Выбор электродвигателя и элементов системы управления автоматизированного привода, обеспечивающего при заданной нагрузочной диаграмме искомый диапазон регулирования скорости вращения. Составление принципиальной схемы и расчет статических характеристик.

Саратовский Государственный Технический Университет

Кафедра АЭУ

Курсовая работа по электроприводу

«Расчет электропривода»

Саратов - 2008

1. Выбор электродвигателя

2. Расчет параметров трансформатора

3. Выбор вентилей

4. Расчет параметров якорной цепи

5. Расчет параметров системы управления

5.1 Для верхней границы диапазона

5.2 Для нижней границы диапазона

6. Расчет параметров отсечки

7. Построение статических характеристик

Заключение

Приложение

1. Выбрать электродвигатель и элементы системы управления автоматизированного привода, обеспечивающего при заданной нагрузочной диаграмме диапазон регулирования скорости вращения D=75 с относительной ошибкой =15%. При пуске двигателя и перегрузках вращающий момент должен удерживаться в пределах от М1кр=85 Нм до М2кр=115 Нм. Номинальная угловая скорость n=1950 об/мин.

2. Составить принципиальную схему привода.

1. Выбор электродвигателя

Рассчитаем эквивалентный момент, используя нагрузочную диаграмму:

Рассчитаем мощность двигателя:

Исходя из мощности двигателя и номинальной угловой скорости, выбираем электродвигатель ПБСТ-63 с номинальными параметрами:

Uн=220 В; Pн=11 кВт; Iн=54 А; nн=2200 об/мин; wя=117; Rя=0,046 Ом; Rд=0,0186 Ом; wв=2200; Rв=248 Ом.

Рассчитаем действительный момент и параметры двигателя:

2. Расчет параметров трансформатора

Напряжение вторичной цепи и мощность трансформатора:

кс=1,11-коэффициент схемы

кз=1,1-коэффициент запаса, учитывающий возможное падение напряжения

кR=1,05-коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения в вентилях и коммутацию тока в вентилях.

кi=1,1-коэффициент запаса, учитывающий отклонение формы тока в вентилях от прямоугольной км=1,92-коэффициент схемы

Исходя из напряжения вторичной цепи и мощности, выбираем трансформатор ТТ-25 с номинальными параметрами: Sтр=25 кВт; U2=416±73 В; I2ф=38 А;

uк=10%; iхх=15%. Рассчитаем сопротивления трансформатора:

3. Выбор вентилей

С учетом диапазона регулирования скорости выбираем однофазную систему управления электрическим приводом. Среднее значение тока вентиля: . Номинальный ток вентиля: . кз=2,2-коэффициент запаса, m=2-коэффициент, зависящий от схемы выпрямления. Наибольшее обратное напряжение, прикладываемое к вентилю:

Номинальное напряжение вентилей:

Выбираем вентили Т60-8.

4. Расчет параметров якорной цепи

Наибольшая допустимая величина переменной составляющей выпрямленного тока:

Требуемая индуктивность якорной цепи:

Общая индуктивность двигателя и трансформатора меньше, чем требуемая, поэтому в якорную цепь необходимо включить сглаживающий дроссель с индуктивностью:

Активное сопротивление дросселя:

Активное сопротивление якорной цепи:

5. Расче т параметров системы управления

Для верхней границы диапазона

Что соответствует углу регулировки По зависимости определяем изменение ЭДС и угла регулирования:

что в процентном соотношении:

Нижняя граница диапазона:

Что соответствует углу регулировки

По зависимости определяем изменение ЭДС и угла регулирования:

При этом коэффициент передачи преобразователя равен:

Коэффициент передачи СИФУ определим по рис. 2 Приложения:

Общий коэффициент передачи системы в разомкнутом состоянии:

Наибольшая статическая ошибка в разомкнутом состоянии:

что в процентном соотношении:

Наибольшая статическая ошибка в замкнутом состоянии:

Следовательно, на нижней границе диапазона регулирования относительная ошибка больше допустимой. Для уменьшения статической ошибки введем в систему управления промежуточный усилитель. Определим требуемый коэффициент передачи всей системы в разомкнутом состоянии:

Следовательно, коэффициент передачи промежуточного усилителя должен быть не менее:

6. Расчет параметров отсечки

В качестве стабилитрона V1 принимаем стабилитрон Д 818 (напряжение стабилизации Uст1=9 В Uу макс=11 В).

Коэффициент передачи токовой отсечки:

Напряжение стабилизации стабилитрона V2:

Функциональная схема электропривода представлена на рис. 1 Приложения.

В качестве усилителя использован интегральный усилитель-ограничитель со стабилитронами в цепи обратной связи.

7. Построение статических характеристик

Напряжение ограничения найдем из статической характеристики СИФУ (рис. 2 Приложения.):

Заключение

В ходе расчета курсовой работы была изучена методика расчета параметров основных составляющих электрического привода, таких как электрический двигатель, трансформатор, система импульсно-фазового управления и тиристорный преобразователь. Была рассчитана и построена статическая характеристика электрического привода, дающая представление о скорости привода с изменением тока якоря электрического двигателя, нагрузочная диаграмма, дающая представление о нагрузке, которую испытывает привод во время работы. Также были составлены принципиальная и функциональная схемы, дающие представление об электрических элементах, входящих в систему управления электрическим приводом. Таким образом, был реализован целый комплекс расчетов и построений, который развивает у студента знание и умение рассчитывать электрический привод, целиком, так и его основные части.

Приложение

Рис.1 Функциональная схема электропривода.

	Чтобы скачать работу бесплатно нужно вступить в нашу группу ВКонтакте . Просто кликните по кнопке ниже. Кстати, в нашей группе мы бесплатно помогаем с написанием учебных работ. Через несколько секунд после проверки подписки появится ссылка на продолжение загрузки работы.
	Бесплатная оценка
	Повысить оригинальность данной работы. Обход Антиплагиата.
	РЕФ-Мастер - уникальная программа для самостоятельного написания рефератов, курсовых, контрольных и дипломных работ. При помощи РЕФ-Мастера можно легко и быстро сделать оригинальный реферат, контрольную или курсовую на базе готовой работы - Расчет электропривода. Основные инструменты, используемые профессиональными рефератными агентствами, теперь в распоряжении пользователей реф.рф абсолютно бесплатно!
	Как правильно написать введение? Секреты идеального введения курсовой работы (а также реферата и диплома) от профессиональных авторов крупнейших рефератных агентств России. Узнайте, как правильно сформулировать актуальность темы работы, определить цели и задачи, указать предмет, объект и методы исследования, а также теоретическую, нормативно-правовую и практическую базу Вашей работы.
	Секреты идеального заключения дипломной и курсовой работы от профессиональных авторов крупнейших рефератных агентств России. Узнайте, как правильно сформулировать выводы о проделанной работы и составить рекомендации по совершенствованию изучаемого вопроса.

(курсовую, диплом или отчёт) без рисков, напрямую у автора.

Похожие работы:

29.06.2010/курсовая работа

Расчет, обоснование выбора электродвигателя: продолжительность включения, грузоподъемная сила, мощность, угловая скорость. Особенности и методы расчета канатно-блочной системы, барабана, редуктора (масса, габариты). Изучение компоновки электрической тали.

