вычислений, поэтому в итоге запишем окончательное выражение для эквивалентного момента. Эквивалентный момент электродвигателя за время работы

(97)

Н×м. Пересчитаем этот момент на ПВ=100%

(98)

Н×м. Двигатель будет удовлетворять условиям нагрева, если выполняется условие Н×м; Условие выполняется, значит двигатель проходит по нагреву. Двигатель проходит по перегрузочной способности, если выполняется условие где ММАХ – максимальный момент (находится из расчетов переходных процессов), Н×м; Н×м. – перегрузочная способность при данном частотном управлении. ММАХ=5,78 Н×м. Условие выполняется. 11.РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ, РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ И ЦИКЛОВОГО КПД Потери энергии при линейном задании скорости 1) от потерь в стали а) в переходном процессе (11.1) б) в установившемся режиме (11.2) 2) от механических потерь а) в переходном процессе (11.3) б) в установившемся режиме (11.4) 3) от переменных потерь мощности а) в переходном процессе (11.5) где (11.6) (11.7) (11.8) б) в установившемся режиме (11.9) Полная механическая энергия за цикл (11.10) где - механическая энергия на i-ом интервале переходного процесса - механическая энергия на j-ом интервале установившегося режима (11.11) где (11.12) (11.13) (11.14) Цикловой КПД электропривода (11.15) где - механические потери на валу электродвигателя за цикл - потребляемая за цикл энергия Средние потери за цикл (11.16) где , Разгон при перемещении тали с грузом Торможение тали с грузом Движение на пониженной скорости Торможение до нуля Разгон при перемещении тали без груза Торможение тали без груза Движение на пониженной скорости Торможение до нуля ёЦикловой КПД 12.ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном курсовом проекте был рассчитан электропривод передвижения тали по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель. Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям необходимым для нормальной работы. Для расчетов характеристик и переходных процессов был использован компьтерный пакет MATLAB 6.1. ЛИТЕРАТУРА 1. Фираго Б.И. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода. Мн.: БГПА, 1993.-127 с. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1985.- 560 с.