Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

ІЕЕ

Кафедра АУЕК

Контрольна робота

З курсу “Теорія електроприводу”

на тему: “Розрахунок і вибір автоматизованого електроприводу з АД з фазним ротором”

Виконав: студентк

гр. ОМ-22 ІЕЕ

Губін Є.О.

Прийняв: Пермяков В.М.

Київ 2015

Зміст

Вступ

1. Вихідні данні

2. Вибір і перевірка електродвигуна

2.1 Орієнтовний вибір електордвигуна

2.1.1 Зведенний момент статичного опору

2.1.2 Вибір двигуна

2.2 Розрахунок і побудова діаграм навантажень

2.2.1 Час розгону і гальмування при постійному прискоренні на і-й ланці діаграми

2.2.2 Загальний час циклу

2.2.3 Момент інерції системи

2.2.4 Розрахунок моменту статичного опору

2.2.5 Розрахунок діаграми навантажень

2.2.6 Розрахунок діаграми струмів

2.3 Перевірка вибраного двигуна

2.3.1 Тривалість включення

2.3.2 Еквівалентний момент

2.3.3 Перевірка двигуна на допустиме перевантаження

3. Побудова природної характеристики

3.1 Критичне ковзання

3.2 Побудова природної характеристики

4. Розрахунок пускових реостатів

4.1 Побудова пускової діаграми

4.2 Розрахунок опору реостата

4.3 Розрахунок опору реостата

4.4 Побудова та розрахунок гальмівних характеристик

4.5 Вибір пропереднього ступеня реостата

5. Вибір реостата

5.1 Схеми з'єднань пускового (гальмівного) реостата

5.2 Визначення розрахункових опорів секцій реостата

5.3 Час роботи ступенів реостата

5.4 Розрахунок робочих струмів ступенів реостата

5.5 Розрахунок еквівалентних струмів секцій реостата асинхронного двигуна з реостатом за схемою "зірка"

5.6 Вибір типового ящика опорів

6. Загальна пускова діаграма

6.1 Побудова діаграми

6.1.1 Знаходження опорів ступеня реостата

6.1.2 Реостатні характеристики асинхронного двигуна будують за формулою

7. Розрахунок і побудова кривих перехідних процесів при пуску і гальмуванні

8. Вибір схеми керування

Вступ

Двигуни постійного і змінного струмів постійно удосконалюються для забезпечення потреб промисловості.

Двигуни постійного струму здатні задовольнити усі потреби промисловості, але вони мають комутаційні обмеження по максимальній частоті обертання, що залежить від потужності. Тому тепер розвиваються високошвидкісні безупинні установки.

Двигуни змінного струму не мають недоліків по максимальній частоті обертання, і деякі режими забезпечують навіть краще, ніж двигуни постійного струму. Так, синхронні двигуни можуть дати більш ефективне динамічне гальмування в одну сторону з невеликим початковим ударним моментом і дозволяють одержувати плавний безступінчастий пуск. Відомо також, що двигуни змінного струму володіють істотними економічними перевагами: більш дешеві, надійні і не потребуючі дорогих з відносно низьким КПД установок. Завдяки цим перевагам двигуни змінного струму одержали широке поширення в промисловості в тих випадках, коли особливості двигунів постійного струму не потрібні чи мало відчутні. Недоліком двигунів змінного струму в порівнянні з двигунами постійного струму є неможливість одержання низьких і підвищених стійких частот обертання.

1. Вихідні данні

Маховий момент робочого механізму:

Передаточне відношення механічної передачі:

=6

Моменти опору на початку та в кінці робочого циклу:

МСП1=24 кН·м, МСК1=22 кН·м

Кількість приводних двигунів:

n=1 шт

Усталена швидкість робочих механізмів:

щуст=16,3 1/с

Швидкість рівномірного руху із зниженням швидкості при розгоні:

щ6=0,8 1/с

Прискорення на відповідних ланках діаграми швидкості:

е3=0,7 1/с2; е5=0,8 1/с2; е7=0,15 1/с2.

Час рівномірного руху:

t4=80 с, t6=2 с.

Час паузи:

t0=20 с.

