Расчет электроприводов постоянного и переменного тока

Определить параметры резисторов. 1.4. Определить пределы, в которых будет изменяться механическая характеристика в естественной схеме включения при колебаниях напряжения питания в пределах ± 20%. 1.5. Построить характеристику динамического торможения w =f(I), обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими | e доп |. М с =0,5 М н . Определить параметры тормозного резистора. 1.6. Изобразить структурную схему двухмассовой системы механизма передвижения тележки.

Приняв J 1 =J дв , J 2 =3 J 1 , w 12 =1,2 с -1 , построить АЧХ при воздействии возмущения на вал механизма. 1.7. Рассчитать и построить механическую характеристику разомкнутой системы УП-Д, если е п =220 В; внутреннее сопротивление управляемого преобразователя r п =2 r яд . 1.8. Изобразить структурную схему и рассчитать уравнение статической механической характеристики в системе УП-Д с замкнутой обратной связью по скорости.

Определить коэффициент обратной связи по скорости К ос и задающий сигнал U зс , если статическая механическая характеристика проходит через точки М н , w н и имеет жесткость в 10 раз большую, чем в разомкнутой системе.

Преобразователь считать инерционным звеном с коэффициентом усиления К п =100, постоянной времени Т п =0,01 с и с внутренним сопротивлением r п =2 r яд . 2. Электропривод с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения. 2.1. Согласно заданному варианту выбрать двигатель последовательного возбуждения тихоходного исполнения. 2.2. Рассчитать и построить естественные w = f(I), w =f(M) и диаграмму пусковых характеристик, определить параметры резисторов при пуске в N =3 ступеней. 2.3. Рассчитать и построить реостатные w = f(I), w =f(M) , если известны координаты рабочей точки: w =0,6 w н , М с =М н . Определить величину добавочного резистора. 2.4. Рассчитать и построить w = f(I), w =f(M) при питании двигателя пониженным напряжением U=0,5 U н . 2.5. Рассчитать и построить w = f(M) динамического торможения с самовозбуждением, позволяющего производить спуск груза (нагрузка М с =1,5 М н ). Расчет производить для двух случаев: скорость спуска груза равна w р1 =-0,8 w н и w р =-0,3 w н . 3. Электропривод с асинхронным двигателем. 3.1. Производственный механизм — вентилятор. По заданному варианту рассчитать мощность двигателя и выбрать по каталогу двигатель с фазовым ротором крановой или краново-металлургической серии. 3.2. Рассчитать и построить естественные и реостатные w = f(M) и w =f(I 2 ), если механическая характеристика проходит через точку w с =0,5 w н , М с =М н . Определить параметры резистора.

Построить пусковую диаграмму при пуске в 2;3;3;4 ступени.

Определить параметры пусковых резисторов. 3.3. Построить механические характеристики при частотном регулировании с постоянной мощностью в диапазоне 3:1. 3.4. Рассчитать и построить w = f(M) , также рассчитать сопротивление добавочного резистора при ЭДТ с независимым возбуждением, если характеристика должна проходить через точку w = w н , – М = 1,2 М н . ОГЛАВЛЕНИЕ TOC o '2-2' t 'Заголовок 1;1' введение ........................................................................................................ PAGEREF _Toc468598996 h 7 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ .................................................. PAGEREF _Toc468598997 h Ошибка! Закладка не определена. 1.1. Построение нагрузочной диаграммы двигателя постоянного тока ____ PAGEREF _Toc468598998 h 8 1.2. Выбор двигателя ___________________________________________ PAGEREF _Toc468598999 h 12 1.3. Построение механических и электромеханических характеристик электродвигателя постоянного тока ______________________________________ PAGEREF _Toc468599000 h 13 1.4. Определение предела изменения w =f(М) в естественной схеме при колебаниях напряжения в пределах ± 20% _________________________________ PAGEREF _Toc468599001 h 17 1.5. Построение характеристик электродинамического торможения w = f(I), обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими | e доп | М с = 0,5 М н ______________________________________________________ PAGEREF _Toc468599002 h 18 1.6. Структурная схема двухмассовой системы механизма передвижения тележки. __________________________________________________________ PAGEREF _Toc468599003 h 21 1.7. Расчет и построение w =f(М) разомкнутой системы УП-Д ___________ PAGEREF _Toc468599004 h 23 1.8. Структурная схема и уравнение статической механической характеристики в системе УП-Д с замкнутой обратной связью по скорости. ___________ PAGEREF _Toc468599005 h 23 2. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ................... PAGEREF _Toc468599006 h Ошибка! Закладка не определена. 2.1. Выбор двигателя _______________ PAGEREF _Toc468599007 h Ошибка! Закладка не определена. 2.2. Естественные w =f(I), w =f(M) и диаграмма пусковых характеристик __ PAGEREF _Toc468599008 h 25 2.3. Реостатные характеристики w =f(I), w =f(M) ______________________ PAGEREF _Toc468599009 h 27 2.4. Построение w =f(I), w =f(M) при питании двигателя пониженным напряжением U = 0,5 U н _________________________________________________ PAGEREF _Toc468599010 h 29 2.5 . П остроение w =f(M) электродинамического торможения с самовозбуждением, позволяющего производить спуск груза с М с = 1,5 М н _____________ PAGEREF _Toc468599011 h 29 3. ЭЛЕКТРОПРИВОД С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ PAGEREF _Toc468599012 h Ошибка! Закладка не определена. 3.1. Выбор двигателя _______________ PAGEREF _Toc468599013 h Ошибка! Закладка не определена. 3.2. Расчет и построение естественных и реостатных характеристик w =f(M) и w =f(I 2 ) ____________________________________________________ PAGEREF _Toc468599014 h 35 3.3. Построение w =f(M) при частотном регулировании с постоянной мощностью в диапазоне :1. __________________ PAGEREF _Toc468599015 h Ошибка! Закладка не определена. 3.4. Расчёт и построение w =f(M) ЭДТ с независимым возбуждением PAGEREF _Toc468599016 h Ошибка! Закладка не определена. заключение ......................... PAGEREF _Toc468599017 h Ошибка! Закладка не определена.

