Расчет электропривода для двигателя постоянного тока
Выбор мощности электродвигателя. Построение естественной и реостатной характеристики электродвигателя. Построение пусковой диаграммы и расчет пусковых реостатов. Выбор реостата, расчет и построение кривых переходных процессов при пуске и торможении.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.10.2017 |
| Размер файла | 394,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Федеральное агенство по образованию Российской Федерации
Сыктывкарский лесной институт- филиал
Санкт-Петербургского государственного лесотехнического
университета им. С.М. Кирова
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ЭЛЕКТРОПРИВОДУ
Содержание
реостат электродвигатель пуск торможение
Введение
Выбор мощности электродвигателя
Построение естественной характеристики
Построение реостатной характеристики
Построение пусковой диаграммы и расчет пусковых реостатов
Построение тормозной диаграммы и расчет тормозных реостатов
Выбор предварительной ступени
Выбор реостата
Полная пусковая диаграмма
Расчет и построение кривых переходных процессов при пуске и торможении
Проектирование принципиальной электрической схемы электропривода
Выбор электрических аппаратов
Литература
Приложение
Введение
Принцип действия двигателя постоянного тока:
Принцип действия двигателя постоянного тока основан на двух законах электротехники: законе электромагнитных сил и законе электромагнитной индукции.
По закону электромагнитных сил на проводник с током, находящийся в магнитном потоке, действует электромагнитная сила, направление которой определяется по правилу левой руки. Она создает электромагнитный вращающий момент, под действием которого ротор (якорь) начинает раскручиваться со скоростью n.
Коллекторно - щеточный узел ДПТ играет роль инвертора, т.е. преобразователя направления тока в якорной обмотке. Пока проводники якоря находятся под полюсом N, они электрически соединены со щёткой “+”. Как только они перейдут в зону полюса S, проводники обмотки электрически соединяются со щёткой “-“ и направления тока в них автоматически изменится на обратное, направление электромагнитного момента при этом сохраняется неизменным.
Самый тяжелый режим работы ДПТ- это режим короткого замыкания, т.е. режим неподвижного якоря. Фактически короткого замыкания нет, но так как якорь неподвижен, то ЭДС равна нулю и двигатель потребляет большой ток.
Исходные данные для расчёта:
Угловые скорости рабочей машины:
Угловые ускорения рабочей машины повременным участкам:
Момент инерции рабочей машины:
i =10
Динамический момент рабочей машины:
= 6,2 кНм; = 6,2 кНм; = 0 кНм; = 0 кНм.
Время работы:
= 0 с; = 58 с; = 56 с; = 0 с.
n=1
Угловая скорость двигателя:
= 17,5 с-1
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Рис. 1 Кинематическая схема механизма
1. Выбор мощности электродвигателя
Нагрузка двигателя - основной фактор, оценивающий потери энергии, выделяющиеся в двигателе, и его нагрев при работе. Согласно основным уравнениям движения она зависит от статической нагрузки и от динамических моментов, обусловленных изменениями скорости электропривода
Ориентировочный выбор электродвигателя.
где , - заданный момент и статического сопротивления соответственно в начале и конце рабочего цикла; m, n - число одновременно работающих механизмов и электродвигателей, соответственно; - установившаяся угловая скорость движения рабочего механизма; i и - соответственно, передаточное отношение и КПД механической передачи; уст - установившаяся угловая скорость двигателя, определяемая как
Угловая скорость двигателя в установившемся режиме:
,
где с-1- угловая скорость рабочей машины в установившемся режиме.
По среднему значению приведенного к валу двигателя статического момента определяем требуемую среднюю мощность электродвигателя:
- средняя мощнось электродвигателя
кНм
где - коэффициент запаса, учитывающий влияние динамических моментов и ухудшение вентиляции двигателя (если выбирается двигатель с самовентиляцией) в периоды пауз, разбега и торможения.
кВт
При заданной частоте вращения и средней мощности по каталогу выбираем двигатель
Двигатель: 4ПФ250М
Из каталога выписываем все необходимые данные принятого двигателя, включая момент инерции или маховый момент двигателя. На основании этих данных рассчитываем параметры, необходимые для дальнейших расчетов, и результаты заносим в таблицу:
Технические данные двигателя постоянного тока
|
Тип двигателя |
Мощность Pном, кВт |
Напряжение якоря Uном, В |
Номинал. частота вращения nном, об/мин |
КПД ном, % |
Ток якоря Iном, А |
Момент Mном, Нм |
Суммарное сопротивление якоря Rя, Ом |
Сопротивление обмотки возбуждения Rв, Ом |
Допустмая перегрузка по току Iдоп /Iном |
Момент инерции Jдв, кгм2 |
При наличии каталожных данных о сопротивлении обмотки якоря Rо.я и сопротивлении добавочных полюсов Rд.п. сопротивление якорной цепи определяем как Rя=Rо.я+Rд.п. В случае если в каталоге сопротивление якоря не указано, то его ориентировочно определяем, принимая, что половина всех потерь в двигателе при номинальной нагрузке связана с потерями в меди якоря
.