Кінематична схема механізму

2. Вибір і перевірка електродвигуна

2.1 Орієнтовний вибір електордвигуна

2.1.1 Зведенний момент статичного опору

По заданних кінематичній схемі робочого механізму і електроприводу та моментах опорів робочих механізмів визначимо приведенний до частоти обертання валу двигуна момент статичного опору на початку та в кінці робочого циклу.

2.1.2 Вибір двигуна

По середньму значенню зведенного до валу двигуна статичному моменту знаходимо потрібну середню потужність електродвигуна.

По швидкоті обертання та середній потужноті по каталогу обираємо двигун заданого типу, у якого РнРсер, nн nуст.

Обираємо двигун АКЗ 13-37-6 з такими паспортними данними:

Номінальна потужність: Рн=500 кВт.

Номінальна швидкість обертання: nн=985 об/хв.

Струм статора:

I1=58,6 А.

ККД:

=92,5%.

Коефіцієнт потужності:

сosц=0,885.

Перевантажувальна здатність:

.

Напруга на роторі:

U2=610 В.

Струм ротора:

I2=515 А.

Маховий момент ротора:

Ј=270/4 кг·м2

2.2 Розрахунок і побудова діаграм навантажень

Ми використовуємо швидкості та прискорення приведені до вала двигуна.

2.2.1 Час розгону і гальмування при постійному прискоренні на і-й ланці діаграми

,с

с

с

с

2.2.2 Загальний час циклу

с

2.2.3 Момент інерції системи

2.2.4 Розрахунок моменту статичного опору

Якщо момент статичного опору змінюється протягом часу по лінійному закону, то його значення в j-ій точці діаграми

2.2.5 Розрахунок діаграми навантажень

Значення потрібного моменту на валу двигуна в j-й точці діаграми знаходимо із рівняння руху, в якому всі величини приведенні до валу двигуна

2.2.6 Розрахунок діаграми струмів

,

де Мн - номінальний момент

кН·м.

І1=Ін•М1/Мн=835,4 А.

І2=Ін•М2/Мн=828,76А.

І3=Ін•М3/Мн=440,67 А.

І4=Ін•М4/Мн=417,7 А.

І5=Ін•М5/Мн=-25,8 А.

І6=Ін•М6/Мн=-31,4 А.

І7=Ін•М7/Мн=412,16 А.

І8=Ін•М8/Мн=411,6 А.

І9=Ін•М9/Мн=328,4 А.

І10=Ін•М10/Мн=327 А.

2.3 Перевірка вибраного двигуна

2.3.1 Тривалість включення

86,67%>60% - тривалий номінальний режим.

2.3.2 Еквівалентний момент

Для перевірки вибраного двигуна на нагрівання знаходимо еквівалентний момент.

де: =0,7 та =0,4 - коефіцієнти, що враховують погіршення умов охолодження при зменшенні швидкості і зупинці;

- сумарний час пуску та гальмування двигуна;

- час, протягом якого двигун працює з максимальною сталою швидкістю.

Вибраний двигун відповідає вимозі .

2.3.3 Перевірка двигуна на допустиме перевантаження

Для забезпечення реостатного пуску асинхронних двигунів з фазним ротором необхідно дотриматися умови:

де: Mдmax=7,863 кН·м - максимальне значення моменту (за діаграмою навантаження);

Mкр=л·Mн=1,9·4,847= 9,2 кН·м - критичний момент

1,2Mдmax<0,9·Mкр;

3. Побудова природної характеристики

3.1 Критичне ковзання

,

де Sн - номінальне ковзання

3.2 Побудова природної характеристики

Задаючись значеннями S розраховуємо відповідні моменти,заносимо розрахунки в табл.1 і будуємо природну характеристику

4. Розрахунок пускових реостатів

4.1 Побудова пускової діаграми

На графіку будуємо природну характеристику (М) та характеристику Мс(). Для забезпечення потрібного прискорення системи відкладаємо потрібні пускові моменти. Потрібні величини прискорення привода на відповідних ланках забезпечуються роботою двигуна на штучних характеристиках.