17.08.2009/дипломная работа

Определение периодической, апериодической составляющих тока симметричного короткого замыкания, ударного тока короткого замыкания, отдельных составляющих несимметричного короткого замыкания. Вычисление напряжения, построение его векторной диаграммы.

14.08.2010/курсовая работа

Расчет моментов сопротивления на баллере руля, порядок расчета электрогидравлического привода, проверка электродвигателя на нагрев. Расчет и построение нагрузочной характеристики электродвигателя рулевого устройства по системе генератор - двигатель.

28.01.2009/контрольная работа

Частотное регулирование асинхронного двигателя. Механические характеристики двигателя. Простейший анализ рабочих режимов. Схема замещения асинхронного двигателя. Законы управления. Выбор рационального закона управления для конкретного типа электропривода.

19.03.2010/курсовая работа

Техническая характеристика технологической установки, классификация подъемных кранов по конструкции. Требования к электроприводу и системе управления и сигнализации, выбор величины питающих напряжений. Расчет мощности и выбор приводного электродвигателя.

20.07.2008/дипломная работа

Станкостроительный завод: электроснабжение, графики нагрузок, центр электрических нагрузок, схема электроснабжения, мощность конденсаторных установок и трансформаторов, выбор напряжений, сетей завода и токов, экономическая часть и охрана труда.

5.10.2008/курсовая работа

Автоматизация промышленного производства. Получение навыков в расчёте электронного автоматического моста. Описание прибора и принцип его действия. Измерение, запись и регулирование температуры. Проектирование систем автоматического регулирования.

Введение

Электропривод представляет собой электромеханическую систему, предназначенную для преобразования электрической энергии в механическую, приводящую в движение рабочие органы различных машин. Однако на современном этапе на электропривод часто возлагается задача управления движением рабочих органов по заданному закону, с заданной скоростью или по заданной траектории, поэтому более точно можно сказать, чтоэлектропривод - это электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов различных машин и управления этим движением.

Как правило, электропривод состоит из электродвигателя , осуществляющего непосредственное преобразование электрической энергии в механическую, механической части , передающей энергию от двигателя к рабочему органу, включающий рабочий орган и устройства управления двигателем , осуществляющего регулирование потока энергии от первичного источника к двигателю. В качестве устройства управления может быть использован как простейший выключатель или контактор, так и регулируемый преобразователь напряжения. В совокупности перечисленные устройства образуют энергетический канал привода. Для обеспечения заданных параметров движения привода предназначен информационно-управляющий канал , в состав которого входят информационные и управляющие устройства, обеспечивающие получение информации о заданных параметрах движения и выходных координатах и реализующие определенные алгоритмы управления. К ним относятся, в частности, различные датчики (угла, скорости, тока, напряжения и др.), цифровые, импульсные и аналоговые регуляторы.

1. Исходные данные для расчета

Кинематическая схема электропривода рольганга перед ножницами для пореза прокатанного металла на заготовки показана на рис. 1.1. Предусматривается безупорный способ пореза.

Электропривод рольганга перед ножницами для пореза прокатанного металла.

1 - электродвигатель,

2 - тормозной шкив,

3 - редуктор,

4 - продольный вал,

5 - коническая пара,

7 - подкат,

8 - отрезаемая заготовка,

9 - ось ножниц

Масса подката на рольганге m п =5,5 кг·10 3

Масса ролика m р =1,0 кг·10 3

Мерная длина отрезаемых заготовок l =5,7 м

Диаметр ролика D Р =0,4 м

Число роликов n =15

Диаметр цапф d Ц =0,15 м

Максимальная скорость движения подката х мах =1,4 м/с

Минимальная (ползучая) скорость движения х м in =0,42 м/с

Время работы на ползучей скорости t min =0,7 с

Допустимое ускорение а =2,1 м/с 2

Момент инерции ролика J Р =20 кг·м 2

Момент инерции колеса качения J К =1,0 кг·м 2

Момент инерции продольного вала J В =5,0 кг·м 2

Расстояние между роликами l Р =0,8 м

Длительность цикла t Ц =42,5 с

КПД конической передачи з МЕХ =0,92

2. Предварительный выбор двигателя

Момент на продольном валу привода рольганга определяется моментом трения скольжения в цапфах роликов и моментом трения качения роликов по подкату.

где м =0,1 - коэффициент трения скольжения в цапфах;

f =1,5·10 -3 - коэффициент трения качения роликов по подкату, м.

Рассчитывается значение мощности двигателя

Пользуясь справочником Вешеневского С.Н., выбираем четыре двигателя большей мощности. Два двигателя постоянного тока параллельного возбуждения, два асинхронных двигателя с фазным ротором. Данные двигателей заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

		Р , кВт	n , об/мин	J , кг м 2		i 2	J i 2

где i - передаточное число, определяется по формуле:

Для дальнейшего расчета используем двигатель с наименьшим числом J i 2 . В данном случае это асинхронный двигатель марки МТВ 312-6.

Выписываем его данные из справочника.

3. Построение тахограммы и нагрузочной диаграммы

Согласно циклу работы электропривода рольганга строим тахограмму (рис. 3.1)

Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности. Подкат (прокатанный из слитка металл) подается цепным транспортером (шлеппером) на рольганг. Привод запускается и перемещает подкат в направлении к ножницам. Передний конец подката проходит ось ножниц до оси безупорного останова. При этом привод вначале затормаживается до минимальной скорости v min , а через заданное время t min останавливается. Осуществляется рез заготовки. Отрезанная заготовка снимается. Снова осуществляется пуск рольганга, процесс продолжается, пока вся длина подката не будет порезана на мерные заготовки.

Рис. 3.1. Тахограмма работы электропривода рольганга

Отрезки времени на участках тахограмм рассчитываются по известным из физики формулам равномерного и равноускоренного движения.

Для построения нагрузочной характеристики необходимо рассчитать динамические и статические моменты конкретных производственных механизмов по формулам:

Рассчитываем результирующие моменты на каждом участке по формуле:

По полученным расчетам строим нагрузочную характеристику (рис. 3.2).

4. Проверка двигателя по нагреву и на перегрузочную способность

электропривод двигатель тахограмма

Для проверки двигателя по нагреву применяется метод эквивалентных величин, предполагающий простой расчет среднеквадратичных значений мощности, момента, тока.

Для асинхронных электродвигателей с фазным ротором М=С" м ФI 2 cos ц 2 (здесь ц 2 - угол сдвига между вектором магнитного потока Ф и вектором тока ротора I 2 ). Коэффициент мощности cosц 2 ?const , а меняется в зависимости от загрузки электродвигателя. При нагрузке, близкой к номинальной, Ф·cos ц 2 приближенно может быть принято постоянным и, следовательно, М? К" м I 2 . Учитывая пропорциональность момента и тока, условием для проверки двигателя по нагреву можно принять:

Значит двигатель проходит проверку по нагреву

Проверяется также двигатель по перегрузочной способности, исходя из нагрузочной диаграммы.