Если в каталоге для двигателей указывается значение махового момента GD2 (кгсм2 или Нм2), определение момента инерции ротора двигателя выполняется согласно таблице пересчета единиц измерения.
Таблица
Пересчет единиц измерения момента инерции и махового момента*
|
GD2 |
кгсм2 |
Нм2 |
|
|
J, кгм2 |
GD2/4 |
GD2/4g |
*Примечание: g = 9,807 м/с2
3. Расчет и построение нагрузочных диаграмм двигателя
Наличие номинальных данных позволяет приступить к расчету нагрузочной диаграммы двигателя. При расчете нагрузочной диаграммы для целей проверки двигателя по нагреву можно пренебречь электромагнитными переходными процессами и учесть динамические нагрузки на основе тахограммы привода (диаграммы скорости электропривода)
Для построения зависимости определяем время разгона и замедления при постоянном ускорении на i-м периоде диаграммы
,
где - начальное и конечное значения угловой скорости рабочей машины на данном участке; - угловое ускорение (замедление) рабочей машины на i-м участке диаграммы, определяемое как
; ( время на третьем участке)
(время на четвертом участке).
(время на пятом участке).
(время на седьмом участке).
Нагрузочная диаграмма двигателя M=f(t) (рис.3d) может быть получена в результате суммирования статического и динамического моментов . Поэтому значение требуемого момента на валу двигателя в i-й точке диаграммы определяем из уравнения движения:
,
где Mci - момент статического сопротивления, J - суммарный момент инерции системы, приведенный к валу двигателя. Для этого предварительно рассчитывают Mci в i-й точке нагрузочной диаграммы рабочего механизма, соответствующей началу или концу каждого участка тахограммы Момент сопротивления в любой j-й точке диаграммы можно определить исходя из уравнения прямой, описывающей изменение Мс по времени (рис.1а): , где tц - время цикла работы., а так же приведенный момент инерции:
( момент на третьем участке).
( момент на пятом участке).
(момент на седьмом участке).
(номинальный момент)
.
,
где m - число одновременно работающих механизмов,
Диаграмма токов
.
; ( номинальный ток для двигателя).
; (ток на третьем участке).
; (ток на пятом участке).
; (ток на седьмом участке).
Установившийся режим:
(ток на четвертом участке).
Режим работы электропривода
Построенные нагрузочные диаграммы позволяют обосновать и выбрать режим работы двигателя на каждом участке.
Если в период замедления момент положительный, применяем торможение в двигательном режиме. Если момент отрицательный, применяем динамическое торможение.
Если в диаграмме в период замедления тормозной момент , с относительно небольшой ошибкой времени торможения принимаем торможение свободным выбегом.
Проверка выбранного двигателя
Продолжительность включения
,
где полное время цикла работы
.
Т.к ПВ60%, двигатель проверяют как для длительного режима.
Полное время цикла работы
.
Номинальное значение угловой скорости:
= 104
Сопротивление якорной цепи двигателя:
Ом
4. Построение естественной характеристики
Двигатель независимого возбуждения
Для построения естественной характеристики необходимо знать координаты двух точек: 1-й - и ; 2-й - и .
По паспортным данным двигателя определяем . Угловая скорость идеального холостого хода двигателя
5. Построение реостатной характеристики
При работе двигателя на естественной характеристике требуемая скорость для момента сопротивления на участке M7 - M8 может не обеспечиваться. В случае значительного несоответствия скоростей необходимо предусмотреть включение регулировочного сопротивления в цепь якоря (ротора), определяющего работу двигателя на реостатной характеристике, проходящей через точку (, M78), где - средний момент сопротивления на участке M7 - M8.
Двигатель независимого возбуждения.
Для обеспечения работы привода с постоянной скоростью через точки и (, M78) проводят прямую - реостатную характеристику, соответствующую регулировочному сопротивлению (рис.4). Определяют величину как:
, (16)
где - относительный перепад скорости при номинальном моменте на реостатной характеристике с сопротивлением ; - номинальное сопротивление двигателя.
Асинхронный двигатель
Значение дополнительного сопротивления определяют согласно соотношению
, (17)
где - сопротивление фазы ротора, - номинальное сопротивление ротора асинхронного двигателя, sрег и sе - соответственно значения скольжения на реостатной и естественной характеристиках для момента сопротивления M78. Первое определяется исходя из требуемой угловой скорости , второе - графическим путем.