4.2 Розрахунок опору реостата

Ом

Ом

4.3 Розрахунок опору реостата

Так як М5 та М6 не значно змінюються за період пуску, то для забезпечення потрібного пуску будуємо Mпmin та Mпmax :

Mпmin=0,8•М1=0,8•7,863=6,2 кНм

Mпmax=1,2•М1=1,2•7,863=9,2 кНм

Опір ступенів:

Ом;

Ом;

 Ом;

Ом;

де rр - опір ротора

4.4 Побудова та розрахунок гальмівних характеристик

Оскільки М9-М10 менше 10% від Мс, то застосовується гальмування вільним вибігом. електродвигун мотор опір реостат

4.5 Вибір пропереднього ступеня реостата

Для забезпечення пуску двигуна без удару , попереднього натягу системи привода і вибору зазорів редуктора беруть попередній ступінь реостата, механічна характеристика якого пройде через точку з координатами щ=0 і кНм.

5. Вибір реостата

5.1 Схеми з'єднань пускового (гальмівного) реостата

Ступені пускового реостата набирають із секцій, які є частинами реостата, розміщеними між комутаційними виводами.

Кількість і величину секцій реостата визначають згідно з потрібною кількістю і величиною опору пускових і гальмівних механічних характеристик. На графіку в першому квадранті будують всі розраховані механічні характеристики (ступені) рушійного і гальмівного режимів, а також попереднього ступеня. Кожній характеристиці (ступеню) присвоюють свій порядковий номер, починаючи з першого ступеня з найбільшим опором, в більшості це опір попереднього ступеня.

5.2 Визначення розрахункових опорів секцій реостата

Для асинхронних двигунів при ввімкненні реостата за схемою „зірка” потрібний опір m-ї секції реостата визначаємо за формулою:

rm=Rm-Rm+1

r1=R2-R3=1,82-1,41=0,41Ом

r2=R3-R4=1,41-0,38=1,03 Ом

r3=R4-R5=0,38-0,156=0,224 Ом

r4=R5-R6=0,156-0,0645=0,0915Ом

r5=R6- R7 =0,0645-0,03=0,0345 Ом

r6=R7-rр =0,03-0,012=0,018 Ом

5.3 Час роботи ступенів реостата

Ступені реостата працюють при різних середніх значеннях струму в період пуску та гальмування, при цьому час роботи кожного ступеня різний. При пуску в період t1, в період рівномірного руху з кутовою швидкістю обертання 1 (періоди t2), а також при гальмуванні (період t5) реостат працює на одному із ступенів: R1, R2, R3, R4. Тому час роботи цих ступенів приймають таким, що дорівнює часу відповідного періоду діаграми швидкості.

При реостатному розгоні двигуна від щ1 до щуст, час роботи ступенів реостата знаходять за формулою:

де Дn - приріст кутової швидкості при пуску на m-му ступені в третьому періоді

Час роботи попереднього ступеня беруть 0,5 с.

с

с

с

с

5.4 Розрахунок робочих струмів ступенів реостата

За заданою навантажувальною діаграмою, а також за розрахунковими пусковими і гальмівними діаграмами знаходять середнє значення робочого струму за даний і -й період роботи пускового (гальмівного) ступеня реостата:



де Мсрі - середній момент за і-й період діаграми

Тоді

А

А

А

А

А.

А.

5.5 Розрахунок еквівалентних струмів секцій реостата асинхронного двигуна з реостатом за схемою "зірка"

Розраховані величини струму Ісрі і час роботи ступенів реостата при цьому струмі навантаження заносимо до табл.2

Таблиця 2

Опір секції rm, Ом	Час роботи секції при струмах Iсрі реостата, с
	Іпр=417,56	Іср3= 832,1	Іср5= 24,43	Іср6=411,7	Іср7= 324,1
r1	0.5	-	19,4	-	5,33
r2	0.5	-	19,4	2	5,33
r3	0.5	4,46	19,4	2	5,33
r4	0.5	5,88	19,4	2	5,33
r5	0.5	6,56	19,4	2	5,33
r6	0.5	7,24	19,4	2	5,33

За даними таблиці 2 для кожної секції реостата rm знаходять еквівалентний за теплом середньоквадратичний струм m-ї секції

А

А

А

А

А

5.6 Вибір типового ящика опорів

За розрахованими значеннями rm секцій реостата і еквівалентним струмом Ie за каталогом вибирають типові ящики опорів:

Ступінь1

r1=0,41 Ом

=160,2 А

Вибираємо блок резистора типу ИРАК 434332.004-03

Для отримання необхідного розрахункового опору r1 встановлюємо 2 блока з повним опором послідовно.