Библиографический список PAGEREF _Toc468599018 h Ошибка! Закладка не определена. ВВЕДЕНИЕ Автоматизация и электрификация всех отраслей народного хозяйства приводит к облегчению труда рабочих, к уничтожению существенного различия между трудом умственным и физическим, к дальнейшему повышению материального благосостояния людей.

Всякое развитое машинное устройство состоит из трех существенно различных частей: машины-двигателя, передаточного механизма, наконец, машины-орудия или рабочей машины.

Назначение первых двух элементов: двигателя с его системой управления и передаточного механизма, куда могут входить валы, шкивы, ремни, шестерни и т. п., заключается в том, сообщить движение исполнительному механизму.

Следовательно, первая и вторая части машинного устройства служат для приведения в движение рабочей машины.

Поэтому их объединяют общим названием «привод». Сегодня электрический привод представляет собой электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочего органа машины и управления её технологическим процессом. Он состоит из трёх частей: электрического двигателя, осуществляющего электромеханическое преобразование энергии, механической части, передающей механическую энергию рабочему органу машины. И системы управления, обеспечивающей оптимальное по тем или иным критериям управление технологическим процессом.

Характеристики двигателя и возможности системы управления определяют производительность механизма, точность выполнения технологических операций, динамические нагрузки механического оборудования и рад других факторов. Целью курсовой работы является приобретения навыков расчёта автоматизированного электропривода. 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ 1.1. Построение нагрузочной диаграммы двигателя постоянного тока Известны следующие параметры механизма: J S =3,6 Нм с 2 - суммарный момент инерции механизма, приведенный к валу двигателя (с учетом момента инерции самого двигателя) при нагрузке M c1 и M c2 . M c =21 Нм - статический момент. e доп =67 с -2 - допустимое ускорение. w р =105 с -1 - рабочая скорость. Цикл работы механизмов состоит из подъема груза с моментом М с1 и опускание с моментом М с2 , а также подъем грузозахватывающего устройства с моментом М с3 и опускание с М с4 . Операции содержат режимы пуска, установившейся работы, предварительного понижения скорости и торможения.

Продолжительность включения П В% = 65% , при одинаковом времени пауз.

Характерной особенностью электроприводов инерционных механизмов циклического действия является значительная динамическая нагрузка двигателей в переходных процессах.

Относительное время переходных процессов в цикле для этих механизмов также весьма значительно.

Поэтому при выборе электродвигателя по нагреву необходимо учитывать динамические нагрузки уже на этапе предварительного выбора.

Уменьшение времени переходных процессов обычно ограничено допустимым ускорением (например, по условиям механической прочности). Так как реализация этого ограничения возлагается на привод, то максимальный момент электропривода в переходных процессах также должен быть ограничен.

Определяем эти моменты: Н м; Н м; Н м; Н м.