Определяют критическое скольжение двигателя при работе с добавочным сопротивлением
. (18)
Задаваясь значениями s строят реостатную механическую характеристику аналогично п.3.2
. (19)
5. Построение пусковой диаграммы и расчет пусковых реостатов
Расчет пускового реостата для двигателя независимого возбуждения
Построение требуемой пусковой диаграммы.
На графике строят естественную характеристику и характеристику . Если работа двигателя на участке M7 - M8 осуществляется при включенном регулировочном сопротивлении , тогда строится соответствующая реостатная характеристика (п.4.1). Для обеспечения заданного ускорения системы на этом же графике откладывают требуемые пусковые моменты. Значения моментов и соответствующие им угловые скорости берут из диаграммы моментов (см. рис.3). Заданные значения ускорения привода на соответствующих участках обеспечиваются работой двигателя на искусственных характеристиках.
Расчет требуемого сопротивления реостата на участке диаграммы . Для обеспечения среднего ускорения, равного заданному, через середину прямой и точку проводят прямую - искусственную характеристику, соответствующую сопротивлению ступени (рис.4):
, (20)
где .
Расчет сопротивления реостата на участке .
Для обеспечения работы привода с постоянной скоростью через точку и середину отрезка проводят прямую - искусственную характеристику, соответствующую сопротивлению ступени (рис.4):
. (21)
При или при мало изменяющемся значении отрезок преобразуется в точку.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Расчет сопротивления реостата на участке . Для обеспечениязаданного ускорения параллельно линии проводят симметрично линии минимального и максимального пусковых моментов от скорости до горизонтали .
Для упрощения расчета допускается линии максимального и минимального моментов переключения провести параллельно линии, проходящей вертикально через середину отрезка .
; . (22)
При выборе значений моментов и необходимо соблюдать условие
и ,
где Мс - момент статического сопротивления на этом участке.
Через точки и проводят прямую, соответствующую искусственной характеристике с сопротивлением ; из точки б (пересечение характеристики с линией ) - горизонталь до линии и определяют точку в. Через точки в и проводят прямую, соответствующую искусственной характеристике с сопротивлением ; из точки г (пересечение характеристики с линией ) горизонталь до линии и определяют точку д и т.д. Пусковую реостатную диаграмму строят до тех пор, пока соответствующая горизонталь не пересечет естественную (а при работе с - реостатную) характеристику. При этом желательно, чтобы точка пересечения горизонтали с естественной (реостатной) характеристикой совпадала с точкой пересечения линии с естественной (реостатной) характеристикой (точка ж на рис.4). В противном случае необходимо несколько изменить пределы и и повторить построение.
Значения пусковых ступеней:
, (23)
.
Сопротивление якоря
.
Расчет пускового реостата для асинхронного двигателя (рис.5)
Требуемую пусковую диаграмму строят так же как в п 5.1.
Расчет требуемого сопротивления реостата на участке диаграммы . Так как при большом сопротивлении в цепи ротора механические характеристики асинхронного двигателя на рабочем участке практически линейны (рис.5), построение и определение сопротивления ступени производят аналогично п. 5.1.2.:
, (24)
где - скольжение при номинальном моменте на характеристике с сопротивлением .
Расчет сопротивления реостата на участке выполняют аналогично п.5.1.3.:
, (25)
Расчет сопротивления реостата на участке . В случае незначительного и линейного изменения за данный период пуска (несколько процентов от начального) для обеспечения заданного постоянного ускорения параллельно линии проводят линии минимального и максимального пусковых моментов переключения до горизонтали (рис.5):
; , (26)
Причем
и ,
где Мс - момент статического сопротивления на участке , Mкр - критический момент.
Если за данный период пуска изменяется значительно или нелинейно, для упрощения расчета можно линии максимального и минимального моментов переключений провести вертикально, параллельно среднему значению пускового момента:
; . (27)
Через точки и , соответствующие пересечению естественной характеристики с линиями моментов и , проводят линию до пересечения с горизонталью . Через полученную точку пересечения проводят луч . Пересечение с линией - точка . Из точки проводят горизонталь до пересечения с линией (точка г) и через эту точку луч . Пересечение с линией - точка и т.д. Построение производят до тех пор, пока горизонталь не пересечет естественную (при работе с - реостатную) характеристику при моменте (точка а) На рис.3. пусковая диаграмма построена для случая Rрег=0.. В противном случае необходимо симметрично изменить пределы и и повторить построение.
Сопротивления ступеней
; ; (28)
; ,
где - сопротивление ротора.
Результаты расчета ступеней пускового реостата свести в таблицу.
6. Построение тормозной диаграмм и расчет тормозных реостатов
В общем случае (согласно заданию) торможение привода осуществляется за три периода нагрузочной диаграммы: t5, t6, t7. В период t5 происходит основное замедления системы от до или (в простейшем случае) до нуля. В этот период возможны три случая (см. рис.3) значения моментов:
1) больше нуля;
2) близки к нулю;
3) меньше нуля.