r1=0,432 Ом

Ступінь 2

r2=1,03 Ом

=190,34 А

Вибираємо блок резистора типу ИРАК 434332.004-01

Для отримання необхідного розрахункового опору встановимо послідовно 9 блоків

r2=1,035Ом

Ступінь 3

r3=0,224Ом

=359,06 А

Вибираємо блок резистора типу ИРАК 434332.004-03

Для отримання необхідного розрахункового опору встановимо послідовно 12 повних блоків

r3=12•0,036/2=0,216 Ом

Ступінь 4

r4=0,0915Ом

=390,9 А

Вибираємо блоки резисторів типу ИРАК 434332.004-02 з параметрами:

r4=0,0215•6/2=0,09Ом

Ступінь 5

r5=0,0345Ом

=403,5А

Вибираємо блоки резисторів типу ИРАК 434332.004-01 з параметрами:

r5=0,017+0,019=0,036 Ом

Ступінь 6

r5=0,018Ом

=427,1А

Вибираємо блоки резисторів типу ИРАК 434332.004-01 з параметрами:

r5=(0,017+0,019)/2=0,018 Ом

6. Загальна пускова діаграма

6.1 Побудова діаграми

6.1.1 Знаходження опорів ступеня реостата

За вибраними стандартними секціями реостата знаходимо реальні значення опорів ступенів. Для асинхронного двигуна з реостатом, ввімкненим за схемою "зірка", опір ступенів дорівнює сумі підключених послідовно секцій реостата

де m - номер ступеня, опір якого визначається; n - кількість секцій реостата

R1=r1+r2+r3+r4+r5 + r6+rp=1,82 Ом

R2=r2+r3+r4+r5 + r6+rp=1,41Ом

R3=r3+r4+r5 + r6+rp=0,38 Ом

R4=r4+r5+ r6 +rp=0,156 Ом

R5=r5 +rp+ r6=0,0645Ом

R6=r6 +rp=0,03 Ом

6.1.2 Реостатні характеристики асинхронного двигуна будують за формулою

де Sкп - критичне ковзання на n-му ступені реостата;

7. Розрахунок і побудова кривих перехідних процесів при пуску і гальмуванні

Аналітичне розв'язання цієї задачі можливе в тому випадку, якщо механічна характеристика двигуна в межах робочої ділянки лінійна, а момент статичного опору постійний. Залежності і М від часу будуємо за такими виразами:

де ci, поч i - відповідно статична і початкова кутові швидкості на характеристиці з опором ступенів Ri; Tmi - електромеханічна стала часу.

Якщо механічні характеристики нелінійні або статичний момент -змінний, криві щ(t), М(t) будують графоаналітичним методом.

Спочатку будують реостатні характеристики а рушійному та гальмівному режимах. Потім вісь ординат розбивають на рівні відрізки Дщi (при пуску знизу вгору, при гальмуванні - згори до низу). Для кожного відрізка Дщi з графіка визначають середнє значення динамічного моменту МJсерi і складають , де

час пуску або гальмування.

8. Вибір схеми керування

При подачі напруги в коло керування реле часу КТ1-КТ7 спрацьовують і розмикають свої контакти. Контактори Л, В, Н, КМ1-КМ7 вимкнені. За допомогою командоконтролера КК вибирається напрямок обертання «ВПЕРЕД» або «НАЗАД».

Після натискання кнопки «ПУСК» спрацьовує контактор Л і замикає свої силові контакти в колі статора двигуна і контакти в схемі керування. При цьому спрацьовує один з контакторів напрямку обертання (В або Н), статор двигуна вмикається в мережу, а ротор - на повний опір. Одночасно подається команда на відлік часу роботи ступеня (вимикається реле КТ1).

Після закінчення цього часу контакт реле КТ1 з витримкою часу замкнеться. Спрацює контактор КМ1 і ввімкне реостат на ступінь R2 з меншим опором. Починається робота на новій характеристиці. Одночасно розмикаються контакт КМ1 в колі реле КТ2,яке з витримкою часу, що дорівнює часу роботи на ступені R2, замкне свій контакт і подасть живлення на контактор КМ2. Останній ввімкне наступний ступінь реостата R3 і розімкне коло живлення реле КТЗ і т.д. Для зупинки привода натискається кнопка «СТОП».

Размещено на Allbest.ru

...