где - максимальный нагрузочный момент (определяется по нагрузочной диаграмме), Н?м;

Максимальный момент двигателя, Н?м.

По справочным данным для двигателя МТВ 312-6

147,04<448, значит, двигатель проходит проверку на перегрузочную способность.

5. Расчет статических механических характеристик электропривода

Механическая характеристика АД выражается формулой Клосса.

М кг >М кд,

где М кг, М кд - критические моменты в генераторном и двигательном режимах соответственно.

Если пренебречь реактивным сопротивлением статора получим, упрощенную формулу Клосса:

где - критическое скольжение АД.

Номинальное скольжение АД определяется по формуле:

Синхронная частота вращения магнитного поля АД:

Номинальная скорость определяется

Номинальный вращающий момент АД определяется по формуле (4.2)

Критический момент АД определяется по формуле (4.4)

Для построения механической характеристики рассчитываем момент по формуле (5.2) и угловую скорость по формуле:

Полученные данные заносим в таблицу 5.1 и строи механическую характеристику (рис 5.1).

Таблица 5.1

M , Н?м
, рад/с
M , Н?м
, рад/с

Механическая характеристика асинхронного двигателя марки МТВ 312-6

6. Расчет переходных процессов и динамических характеристик

Если в процессе пуска двигателя момент статического сопротивления постоянен, что в практике эксплуатации имеет место во многих случаях, то пики тока и момента обычно выбирают одинаковыми на всех ступенях.

Для расчета сопротивлений надо задаться двумя из трех следующих величин: М 1 (пиковым моментом), М 2 (моментом переключения), (числом пусковых ступеней). При выборе величин М 1 , М 2 , z следует руководствоваться следующими соображениями.

В случае релейно-контакторного управления число пусковых ступеней всегда значительно меньше, чем у реостатов, т.к. здесь режим пуска регламентируется аппаратурой управления и не зависит от оператора. К тому же каждая пусковая ступень требует отдельного контактора и реле, что заметно увеличивает стоимость оборудования. Поэтому число пусковых ступеней при контакторном управлении для двигателей малой мощности - до 10 кВт - делается равным 1 - 2; для двигателей средней мощности - до 50 кВт - 20 - 3; для двигателей большей мощности - 3 - 4 ступени.

Для асинхронного двигателя марки МТВ 312-6 примем число ступеней z =3.

Аналитический метод

Момент переключения находится по формуле:

В данном курсовом проекте следует принять

Полное сопротивление ротора на первой ступени:

Сопротивления следующих ступеней:

Сопротивления секций:

По полученным данным строим характеристику (рис. 6.1).

Графический метод

Масштаб сопротивлений

Приведенное сопротивление ротора вычисляется по формуле

Пусковая характеристика асинхронного двигателя марки МТВ 312-6

Величина Т М называется механической постоянной времени. Она характеризует скорость протекания переходного процесса. Чем больше Т М , тем медленнее протекает переходной процесс.

В пределах прямолинейной части характеристики АД для механической постоянной времени при справедливо выражение:

В данном курсовом проекте удобнее будет воспользоваться выражением для механической постоянной времени для прямолинейных характеристик:

Время работы на каждой пусковой характеристике можно определить

Уравнение для каждой ступени движения электропривода:

По формулам (6.11) и (6.12) рассчитываем зависимости и для каждой ступени. Расчеты сводятся в таблицу 6.2 и по ним строятся графики переходных процессов (рис. 6.1 и рис. 6.2.).

По построенной пусковой характеристике (рис. 6.1) определяем значения, и заносим их в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

	1 ступень	2 ступень	3 ступень	естественная

Рассчитываем зависимости и для каждой ступени

Для остальных ступеней расчет ведется аналогично. Полученные данные заносим в таблицу 6.2.

Таблица 6.2

	1 ступень	2 ступень	3 ступень
t от нач , с
	естественная
t от нач , с

График переходного процесса. M (t )

График переходного процесса. (t )

7. Расчет искусственных механических характеристик

Механическая характеристика АД выражается упрощенной формулой Клосса:

Введение добавочного сопротивления в цепь ротора двигателя

Для расчета естественной характеристики определяем номинальные сопротивления ротора

Относительное сопротивление цепи ротора с включенным резистором

Определяем отношение

Скольжение на искусственной характеристике определяется:

Строим механические характеристики M=f(s и) (рис. 7.1) для моментов, посчитанных на естественной характеристике, находя новые значения s и.

Уменьшение напряжения, подводимого к статору двигателя

Электромагнитный вращающий момент асинхронной машины пропорционален квадрату напряжения статора:

где m 1 - число фаз статора;

U 1ф - фазное напряжение статора, В;

R 2 - приведенное активное сопротивление всей цепи ротора, Ом;

х 2 - приведенное реактивное сопротивление ротора, Ом;

R 1 , x 1 - активное и реактивное сопротивления статора, Ом.

Следовательно, будет справедливо следующее соотношение:

В данном курсовом проекте требуется построить механические характеристики АД (рис. 7.2) при напряжении статора и. Для этого необходимо пересчитать моменты двигателя на каждой характеристике при неизменных значениях скольжения:

Изменение частоты тока статора

В данном курсовом проекте требуется построить механические характеристики АД для частоты f 1 =25 Гц и f 2 =75 Гц. Для того, чтобы, должно соблюдаться условие: , определяем сначала значение скорости идеального холостого хода для нового значения частоты:

Определяем значение критическое скольжение для нового значения частоты:

где - значение частоты в относительных единицах (для f 1 =25 Гц; а для f 1 =75 Гц).

Т.к. критический момент остается постоянным, номинальный момент также не изменяется, следовательно, и перегрузочная способность двигателя остается прежней. Рассчитать номинальное скольжение двигателя можно, выразив его из уравнения:

8. Разработка принципиальной электрической схемы электропривода

Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется с введенными резисторами в цепи ротора. Резисторы в цепи ротора служат для ограничения токов не только в процессе пуска, но и при реверсе, торможении, а также при снижении скорости.

По мере разгона двигателя для поддержания ускорения привода резисторы выводятся. Когда пуск закончится, резисторы полностью шунтируются, и двигатель перейдет работать на естественную механическую характеристику.

На рис. 8.1 приведена схема асинхронного двигателя с фазным ротором, где с помощью релейно-контакторной аппаратуры осуществляется пуск двигателя в две ступени, причем напряжение подается одновременно на силовые цепи и цепи управления с помощью выключателя QF.

Управление двигателем осуществляется в функции времени. При подаче напряжения в цепь управления реле времени КТ1, КТ2, KT3 срабатывают и размыкают свои контакты. Далее нажимается кнопка SBС1 «Пуск». Это приводит к срабатыванию контактора КМ1 и пуску двигателя с резисторами, введенными в цепи ротора, так как контакторы КМ3, КМ4, КМ5 питания не получают. При включении контактора КМ1 реле КТ1 теряет питание и замыкает свой контакт в цепи контактора КМ3 через промежуток времени, равный выдержке времени реле КТ1. По истечении указанного времени включается контактор КМ3, шунтирующий первую пусковую ступень резисторов. Одновременно размыкается контакт КМ3 в цепи реле КТ2. Реле КТ2 теряет питание и с выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи контактора КМ4, который срабатывает через промежуток, равный выдержке времени реле КТ2, и шунтирует вторую ступень резисторов в цепи ротора. Одновременно размыкается контакт КМ4 в цепи реле КТ3. Реле КТ3 теряет питание и с выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи контактора КМ5, который срабатывает через промежуток, равный выдержке времени реле КТ3, и шунтирует вторую ступень резисторов в цепи ротора.