В первом случае применяют торможение в двигательном режиме, во втором - свободный выбег, в третьем - электродинамическое торможение.
В период t6 движение привода происходит с постоянной скоростью . При этом моменты M11 и M12 больше нуля и равны статистическим моментам нагрузки. Режим работы электропривода - двигательный, аналогичный периоду работы t2 с угловой скоростью .
В период t7 производится стопорение привода с заданным замедлением . Моменты на валу двигателя M13 и M14, как правило, больше нуля и поэтому режим работы электропривода - торможение в двигательном режиме.
6.1. Расчет тормозного реостата для двигателя постоянного тока независимого возбуждения
6.1.1. По заданным значениям и угловой скорости строят диаграмму, как показано на рис.6.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Если M9 и M10 больше нуля, диаграмма имеет вид (по точкам)
.
Если M9 и M10 близки к нулю, диаграмма проходит через точки
.
Если M9 и M10 меньше нуля, диаграмма проходит через точки
.
Построение тормозной характеристики при работе на участке . Характеристику строят аналогично п. 5.1.2.:
, (29)
где - перепад скорости в относительных единицах при номинальном моменте для характеристики :
, (30)
где - момент короткого замыкания на характеристике (точка 5).
Построение тормозной характеристики при работе с . Характеристику строят аналогично п. 5.1.3.:
. (31)
Построение характеристик при торможении от до .
Если требуемый тормозной момент положительный на данном участке торможения, при относительно малых значениях тормозного момента в двигательном режиме достаточно одной ступени торможения.
Для построения тормозной характеристики на участке диаграммы - через точку и середину отрезка проводят прямую, соответствующую характеристике с сопротивлением :
, (32)
где , - момент короткого замыкания на характеристике .
Если требуемый тормозной момент отрицательный, т.е. M9 и M10 меньше нуля, строят характеристики (обычно достаточно одной) в режиме динамического торможения. Для этого через начало координат и середину отрезка проводят прямую, соответствующую характеристике (см. рис. 6.):
. (33)
Сопротивление желательно принять равным одному из ближайших по значению сопротивлений пусковой или тормозной ступени. При этом ошибка во времени торможения должна быть небольшой. Если полученное значение больше максимального сопротивления, уже определенного при пуске и торможении, для динамического торможения следует включить дополнительную секцию реостата.
Если значение требуемого тормозного момента большое, торможение необходимо осуществлять по двум-трем характеристикам. Построение тормозных характеристик аналогично построению пусковых искусственных характеристик (см. п. 5.1.4.).
Расчет тормозного реостата для асинхронного двигателя
Построение требуемой тормозной диаграммы (рис. 7.). Выполняют аналогично п. 6.1.1.
Построение тормозной характеристики при работе на участке . Выполняют аналогично пп. 5.1.2. и 6.1.2.
Построение тормозной характеристики при работе с . Выполняют аналогично пп. 5.1.3. и 6.1.3.
Построение характеристик при торможении от до .
Если требуемый момент положительный, расчет выполняют аналогично п. 6.1.4.1.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Если требуемый тормозной момент отрицательный, замедление производят в режиме динамического торможения. В реальных условиях при малых скоростях ротора и сравнительно большом постоянном токе двигатель в режиме динамического торможения оказывается с сильно насыщенной магнитной системой. При больших угловых скоростях и том же токе магнитная система будет ненасыщенной. Точный расчет механической характеристики двигателя при динамическом торможении возможен только с учетом кривой намагничивания. В упрощенном подходе можно считая поток двигателя при торможении постоянным и, следовательно, реактивность намагничивания . В этом случае характеристики рассчитывают в следующем порядке.
Определяют критическое скольжение динамического торможения для ранее рассчитанной ступени с максимальным сопротивлением, например :
, (34)
где - коэффициент трансформации двигателя;
, (35)
где , - номинальное напряжение соответственно статора и ротора; - приведенное индуктивное сопротивление ротора:
, (36)
где - индуктивное сопротивление намагничивающего контура при динамическом торможении,
, (37)
где - коэффициент, учитывающий насыщение двигателя; - индуктивное сопротивление фазы статора току намагничивания при холостом ходе,
, (38)
где - ток намагничивания, примерно равный току холостого хода, приводится в паспортных данных либо определяется приближенно;
, (39)
где = 0,11…0,13; - номинальный ток статора.
Если значение немного больше единицы, для торможения принимают другую ступень реостата с меньшим сопротивлением и определяют для этой ступени.
Если значение при динамическом торможении на ступени с максимальным сопротивлением меньше единицы, для обеспечения заданного режима торможения необходимо ввести дополнительную ступень. В этом случае задаются значением = 1,1…1,3 и по нему определяют необходимое сопротивление ступени:
. (40)
Требуемый максимальный тормозной критический момент принимают равным , где - требуемый максимальный тормозной момент из диаграммы на рис. 3.