Суммарный момент инерции при моментах М с3 и М с4 : Нм с 2 . Момент двигателя равен: Н м. Для построения нагрузочной диаграммы М с = f(t) и тахограммы w = f(t) необходимо определить время пуска, установившейся работы, предварительного понижения скорости и торможения при различных моментах. Время переходных процессов определяем с использованием основного уравнения движения из формулы: с; с; с; с; с; с; с; с; с; с; с; с; с; с. Время простоя определяется из выражения: Тогда время простоя t 0 /4 равно: с. По полученным данным построим нагрузочную диаграмму двигателя (рис. 1.1). . Рис. 1.1. Нагрузочная диаграмма двигателя постоянного тока 1.2. Выбор двигателя Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения выбрать из серии машин длительного режима работы, имеющих рабочую угловую скорость w р . Так как для механизма, работающего с циклической нагрузкой, необходимо выбрать двигатель продолжительного режима, то для этого определяем эквивалентный по нагреву момент: где М сi – момент статической нагрузки, соответствующие i-му участку рабочего цикла нагрузочной диаграммы; t i – время работы двигателя на i-м участке; к з = 1,1…1,3 – коэффициент учитывающий отличие нагрузочной диаграммы двигателя от диаграммы статической нагрузки. Расчётная мощность двигателя Вт.

Исходя из P р и w р по каталогу [1] выбираем двигатель П51 с параметрами: приведёнными в табл.1.1. Таблица 1.1 Основные параметры двигателя типа П51

Приведём r я +r дп и r пар к рабочей температуре 75 ° С: r я +r дп =1,051 1,22=1,282 Ом ( далее примем r я =1,282Ом ); r пар =168 1,22=205,0 Ом.

Постоянная двигателя: Вб; А; А. Скорость идеального х.х.: c -1 . Скорость в установившемся режиме: c -1 . Электромеханические характеристики изображены на рис.1.2. Расчёт пускового реостата аналитическим методом: А. Полное сопротивление: Ом; Ток переключения: А.. Ом; Ом; Ом.

Сопротивления резисторов: Ом; Ом; Ом.

Получение пониженной скорости w =0,2 w р шунтированием цепи якоря. По характеристике шунтирования (рис.1.2) находим w 0ш =40[c -1 ]. Через начало координат проводим прямую, параллельную естественной характеристике. В точке пересечения с характеристикой шунтирования (точка А) находим ток I А =45,7[А].

Скорость в точке а3: c -1 ; Ом. IV Квадрант.

Скорость в точке а6 c -1 . Ом. 1.4. Определение предела изменения w =f(М) в естественной схеме при колебаниях напряжения в пределах ± 20% Естественная схема включения (рис.1.6) При неизменном сопротивлении цепи возбуждения ток возбуждения изменяется в пределах По универсальной кривой намагничивания [1] находим: Характеристики строим по двум точкам: -1 ]; -1 ]; -1 ]; -1 ]; Характеристики изображены на рис.1.7. 1.5. Построение характеристик электродинамического торможения w = f(I), обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими | e доп | М с = 0,5 М н Определим максимальный тормозной момент двигателя M+M c =-J дв e доп ; M=- J дв e доп -0,5M н = Нм; Откуда находим сопротивление r т Ом.

Характеристика ЭДТ изображена на рис.1.9.

Структурная схема двухмассовой механической системы представалена на (рис. 1.10.). Приняв J 1 =J дв , J 2 =3 J 1 , W 12 =1,2 с -1 , строим АЧХ при воздействии возмущения на вал механизма. АЧХ двухмассовой системы: где ; Результат расчета приведён в таблице 1.2, график – на рисунке 1.11. Таблица 1.2 Значения А( W ) и W , с –1

Определим коэффициент обратной связи по скорости К ос и задающий сигнал U зс , если статическая механическая характеристика проходит через точки М н , w н и имеет жесткость в 10 раз большую, чем в разомкнутой системе.

Преобразователь считаем инерционным звеном с коэффициентом усиления К п =1 00, постоянной времени Т п = 0,01 с и с внутренним сопротивлением r п =2 r яд.

Согласно заданному варианту, выбрать двигатель последовательного возбуждения тихоходного исполнения. Тип двигателя: ДП-21. Таблица 2.1 Основные параметры двигателя типа Д – 21

Таблица 2.2 Результаты расчётов I , w и М

Определяем величину добавочного резистора: Ом. Расчёт ведём по формуле: Результаты представлены в табл.2.3., графики - на рис.2.6,2.7.

Таблица 2.3. Результаты расчёта

Таблица 2.4. Результаты расчёта

Выбран двигатель крановой серии типа МТ111-6 Таблица 3.1. Паспортные данные двигателя типа МТ111-6

P н =3,5 [кВт]	Статор:	Ротор:
n н =915 [об/мин]	I сн =10,5[А]	I рн =13,7[А]
U н =380 [В]	I сх =6,6[А]	Е рн =181[В]
Mк/Mн=2,3	r с =2,16[Ом]	r р =0,525[Ом]
	x с =2,03[Ом]	x р =0,755[Ом]
		k e =1,96

Построим пусковую диаграмму при пуске в 3 ступени.

Определим пара м етры пусковых резисторов: Ом; Ом; Ом.