Динамическое торможение осуществляется отключением двигателя от сети трехфазного тока и подсоединением обмотки статора к сети постоянного тока. Магнитный поток в обмотках статора, взаимодействуя с током ротора, создает тормозной момент.

Для остановки двигателя нажимается кнопка SBТ «Стоп». Контактор КМ1 обесточивается, размыкая свои контакты в силовой цепи двигателя.

Одновременно с этим замыкается контакт КМ1 в цепи контактора КМ6, вследствие чего контактор КМ6 срабатывает и замыкает свои силовые контакты в цепи постоянного тока. Обмотка статора двигателя отключается от трехфазной сети и подключается к сети постоянного тока. Двигатель переходит в режим динамического торможения. В схеме применено реле времени с выдержкой времени при размыкании.

При скорости, близкой к нулю, контакт КТ размыкается, вследствие чего контактор КМ6 обесточивается и двигатель отключается от сети.

Интенсивность торможения регулируется с помощью резистора R. В схеме применена блокировка с помощью размыкающих контактов КМ1 и КМ6 для невозможности включения статора двигателя одновременно в сеть постоянного и трехфазного тока.

Заключение

В данном курсовом проекте мы осуществили: предварительный выбор двигателя; осуществили построение тахограммы и нагрузочной диаграммы; выполнили проверку двигателя по нагреву и на перегрузочную способность; произвели расчет статических механических характеристик электропривода, переходных процессов и динамических характеристик, искусственных механических характеристик; а так же произвели разработку принципиальной электрической схемы электропривода.

При использовании регулируемого электропривода экономия электроэнергии достигается за счет следующих мероприятий:

Снижение потерь в трубопроводах;

Снижение потерь на дросселирование в регулирующих устройствах;

Поддержание оптимального гидравлического режима в сетях;

Устранение влияния холостого хода электродвигателя.

Список использованных источников

1. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. - М.: Энергия, 1977. - 472 с.

2. Чиликин М.Г. «Общий курс электропривода». - М.: Энергия 1981 г.

3. Крановое электрооборудование: Справочник/ Ю.В. Алексеев,

А.П. Богословский. - М.: Энергия, 1979 г.

Подобные документы

Описание металлической заготовки детали, выбор станка. Расчет и построение нагрузочной диаграммы главного электропривода. Проверка электродвигателя главного электропривода по нагреву. Построение нагрузочной диаграммы и тахограммы привода подачи.

курсовая работа , добавлен 12.04.2015


Режимы работы крановых механизмов. Выбор типа электропривода, двигателя и силового преобразователя. Общие сведения о применениях различных электроприводов, расчет тахограммы и нагрузочной диаграммы. Проверка выбранного двигателя по нагреву и перегрузке.

дипломная работа , добавлен 08.03.2015


Определение времени цикла, пуска и остановки электродвигателя. Построение нагрузочной диаграммы механизма. Проверка выбранного двигателя по нагреву, на нагрузочную способность. Выбор преобразователя частоты и его обоснование. Механическая характеристика.

курсовая работа , добавлен 25.12.2011


Выбор двигателя и редуктора. Резание на токарно-отрезных станках. Работа двигателя при торцевой подрезке. Расчет статических и динамических усилий в механизме и построение упрощенной нагрузочной диаграммы. Расчет потребной мощности и выбор двигателя.

контрольная работа , добавлен 25.01.2012


Описание конструкции пассажирского лифта и технологического процесса его работы. Проектирование электропривода: выбор рода тока и типа электропривода; расчет мощности двигателя; определение момента к валу двигателя; проверка по нагреву и перегрузке.

курсовая работа , добавлен 16.11.2010


Разработка разомкнутой системы электропривода рабочего механизма (подъем стрелы карьерного гусеничного экскаватора). Выбор двигателя и определение каталожных данных. Расчет сопротивлений реостатов и режимов торможения. Проверка двигателя по нагреву.

курсовая работа , добавлен 13.08.2014


Выбор типа электропривода и электродвигателя. Расчет нагрузочной диаграммы электродвигателя. Проверка двигателя по нагреву. Принципиальная электрическая схема силовой части. Переход к системе относительных единиц. Передаточная функция регулятора тока.

курсовая работа , добавлен 27.10.2008


Механические буровые установки глубокого бурения. Выбор двигателя, построение уточненной нагрузочной диаграммы. Расчет переходных процессов в разомкнутой системе, динамических показателей электропривода и возможности демпфирования упругих колебаний.

дипломная работа , добавлен 30.06.2012


Предварительный расчет мощности электродвигателя, определение передаточного числа редуктора. Построение тахограммы и нагрузочных диаграмм, проверка двигателя по перегрузочной способности и мощности. Расчет и построение механических характеристик привода.

курсовая работа , добавлен 24.09.2010


Предварительный выбор мощности и типа электродвигателя. Расчет и построение статических естественных механических характеристик электродвигатели для различных режимов его работы. Выбор электрической схемы электропривода и ее элементов, проверка двигателя.

Современный электропривод, в первую очередь автоматизированный, является сложной электромеханической системой. Проектирование такой системы требует учета большого числа разнообразных факторов и критериев, к числу которых относятся условия функционирования электропривода и его элементов, надежность и экономичность его работы, безопасность для обслуживающего персонала и окружающей среды, совместимость электропривода с другими электротехническими установками.

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ДВИГАТЕЛЕЙ

Задача расчета мощности и выбора двигателя состоит в поиске такого серийно выпускаемого двигателя, который обеспечивает заданный технологический цикл рабочей машины, его конструкция соответствует условиям окружающей среды и компоновки с рабочей машиной и при этом его нагрев не превышает нормативный (допустимый) уровень.

Важность правильного выбора двигателя определяется тем, что недостаточная его мощность может привести к невыполнению заданного технологического цикла и снижению производительности рабочей машины. При этом из-за перегрузки может иметь место повышенный нагрев двигателя и преждевременный выход его из строя.

Недопустимым является также использование двигателей завышенной мощности, так как при этом повышается первоначальная стоимость ЭП, а его работа происходит при пониженных КПД и коэффициенте мощности.

Выбор электродвигателя производится в такой последовательности: расчет мощности и предварительный выбор двигателя; проверка выбранного двигателя по условиям пуска и перегрузки и проверка его по нагреву.

Если выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям проверки, то на этом выбор двигателя заканчивается. Если же двигатель не удовлетворяет условиям проверки на каком-то этапе, то выбирается другой двигатель (как правило, большей мощности) и проверка повторяется.

При выборе двигателя в общем случае одновременно должна выбираться и механическая передача ЭП, что позволяет в ряде случаев оптимизировать структуру ЭП. В данной главе рассматривается более простая задача, когда механическая передача уже выбрана и известны ее передаточное число (или ее радиус приведения) и КПД.