Задаваясь при известных и , характеристики динамического торможения строят с помощью формулы (учитывая, что )
. (41)
Эквивалентный ток статора, обеспечивающий требуемый момент
. (42)
Соответственно необходимый ток подмагничивания обмоток статора
, (43)
где Ксх - коэффициент, зависящий от схемы соединения обмоток статора: Ксх = при включении обмоток двигателя в “звезду” и Ксх = при включении в “треугольник”.
Если требуемый тормозной момент большой, для торможения используют две-три ступени. При этом необходимо максимально использовать ступени пускового реостата. Первую характеристику строят аналогично изложенному, за исключением того, что для определения проводят прямую через точку и точку пересечения линии максимального тормозного момента переключения с линией, проходящей через точку рабочего режима и параллельной оси абсцисс. Максимальный тормозной момент переключения .
Затем строят характеристики динамического торможения для всех последующих ступеней пускового реостата методом пересчета - при одном и том же моменте, скорости пропорциональны сопротивлениям:
. (44)
По полученным характеристикам строят тормозную диаграмму, соблюдая условие , где - требуемый средний тормозной момент на данной ступени торможения.
В некоторых случаях для соблюдения этих условий требуется вводить дополнительную промежуточную ступень.
7. Выбор предварительной ступени
Для обеспечения пуска двигателя без удара, предварительного натяжения системы привода и выбора зазоров редуктора принимают предварительную ступень реостата. Механическая характеристика предварительной ступени должна пройти через точку с координатами и . В качестве предварительной ступени реостата желательно принять ступень стопорения, если находится в указанных пределах.
8. Выбор реостата
Схема соединений пускового (тормозного) реостата.
Ступени пускового реостата набирают из секций, которые являются частями реостата, заключенными между коммутационными выводами.
Сопротивление ступеней реостатов для двигателей постоянного тока набирают из отдельных секций, включенных последовательно (рис. 8а) или параллельно (применяется также смешанное соединение секций).
Для асинхронных двигателей применяют обычно последовательное соединение секций реостата в каждой фазе и включение фаз реостата по схеме “звезда”(рис. 8б).
Количество и величину секций реостата определяют по требуемому количеству и сопротивлению пусковых и тормозных механических характеристик. Каждой характеристике (ступени) присваивают сквозной порядковый номер, начиная с первого для ступени с наибольшим сопротивлением, обычно это сопротивление предварительной ступени.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
На рис.9 в качестве примера построены расчетные реостатные характеристики асинхронного двигателя с учетом, что 1 = 6, динамическое торможение выполняется на ступени реостата R2, для стопорения принята предварительная ступень R1.
Для двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей при включении реостата по схеме “звезда” требуемое сопротивление m-й секции реостата
. (45)
Сопротивление последней секции реостата, если число ступеней равно n, определяется для двигателей постоянного тока
, (46а)
для асинхронного двигателя
, (47а)
где и соответственно сопротивление якоря и обмотки ротора.
В случае если в установившемся режиме двигатель работает на реостатной характеристике с Rрег, формулы (46) и (47) будет иметь соответственно вид
, (46б)
. (47б)
Время работы ступеней реостата.
Ступени реостата работают при различных средних значениях тока в период пуска и торможения, при этом время работы каждой ступени разное. При пуске в период t1, стопорении t7, в период равномерного движения с угловой частотой вращения и (периоды t2 и t6 ), а также при торможении (период t5) реостат работает на одной из ступеней: , , . Поэтому время работы этих ступеней реостата принимают равным времени соответствующего периода диаграммы скорости.
При реостатном разгоне двигателя от до время работы ступеней реостата определяют по выражению
, (48)
где - приращение угловой скорости при пуске на n-й ступени (берут из графика на рис. 9).
Время работы предварительной степени принимают равным 0,5 с.
Определение рабочих токов ступеней реостата.
По заданной нагрузочной диаграмме, а также рассчитанным пусковым и тормозным диаграммам определяют среднее значение рабочего тока за данный i-й период работы пусковой или тормозной ступени реостата:
(49)
где - номинальный ток ротора (якоря) двигателя; - средний момент за j-й период диаграммы (j=1, 3, 5, 11, 13).
Расчет эквивалентных токов секций реостатов двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей.