Основой для расчета мощности и выбора электродвигателя являются нагрузочная диаграмма и диаграмма скорости (тахограмма) исполнительного органа рабочей машины. При этом также должны быть известны масса (момент инерции) исполнительного органа и элементов механической передачи.

Нагрузочная диаграмма исполнительного органа рабочей машины представляет собой график изменения приведенного к валу двигателя статического момента нагрузки во времени M c (t). Эта диаграмма рассчитывается на основании технологических данных и параметров механической передачи. Для примера приведем формулы, по которым можно рассчитать моменты сопротивления М с, создаваемые на валу двигателя при работе исполнительных органов некоторых машин и механизмов:

Для подъемной лебедки

где G - сила тяжести поднимаемого груза, Н; R - радиус барабана подъемной лебедки, м; i, г| - передаточное число и КПД механической передачи;

Для механизма передвижения подъемных кранов

где G - сила тяжести перемещаемой массы, Н; к х - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения реборд ходовых колес о рельсы, k l = 1,8^-2,5; р - коэффициент трения в опорах ходовых колес, р = 0,015-5-0,15;/ - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам, м, / = = (5-И2) 10 -4 ; г - радиус шейки оси ходового колеса, м.

Для вентиляторов

где Q - производительность вентилятора, м 3 /с; Н - напор (давление) газа, Па; г| в - КПД вентилятора, г| в = 0,"4-Д),85; со в - скорость вентилятора, рад/с; к 3 - коэффициент запаса, к 3 = 1,1+1,5; i - передаточное число механической передачи.

Для насосов

где Q - производительность насоса, м 3 /с; Н с - статический напор, м; АН - потери напора в трубопроводе, м;# - ускорение свободного падения, м/с 2 , g = 9,81; р - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м 3 ; к з - коэффициент запаса, к з = 1,1-5-1,3; г н - КПД насоса, г н = 0,45ч-0,75; со н - скорость насоса, рад/с; / - передаточное число механической передачи.

Расчет моментов нагрузки других рабочих машин и механизмов рассмотрен в .

Диаграмма скорости , или тахограмма, представляет собой зависимость скорости движения исполнительного органа от времени Р ио (0 П Р И его поступательном движении или со ио (/) при его вращательном движении. После выполнения операции приведения эти зависимости изображаются в виде графика скорости вала двигателя во времени со(/).

На рис. 10.1, а приведен пример нагрузочной диаграммы. Она показывает, что данный исполнительный орган создает при своем движении в течение времени момент нагрузки М v а в течение времени t 2 - момент нагрузки М г Из тахограммы видно (рис. 10.1, б), что движение И О состоит из участков разгона, движения с установившейся скоростью, торможения и паузы. Продолжительности этих участков соответственно равны / , / у, t T , / 0 , а полное время цикла составляет t u = t p + t y + t T + t Q = t { + t 2 .

Рис. 10.1.

а - нагрузочная диаграмма исполнительного органа; б - тахограмма движения исполнительного органа; е - график динамического момента; г - нагрузочная диаграмма двигателя

Порядок расчета мощности, предварительного выбора и проверки двигателя рассмотрим на примере диаграмм рис. 10.1, а, б.

Определение расчетной мощности двигателя. Ориентировочно расчетный момент двигателя

где М э - эквивалентный момент нагрузки, к з - коэффициент запаса, учитывающий динамические режимы электродвигателя, когда он работает с повышенными токами и моментами.

Если момент нагрузки М с изменяется во времени и нагрузочная диаграмма имеет несколько участков, как это показано на рис. 10.1, а, то М с определяется как среднеквадратичная величина

где М с r t p - соответственно момент и длительность /-го участка нагрузочной диаграммы; п - число участков цикла.

Для рассматриваемого графика движения расчетная скорость двигателя со расч = со уст. Если скорость исполнительного органа регулируется, то расчетная скорость определяется более сложным путем и зависит от ее способа регулирования .

Определим расчетную мощность двигателя

Выбор двигателя и проверка его по перегрузке и условиям пуска. По

каталогу выбираем двигатель ближайшей большей мощности и скорости. Выбираемый двигатель при этом должен по роду и величине напряжения соответствовать параметрам сетей переменного или постоянного тока или силовых преобразователей, к которым он подключается, по конструктивному исполнению - условиям его компоновки с исполнительным органом и способам крепления на рабочей машине, а по способу вентиляции и защиты от действия окружающей среды - условиям его работы.

Выбранный двигатель проверяется по перегрузочной способности. Для этого рассчитывается зависимость момента двигателя от времени M(t), называемая нагрузочной диаграммой двигателя. Она строится с помощью уравнения механического движения (2.12), записанного в виде

Динамический момент М определяется суммарным приведенным моментом инерции J и заданными ускорением на участке разгона и замедлением на участке торможения диаграммы скорости со(/)

(см. рис. 10.1, б). Если принять график со(/) на участках разбега и торможения линейным, то динамический момент на этих участках

Зная график динамического момента (см. рис. 10.1, в) при постоянных ускорении и замедлении и зависимость M(t), построенную на основании (10.8), сопоставим максимально допустимый момент двигателя М тах с максимальным моментом М ] (см. рис. 10.1, г). Для рассматриваемого случая должно выполняться соотношение

Если соотношение (10.10) выполняется, то двигатель обеспечит заданное ускорение на участке разгона (см. рис. 10.1), если нет - график движения на этом участке будет отличаться от заданного. Для обеспечения заданного графика скорости необходимо выбирать другой более мощный двигатель и вновь повторять проверку по перегрузке до нахождения подходящего двигателя.

Для двигателя постоянного тока обычного исполнения и синхронного двигателя для асинхронного

двигателя с фазным ротором этот момент может быть принят примерно равным критическому.

При выборе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором двигатель должен быть проверен также по условиям пуска, для чего сопоставляется его пусковой момент М п с моментом нагрузки при пуске М с п

Для рассматриваемого примера М с = М у Если выбранный двигатель удовлетворяет рассмотренным условиям, то далее осуществляется его проверка по нагреву.

Задача 10.1*. Движение исполнительного органа характеризуется графиками рис. 10.1, а, б, при этом: Л/ с| = 40 Н м; М с2 = 15 Н м; = = 20 с; t 2 = 60 с; t p = 2 с; / т = 1 с; 1 у = 77 с; со уст = 140 рад/с; J = 0,8 кг-м 2 .

Определить расчетный момент и мощность двигателя и построить его нагрузочную диаграмму.

1. Расчетный момент двигателя определяем по (10.5) с учетом (10.6), а расчетную мощность - по (10.7)

2. Для построения нагрузочной диаграммы двигателя M(t) определяем вначале динамические моменты на участках разбега М дин р и торможения М шнт:

3. Моменты двигателя на участках разбега Л/, и торможения М 2 определяем по (10.8):

Моменты двигателя на участках установившегося движения - / р) и (t 2 - t T) равны моментам нагрузки М с1 и М с2 , поскольку динамический момент на них равен нулю.

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/

Исходные данные

U н =220 В - номинальное напряжение

2 р=4 - двигатель четырехполюсный

Р н =55 кВт - номинальная мощность

n н =550 об/мин - номинальная частота вращения

I н =282 А - номинальный ток якоря

r я +r дп =0,0356 Ом - сопротивление якорной обмотки и добавочных полюсов

N=234 - число активных проводников якоря

2a=2 - число параллельных ветвей якоря

Ф н =47,5 мВб - номинальный магнитный поток полюса

k = pN/2a=2*234/2=234 - конструктивный коэффициент двигателя

kФн=Е/щ=(Uн.-Iн.(Rя.+ Rд.п.))/щ=3,65 (Вб.)

щ н =2рn н /60=57,57 (рад./с.)

щ(I )

щ=0, I=6179,78 (A.)

I=0, щ=60,27 (рад./c.)

щ(M )

щ(M)=Uн - M(Rя.+ Rд.п.)/(kФн)

щ=0, M=22 (кН/м)

M=0, щ=60,27 (рад./c.)

2. Определить величину добавочного сопротивления, которое необходимо ввести в цепь якоря для снижения скорости до щ=0,4щ н при номинальном токе якоря двигателя I = I н . Построить электромеханическую характеристику, на которой будет работать двигатель с пониженной скоростью

Схема реостатного регулирования двигателя независимого возбуждения:

щ=0,4щ н =23,03 (рад/с)

щ=(Uн. - Iн(Rя.+ Rд.п.+Rд))/ kФн

kФн* щ= Uн. - Iн(Rя.+ Rд.п.+Rд)

Iн(Rя.+ Rд.п.+Rд)= Uн - kФн* щ

Rд=(Uн - kФн*щ)/ Iн - (Rя.+Rд.п)=(220-84,06)/282-0,0356=0,4465 (Ом) - добавочное сопротивление

Построение электромеханической характеристики - щ(I )

щ(I)=(Uн. - I(Rя.+ Rд.п.+Rд))/ kФн

щ=0, I=456,43 (A)

I=0, щ=60,27 (рад./c.)

двигатель якорь тормозной электромеханический

3. Определить добавочное тормозное сопротивление, ограничивающее ток якоря двукратным значением от номинального I =2 I н при переходе из номинального режима в генераторный:

а) торможение противовключением

Из формулы: щ(I)=(Е - I R)/ kФн находим Rобщ:

Rобщ=(щ н.(kФ) н. - (-Uн.))/-2Iн=(57,57*3,65+220)/(2*282)=0,7626 (Ом.)

Rд=Rобщ - (Rя.+ Rд.п)=0.727 (Ом)

Берём, при расчётах, сопротивление по модулю.

Построение электромеханической характеристики - щ(I )

щ(I)=(E - I R)/ kФн

щ=0, I=-288,5 (A.)

I=0, щ=-60,27 (рад./c.)

Построение механической характеристики - щ(M )

щ(M)=E - M*R /(kФ)

щ=0, M=-1,05 (кН/м)

M=0, щ=-60,27 (рад./c.)

б) динамическое торможение

Так как при динамическом торможении якорные цепи машины отключены от сети, то в выражении следует приравнять нулю напряжение U н, тогда уравнение примет вид:

М = - I н Ф=-13,4 Н/м

щ=М*Rобщ/(kФн) 2

Rобщ= щ н *(kФн) 2 /М=57,57*3,65 2 /13,4=57,24 (Ом)

Rд=Rобщ - (Rя.+ Rд.п)=57.2 (Ом)

Построение электромеханической характеристики - щ(I )

щ(I)=(E - I R)/ kФн

щ=0, I=-3,8 (A.)

I=0, щ=60,27 (рад./c.)

Построение механической характеристики - щ(M )

щ(M)=E - M*R /(kФн)

щ=0, M=-14,03 (кН/м)

M=0, щ=60,27 (рад./c.)

Ф=0,8Фн=0,8*47,5=38 (мВб)

kФ=2,92 (Вб.)

Построение электромеханической характеристики - щ(I )

щ(I)=(Uн. - I(Rя.+ Rд.п.))/ kФ

щ=0, I=6179,78 (A.)

I=0, щ=75,34 (рад./c.)

Построение механической характеристики - щ(M )

щ(M)=Uн - M(Rя.+ Rд.п.)/kФ

щ=0, M=18 (кН/м)

M=0, щ=75,34 (рад./c.)

Построение электромеханической характеристики - щ(I )

щ(I)=(U. - I(Rя.+ Rд.п.))/ kФн

щ=0, I=1853,93 (A.)

I=0, щ=18,08 (рад./c.)

Построение механической характеристики - щ(M )

щ(M)=U - M(Rя.+ Rд.п.)/(kФн)

щ=0, M=6.77 (кН/м)

M=0, щ=18,08 (рад./c.)

6. Определить скорость двигателя при рекуперативном спуске груза, если момент двигателя составляет М=1,5Мн

М=1,5Мн=1,5*13,4=20,1 (Н/м)

щ(M)=Uн - M(Rя.+ Rд.п.)/(kФн)=60 (рад/с)

n=60*щ/(2*р)=574 (об/мин)

Схема включения пусковых резисторов

Значения токов переключения I 1 и I 2 выбираем, исходя из требований технологии к электроприводу и коммутационной способности двигателя.

л= I 1 /I 2 =R 1 /(Rя+Rдп)=2 - отношение токов переключения

R 1 = л*(Rя+Rдп)=0,0712 (Ом)

r 1 = R 1 - (Rя+Rдп)=0.0356 (Ом)

R 2 = R 1 * л=0,1424 (Ом)

r 2 = R 2 - R 1 =0.1068 (Ом)

R 3 = R 2 * л=0,2848 (Ом)

r 3 = R 3 - R 2 =0,178 (Ом)

Построение пусковой диаграммы

щ(I)=(Uн. - I(Rя.+ Rд.п.))/ kФн

щ 0 =0, I 1 (R 3)=772,47 (A)

щ 1 (I 1)=(Uн. - I 1 R 2)/ kФн=30,14 (рад/с)

щ 2 (I 1)=(Uн. - I 1 R 1)/ kФн=45,21 (рад/с)

щ 3 (I 1)=(Uн. - I 1 (Rя+Rдп))/ kФн=52,72 (рад/с)

I=0, щ=60,27 (рад./c.)

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение тока холостого хода, сопротивлений статора и ротора асинхронного двигателя. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик электропривода, обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора.

контрольная работа , добавлен 14.04.2015


Расчет 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 , добавлен 02.05.2011


Определение индуктивность между цепью якоря и цепью возбуждения двигателя. Расчет индуктивности обмотки возбуждения, реактивного момента и коэффициента вязкого трения. График изменения момента и скорости вращения вала двигателя в функции времени.

лабораторная работа , добавлен 14.06.2013


Расчет 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 , добавлен 09.12.2014


Расчет механических характеристик двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения. Ток якоря в номинальном режиме. Построения естественной и искусственной механической характеристики двигателя. Сопротивление обмоток в цепи якоря.