Расчет значения токов и время работы ступеней реостата при данном токе нагрузки сводят в таблицу. В примере рассмотрен семиступенчатый реостат (см. рис. 9), где для динамического торможения использована ступень пускового реостата , а для стопорения - предварительная ступень . Кроме того, принято .
|
Cекция реостата |
Время работы секции при токах |
|||||||
|
Rд1 |
0,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
t7 |
|
|
Rд2 |
0,5 |
- |
t2 |
- |
t5 |
t6 |
t7 |
|
|
Rд3 |
0,5 |
t1 |
t2 |
- |
t5 |
t6 |
t7 |
|
|
Rд4 |
0,5 |
t1 |
t2 |
t3,4 |
t5 |
t6 |
t7 |
|
|
Rд5 |
0,5 |
t1 |
t2 |
t3,5 |
t5 |
t6 |
t7 |
|
|
Rд6 |
0,5 |
t1 |
t2 |
t3,6 |
t5 |
t6 |
t7 |
|
|
Rд7 |
0,5 |
t1 |
t2 |
t3,7 |
t5 |
t6 |
t7 |
Время работы секции при равно времени работы ступени при том же значении тока. Если при данном токе двигатель работает на нескольких ступенях, например разгон в период t3, время работы секций реостата
, (50)
где - скорость переключения при пуске на n-й ступени.
По данным таблицы для каждой секции реостата Rдm определяют эквивалентный по теплу среднеквадратичный ток m-й секции
(51)
Учитывая, что длительность работы секций пускового (тормозного) реостата значительно меньше постоянной времени нагрева сопротивлений, при выборе стандартных секций реостата можно принять достаточным условие , где - длительный ток выбранного стандартного ящика сопротивлений
Выбор типового ящика сопротивлений.
По расчетным значениям секций реостата и эквивалентному току по каталогу выбирают типовые ящики сопротивления типа НФ-1.
Если , секцию реостата набирают параллельным соединением отдельных элементов ящика сопротивлений. При этом обязательно используют только отводы (присоединения), выполненные в данном ящике. Составляют полную схему включения реостата.
9. Полная пусковая диаграмма
Построение диаграммы
По выбранным стандартным секциям реостата определяют реальные значения сопротивления ступеней. Для двигателя независимого возбуждения и асинхронного двигателя с реостатом, включенным по схеме “звезда', сопротивление ступеней (см. рис. 9)
,
и т.д.
Для асинхронного двигателя в выражения вместо входит .
Для принятых ступеней в первом квадрате строят механические характеристики в двигательном и тормозном режимах.
Характеристики двигателей независимого возбуждения строят по двум точкам:
; ;
; ,
где - постоянная двигателя.
Реостатные характеристики асинхронного двигателя строят по формуле:
(52)
с учетом
(53)
Построение характеристик режима динамического торможения.
Для двигателя независимого возбуждения характеристики в режиме электродинамического торможения, проходящие через начало координат, строят по заданному перепаду скорости при и , . Характеристики прямолинейны.
Для асинхронного двигателя определяют и по формуле (41) строят характеристики , учитывая, что
10. Расчет и построение кривых переходных процессов при пуске и торможении
Для расчета и построения кривых и рекомендуется использовать графоаналитический метод. Если механическая характеристика двигателя в пределах рабочего участка линейная, а момент статического сопротивления , то возможно аналитическое решение задачи.
В графоаналитическом методе строят характеристики и в двигательном и тормозном режимах. Считая, что в некотором малом интервале времени динамический момент, равный разности моментов , остается величиной постоянной, уравнение движения электропривода принимает следующий вид
.
Для каждого интервала изменения скорости графическим путем находится среднее значение динамического момента , подставляется в уравнение движения, и определяется время переходного процесса на этом участке.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
В качестве примера на рис.10 построена пусковая диаграмма, соответствующая семипериодной диаграмме скорости, для асинхронного двигателя с фазным ротором по точкам 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, А. Диаграмма торможения построена по точкам 14, 15, 16, 17, 18.
Для построения кривых при пуске и торможении ординату скорости разбивают на и . Из графика на каждом участке приращения скорости определяют среднее значение динамического момента и . Определяют время и пуска и торможения на каждом участке:
, (48)
, (49)
где - принимают снизу вверх; - принимают из графика сверху вниз.
По расчетным данным составляют таблицу построения кривых переходных процессов.
|
Пуск |
Торможение |
|||||
По данным таблицы строят кривые при пуске и торможении. Зависимость строят по механическим характеристикам и кривой .
Общее время пуска и торможения
, (50)
. (51)
12. Выбор электрических аппаратов
В первую очередь выбирается контактор, как наиболее нагруженный аппарат.
При выборе типа контактора по каталогу на релейно-контактную аппаратуру и по справочникам необходимо учесть следующие показатели:
a) Величину и род тока (постоянный или переменный) коммутируемой силовой цепи;
b) Количество и вид (замыкающие или размыкающие) контактов, коммутирующих силовые цепи;
c) Количество и вид блок-контактов;
d) Род тока и величину напряжения катушки контакторов.
Количество и вид контактов как силовых, так и блок-контактов определяются из составленной ранее релейно-контактной схемы.