контрольная работа , добавлен 29.02.2012


Расчёт и построение естественных механических и электромеханических характеристик двигателя. Способ пуска и регулирования скорости в пределах цикла, ящик сопротивления. Механические характеристики в рабочих режимах и режиме динамического торможения.

курсовая работа , добавлен 11.08.2011


Расчет исходных данных двигателя. Расчет и построение естественных механических характеристик асинхронного двигателя по формулам Клосса и Клосса-Чекунова. Искусственные характеристики двигателя при понижении напряжения и частоты тока питающей сети.

курсовая работа , добавлен 30.04.2014


Предварительный выбор двигателя по мощности. Выбор редуктора и муфты. Приведение моментов инерции к валу двигателя. Определение допустимого момента двигателя. Выбор генератора и определение его мощности. Расчет механических характеристик двигателя.

курсовая работа , добавлен 19.09.2012


Расчёт силовой части привода и системы регулирования тока возбуждения, якоря и скорости. Выбор двигателя, трансформатора, полупроводниковых элементов, защитной и коммутационной аппаратуры. Применение электропривода в металлургическом производстве.

курсовая работа , добавлен 18.06.2015


Расчет мощности двигателя, энергетических, естественных и искусственных механических и электромеханических характеристик системы электропривода. Выбор преобразовательного устройства, аппаратов защиты, сечения и типа кабеля. Расчет переходных процессов.

Кафедра: «Электрооборудования Судов и Электроэнергетики»
Курсовая работа
на тему:

«Расчёт электропривода грузоподъёмного механизма»

Калининград 2004

1. 
   Исходные данные для расчётов……………………………………………
2. 
   Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма

и предварительный выбор мощности двигателя………………………….

1. 
   Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя………….

2.2 Расчёт статической мощности на выходном валу механизма…………...

2.3 Расчёт статической мощности на валу двигателя………………………...

2.4 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя…………..

2.5 Расчёт требуемой мощности двигателя по упрощённой нагрузочной

диаграмме…………………………………………………………………...

3. Построение механической и электромеханической характеристики……..

3.1 Расчёт и построение механической характеристики……………………...

3.2 Расчёт и построение электромеханической характеристики……………..

4. Построение нагрузочной диаграммы………………………………………..

4.1 Подъём номинального груза………………………………………………..

4.2 Тормозной спуск груза……………………………………………………...

4.3 Подъём холостого гака……………………………………………………..

4.4 Силовой спуск силового гака………………………………………………

5. Проверка выбранного двигателя на обеспечение заданной

производительности лебёдки………………………………………………...

6. Проверка выбранного двигателя на нагрев…………………………………

7. Силовая схема преобразователя частоты с инвертором напряжения……..

8. Список используемой литературы…………………………………………..

1. 
   Исходные данные для расчётов

Род тока Грузоподъёмность G гр кг Высота подъёма l п,м Высота спуска l с,м Переменный Продолжение таблицы 1 Вес грузозахватывающего устройства G х.г,кг Диаметр грузового барабана D,м Время пауз нагрузочной диаграммы t i ,с t п1 t п2 t п3 t п4 Продолжение таблицы 1 Продолжение таблицы 1
	Посадочная скорость υ` с, м/с	Наименование исполнительного механизма	Система управления	Род тока
		Асинхронный двигатель	Преобразователь частоты с инвертором напряжения	Сеть переменного тока 380В

Таблица -1- Исходные данные для расчётов
2. Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма

и предварительный выбор мощности двигателя

2.1 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя
Продолжительность включения рассчитываем по формуле:

(1)
где
(2)

Время работы двигателя при подъёме груза:

Время работы двигателя при спуске груза:

(5)
Время работы двигателя при подъёме холостого гака:
(6)
Время работы двигателя при спуске холостого гака:

Здесь скорость спуска холостого гака равна скорости подъёма холостого гака

Суммарное время включённого состояния двигателя:

Определяем продолжительность включения двигателя

2.2 Расчёт статической мощности на выходном валу механизма.
Статическая мощность на выходном валу при подъёме груза:

(8)
Статическая мощность на выходном валу при спуске груза:

Статическая мощность на выходном валу при посадке груза:

(10)
Статическая мощность на выходном валу при подъёме холостого гака:

(11)
Статическая мощность на выходном валу при спуске холостого гака:

2.3 Расчёт статической мощности на валу двигателя.
Статическая мощность на валу двигателя при подъёме груза:

(13)
Статическая мощность на валу двигателя при спуске груза:

(14)
Статическая мощность на валу двигателя при посадке груза:

Статическая мощность на валу двигателя при подъёме холостого гака:

Здесь η х.г =0,2

Статическая мощность на валу двигателя при спуске холостого гака:

2.4 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя.

Рисунок 1 – Упрощённая нагрузочная диаграмма двигателя

2.5 Расчёт требуемой мощности двигателя по упрощённой нагрузочной диаграмме

Средне квадратичную мощность рассчитываем по формуле:

(18)
где β i - коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи и рассчитывается для всех рабочих участков по формуле:

(19)
Здесь β 0 - коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи при неподвижном роторе

Для двигателей открытого и защищённого исполнения β 0 =0,25÷0,35

Для двигателей закрытого обдуваемого исполнения β 0 =0,3÷0,55

Для двигателей закрытых без обдува β 0 =0,7÷0,78

Для двигателей с принудительной вентиляцией β 0 =1
Принимаем β 0 =0,4 и υ ном = м/с
При подъёме груза:

(20)
При спуске груза до одного метра:
(21)
При посадке груза:

(22)
При подъёме холостого гака:

(23)
При спуске холостого гака:

(24)
Таблица 2 – Сводная таблица данных для расчёта среднеквадратичной

мощности

Участок	Р с	t р,с	υ, м/с	υ н	β
1
2
2 посадочный
3
4

Запишем выражение для расчёта среднеквадратичной мощности двигателя:

=

Номинальную мощность двигателя находим по формуле:

(26)
где k з =1,2 – коэффициент запаса

ПВ ном =40% - номинальная продолжительность включения

По справочнику выбираем двигатель марки, который имеет следующие характеристики:
Номинальная мощность Р н = кВт

Номинальное скольжение s н = %

Частота вращения n= об/мин

Номинальный ток статора I ном = А

Номинальный КПД η н = %

Номинальный коэффициент мощности cosφ н =

Момент инерции J = кг·м 2

Число пар полюсов р =

3. Построение механической и электромеханической характеристики.
3.1 Расчёт и построение механической характеристики.

Номинальная угловая скорость вращения:

(26)

Н
(27)
оминальный момент:

Определяем критическое скольжение для двигательного режима:

где

перегрузочная способность λ=

(29)

Критический момент вращения находим из выражения 29:

По уравнению Клосса находим М дв:

(31)
Запишем выражение для угловой скорости:

(32)
где ω 0 =157 с –1
Используя формулы 31, 32 составим расчётную таблицу:
Таблица 3 – Данные для построения механической характеристики.

ω, с -1
М, Н·м

3.2 Расчёт и построение электромеханической характеристики.
Ток холостого хода:

(33)
где

(34)

Ток, значение которого обусловлено параметрами скольжения и момента на валу:

(35)
Используя формулы 33, 34, 35 составим расчётную таблицу:
Таблица 4 – Данные для построения электромеханической характеристики.

М, Н·м
I 1 , A

Рисунок 2 – Механическая и электромеханическая характеристики асинхронного

двигателя типа при 2р= .

4. Построение нагрузочной диаграммы
4.1 Подъём номинального груза.

(36)
Передаточное число:

(37)
Момент на валу электродвигателя:

Время разгона:

(39)
где угловая скорость ω 1 определена по механической характеристике двигателя и соответствует моменту М 1ст.
Выбранный двигатель типа снабжён дисковым тормозом типа с М т = Н·м
Постоянные потери в электродвигателе:

(40)
Тормозной момент, обусловленный постоянными потерями в электродвигателе:

(41)

Суммарный тормозной момент:

Время остановки поднимаемого груза при отключении двигателя:

(43)

Установившаяся скорость подъёма номинального груза:

(44)

Время подъёма груза при установившемся режиме:

Ток, потребляемый двигателем, в пределах допустимых нагрузок пропорционален моменту на валу и может быть найден по формуле:

4.2 Тормозной спуск груза.
Момент на валу электродвигателя при опускании номинального груза:

Поскольку в пределах допустимых нагрузок механическую характеристику для генераторного и двигательного режимов можно представить одной линией, скорость рекуперативного торможения определяется по формуле:

(49)
где угловая скорость ω 2 определена по механической характеристике двигателя и соответствует моменту М 2ст.
Если ток тормозного режима I 2 принять равным току двигателя, работающего с моментом М 2ст, то:

Время разгона при опускании груза с включённым двигателем:

(51)
Тормозной момент при отключении двигателя от сети:

Время остановки опускаемого груза:

Скорость опускания груза:

(54)
Путь, пройденный грузом при разгоне и торможении:

(55)
Время опускания груза при установившемся режиме:

(56)

1. 
   Подъём холостого гака.

Момент на валу электродвигателя при подъёме холостого гака:

(57)
Моменту М 3ст = Н·м соответствует, согласно механической характеристике, скорость двигателя ω 3 = рад/с

Ток, потребляемый двигателем:

(58)
Приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода:

(59)
Время разгона при подъёме холостого гака:

(60)
Тормозной момент при отключении двигателя в конце подъёма гака:

Время остановки поднимаемого гака:

(62)

Скорость подъёма холостого гака:

(63)

(64)
Время установившегося движения при подъёме холостого гака:

1. 
   Силовой спуск силового гака.

Момент на валу электродвигателя при опускании холостого гака:

(66)
Моменту М 4ст = Нм соответствует скорость двигателя ω= рад/с

и потребляемый ток:

(67)
Время разгона при опускании холостого гака:

(68)
Тормозной момент при отключении двигателя:

(69)
Время остановки опускаемого гака:

(70)
Скорость опускания холостого гака:

Путь, пройденный гаком при разгоне и торможении:

(72)
Время установившегося движения при опускании холостого гака:

(73)
Расчётные данные работы двигателя сводим в таблицу 5.

Таблица 5 – Расчётные данные работы двигателя.

Режим работы	Ток, А	Время, с
Подъём номинального груза: разгон………………………………………… установившийся режим……………………… торможение…………………………………… Горизонтальное перемещение груза……………. Тормозной спуск груза: разгон………………………………………… установившийся режим……………………… торможение…………………………………… Расстроповка груза……………………………….. Подъём холостого гака: разгон………………………………………… установившийся режим……………………… торможение…………………………………… Горизонтальное перемещение гака……………... Силовой спуск холостого гака: разгон………………………………………… установившийся режим……………………… торможение…………………………………… Застроповка груза…………………………………		t 01 = t 2п = t 02 = t 3 п = t 03 = t 4п = t 04 =

5. Проверка выбранного двигателя на обеспечение

заданной производительности лебёдки.

Полная продолжительность цикла:

Число циклов в час:

6. Проверка выбранного двигателя на нагрев.

Расчётная продолжительность включения:

(76)
Эквивалентный ток при повторно-кратковременном режиме,

соответствующий расчётной ПВ% (полагая ток плавно спадающим

от пускового до рабочего, берём для расчёта его среднее значение,

тем более что время переходного процесса ничтожно мало):

Эквивалентный ток при повторно-кратковременном режиме, пересчитанный на стандартную ПВ% выбранного двигателя, по уравнению:

(78)
Таким образом, I ε н = А
8. Список используемой литературы.

1. 
   Чекунов К. А. “Судовые электроприводы электродвижение судов”. – Л.:

Судостроение, 1976.- 376с.

2. Теория электропривода. методические указания к курсовой работе для

студентов дневных и заочных факультетов высших учебных заведений по

специальности 1809 “Электрооборудование и автоматика судов”.-

Калининград 1990г.

3. Чиликин М. Г. “Общий курс электропривода”.- М.: Энергия 1981г.

7. Силовая схема преобразователя частоты с инвертором напряжения.

Преобразователь с инвертором напряжения включает следующие основные силовые узлы (рисунок 3): управляемый выпрямитель УВ с LC-фильтром; инвертор напряжения – АИ с группами вентилей прямого ПТ и обратного ОТ тока, отсекающими диодами и коммутирующими конденсаторами ; ведомый инвертор ВИ с LC-фильтром. Обмотки дросселя фильтров УВ и ВИ выполнены на общем сердечнике и включены в плечи вентильных мостов, выполняя при этом также функции токоограничения. В преобразователе осуществляется амплитудный метод регулирования выходного напряжения посредством УВ, а АИ выполнен по схеме с одноступенчатой междуфазовой коммутацией и устройством подзаряда конденсаторов от отдельного источника (на схеме не показано). Ведомый инвертор ВИ обеспечивает режим рекуперативного торможения электропривода. При построении преобразователя принято совместное управление УВ и ВИ. Поэтому с целью ограничения уравнительных токов система регулирования должна обеспечить более высокое напряжение постоянного тока ВИ, чем у УВ. Кроме того, система регулирования должна обеспечить заданный закон управления напряжением и частотой преобразователя.

Поясним формирование кривой выходного напряжения. Если первоначально в проводящем состоянии были тиристоры 1 и 2, то при открывании тиристора 3 заряд кондесатора прикладывается к тиристору 1, и онзакрывается. Проводящими оказываются тиристоры 3 и 2. Под действием ЭДС самоиндекции и фазы А открываются диоды 11 и 16, так как разность потенциалов между началами фаз А и В оказывается наибольшей. Если продолжительность включения обратных диодов, определяемая самоиндукцией фазы нагрузки, меньше длительности рабочего интервала, диоды 11 и 16 закрываются.

В звено постоянного тока параллельно инвертору включается конденсатор, ограничивающий пульсации напряжения , возникающие при переключении тиристоров инвертора. В результате звено постоянного обладает сопротивлением для переменной составляющей тока, и напряжение входа и выхода инвертора при постоянных параметрах нагрузки связаны постоянным коэффициентом.

Плечи инвертора обладают двухсторонней проводимостью. Для обеспечения этого в плечах инвертора используются тиристоры, зашунтированные встречно включёнными диодами.