Ориентировочное значение тока, на который должны быть выбраны силовые контакты контакторов, обычно определяется в соответствии с номинальным током электродвигателя Iном.дв из условия:
,
где Iном.к - номинальный ток силовых контактов контактора (указывается в каталоге).
Если требуемое по схеме количество силовых контактов больше, чем у выбираемого в каталоге (подходящее по всем другим показателям) контактора, то используют обычно параллельное включение катушек однотипных контакторов. При этом, очевидно, количество силовых контактов удваивается. Если недостает только блок-контактов, то параллельно катушке контактора включается катушка вспомогательного реле, контакты которого и выполняют функцию недостающих блок-контактов.
Выбрав конкретный тип контактора, необходимо кроме названных выше показателей выписать из каталога мощность (или ток), потребляемую его катушкой, а так же допустимый ток блок-контактов.
При выборе реле необходимо учесть следующее:
a) Тип реле (напряжения, тока, времени, тепловое и т.д.);
b) Величину и род тока коммутируемой контактами реле цепи;
c) Количество и вид требуемых контактов реле;
d) Род тока и величину напряжения (для реле напряжения) катушки реле;
Диапазон выдержек времени (для реле времени). Диапазон должен включать в себя требуемую выдержку времени, определяемую при расчете переходных процессов. Некоторые временные интервалы могут быть оговорены в задании на проект, например, времена технологических пауз.
При управлении в функции тока или скорости установки реле выбирают из кривых переходных процессов ( i(t) и (t) ).
При управлении в функции времени установки реле выбирают по кривым переходных процессов с учетом собственного времени срабатывания контакторов.
При управлении в функции тока с корректировкой по времени установку токового реле принимают близкой к току IП.min и, проводя линию Iуст на графике M(t), определяют выдержку реле времени с учетом времени срабатывания контактора:
.
Автоматизация периода динамического торможения обычно производится в функции времени или скорости.
Мощность источника питания обмоток статора асинхронного двигателя при динамическом торможении
.
При выборе реле максимальной токовой защиты, катушка которого устанавливается в силовой цепи, необходимо обратить внимание на то, чтобы это реле могло быть настроено на ток срабатывания, определяемый из выражения:
где Imax - максимальное значение тока защищаемой цепи при нормальных режимах работы.
Выбирая реле, выполняющее в схеме функцию минимальной защиты по току или напряжению, необходимо обратить внимание на коэффициент возврата выбираемого реле
.
Коэффициент возврата такого реле должен быть достаточно низким, чтобы иметь возможность настройки реле на требуемый ток или напряжение отпускания.
Величина тока, протекаемого через контакты реле и коммутируемого ими, может быть определена при известных последовательности работы релейно-контактной схемы и мощности (тока) катушек электрических аппаратов (реле, контакторов и т.д.), одновременно получающих питание через контакты рассматриваемого реле. Этот ток должен быть меньше допустимого тока для контактов реле. Следует обратить внимание, что максимально допустимый ток, коммутируемый контактами реле, различен в зависимости от цепи коммутации: он существенно меньше при коммутации цепей катушек реле и контакторов, получающих питание от цепи постоянного тока (сказывается большая индуктивность этих катушек), по сравнению с максимально возможным током коммутации в цепи переменного тока. В каталоге на релейно-контактную аппаратуру приводятся допустимые значения токов для различных условий нагрузки контактов.
Литература
Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1986. 415 с.
Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985. 560 с.
Чиликин М.Г., Соколов М.М., Терехов В.М., Шинявский А.В. Основы автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1974. 567 с.
Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981. 576 с.
Чиликин М.Г. Основы автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1976. 432 с.
Алексеев Ю.В., Рабинович А.А. Краново-металургические и экскаваторные двигатели постоянного тока: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1985. 168 с.
Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1974.
Электротехнический справочник / Под общ. ред. П.Г.Грудинского. Т.1. М.: Энергия, 1974. 776 с.
Справочник по электрическим машинам / Под ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т.1. М.: Энергоатомиздат, 1988. 456 с.
Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехов М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. М.: Изд-во стандартов, 1989. 25 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование электропривода к электродвигателю АКН-16-44-10. Построение нагрузочных диаграмм; расчет и выбор пусковых и тормозных реостатов, определение рабочих и эквивалентных токов; построение кривых переходных процессов при пуске и торможении.
курсовая работа [737,4 K], добавлен 09.10.2011Расчет мощности электродвигателя. Построение пусковых диаграмм. Расчет тормозных реостатов. Проектирование пусковой и тормозной характеристики. Кривые переходных процессов. Выбор основных коммутационных аппаратов и принципов управления электроприводом.
курсовая работа [928,0 K], добавлен 08.12.2013Выбор электродвигателя переменного тока. Расчет сопротивлений добавочных резисторов в цепи ротора. Построение механических характеристик электропривода. Построение переходных процессов и определение интервалов времени разгона по ступеням и при торможении.
курсовая работа [406,8 K], добавлен 14.11.2012Расчёт и построение нагрузочной диаграммы. Выбор и проверка электродвигателя. Построение пусковой и тормозной диаграмм. Расчет времени работы и рабочих токов ступеней реостата. Разработка принципиальной схемы управления. Выбор электромагнитного тормоза.
курсовая работа [368,8 K], добавлен 14.01.2013Определение приведенного момента нагрузки. Определение расчетной мощности и выбор электродвигателя, построение его пусковой диаграммы. Определение числа и расчет величины пусковых резисторов. Типы и особенности использования вентиляционных установок.
курсовая работа [227,5 K], добавлен 14.02.2014Предварительный выбор мощности асинхронного двигателя. Приведение статических моментов и моментов инерции к валу двигателя. Построение механических характеристик электродвигателя. Расчет сопротивлений и переходных процессов двигателя постоянного тока.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.12.2011Расчет и построение естественных и искусственных характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Характеристики при пуске и торможении. Определение времени разгона привода. Графоаналитическое решение уравнения движения электропривода.
курсовая работа [313,4 K], добавлен 02.05.2011Расчет и определение режимов работы двигателя. Выбор мощности двигателя для продолжительного режима работы с повторно-кратковременной нагрузкой, проверка на перегрузочную способность, пусковые условия. Вычисление потребляемой мощности, расшифровка марки.
контрольная работа [248,7 K], добавлен 07.02.2016Отображение двигателя в режиме динамического торможения. Расчет пускового реостата и построение пусковых характеристик для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Запись уравнения скоростной характеристики с учетом требуемых параметров.
контрольная работа [1002,6 K], добавлен 31.01.2011Расчет и построение полной диаграммы работы электропривода. Расчет динамического торможения электродвигателя. Определение сопротивлений секций реостата. Расчет времени работы ступеней реостата. Разработка принципиальной схемы автоматического управления.
курсовая работа [599,4 K], добавлен 11.11.2013Расчет и построение естественных и искусственных механических характеристик двигателя постоянного тока смешанного возбуждения. Расчет регулирующего элемента генератора параллельного возбуждения. График вебер-амперной характеристики электродвигателя.
контрольная работа [198,0 K], добавлен 09.12.2014Расчет числа и значений пусковых резисторов. Построение естественной механической характеристики. Расчет и построение искусственных реостатных механических характеристик. Определение интервала времени работы на каждой ступени пусковых резисторов.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 31.03.2015Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя привода. Определение необходимой мощности асинхронного двигателя привода. Расчет продолжительности пуска электродвигателя с нагрузкой. Электрическая схема автоматического управления электродвигателем.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.05.2019Выбор размеров двигателя. Расчет обмоток статора и ротора, магнитной цепи, потерь, параметров двигателя и построение рабочих и пусковых характеристик, построение круговой диаграммы. Определение расходов активных материалов и показателей их использования.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 06.09.2012Расчет электропривода якорно-швартовного устройства. Характеристики якорного снабжения. Выбор двигателя и построение нагрузочной диаграммы. Определение скорости выбирания цепи и время работы электродвигателя, проверка на нагрев и максимальную скорость.
курсовая работа [85,7 K], добавлен 12.03.2012Выбор электродвигателя и расчет электромеханических характеристик. Расчет мощности и выбор силового трансформатора и вентилей преобразователя. Определение индуктивности уравнительных и сглаживающих реакторов. Определение параметров привода и построение.
контрольная работа [4,3 M], добавлен 06.02.2016Предварительный выбор и расчет двигателя постоянного тока. Определение его среднеквадратичного момента и предварительной мощности. Математическая модель двигателя независимого возбуждения. Потери при пуске и торможении. Определение средневзвешенного КПД.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 18.06.2015Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя; мощности, потребляемой из сети. Построение механической и энергомеханической характеристик при номинальных напряжении и частоте. Графики переходных процессов при пуске асинхронного двигателя.
курсовая работа [997,1 K], добавлен 08.01.2014Расчет мощности двигателя электропривода грузоподъемной машины. Выбор элементов силовой части электропривода. Расчет доводочной скорости. Построение нагрузочной диаграммы и тахограммы работы двигателя. Проверка двигателя по пусковым условиям и теплу.
курсовая работа [251,3 K], добавлен 16.12.2012Выбор тахогенератора, трансформатора, вентилей. Расчет индуктивности, активного сопротивления якорной цепи; параметров передаточных функций двигателя, силового преобразователя. Построение переходного процесса контура тока. Описание электропривода "Кемек".
курсовая работа [311,2 K], добавлен 10.02.2014
