Расчет электроприводов постоянного и переменного тока (стр. 2 из 5)
Mc=21 Нм - статический момент.
eдоп=67 с-2 - допустимое ускорение.
wр=105 с-1 - рабочая скорость.
Цикл работы механизмов состоит из подъема груза с моментом Мс1 и опускание с моментом Мс2, а также подъем грузозахватывающего устройства с моментом Мс3 и опускание с Мс4.
Операции содержат режимы пуска, установившейся работы, предварительного понижения скорости и торможения. Продолжительность включения ПВ%=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 Мс3 и Мс4:
Нм×с2.Момент двигателя равен:
Н×м.Для построения нагрузочной диаграммы Мс = 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 t0/4 равно:
с.По полученным данным построим нагрузочную диаграмму двигателя (рис. 1.1).
.
Рис. 1.1. Нагрузочная диаграмма двигателя постоянного тока
Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения выбрать из серии машин длительного режима работы, имеющих рабочую угловую скорость wр.
Так как для механизма, работающего с циклической нагрузкой, необходимо выбрать двигатель продолжительного режима, то для этого определяем эквивалентный по нагреву момент:
где Мсi – момент статической нагрузки, соответствующие i-му участку рабочего цикла нагрузочной диаграммы; ti – время работы двигателя на i-м участке; кз = 1,1…1,3 – коэффициент учитывающий отличие нагрузочной диаграммы двигателя от диаграммы статической нагрузки.
Расчётная мощность двигателя
Вт. Исходя из Pр и wр по каталогу [1] выбираем двигатель П51 с параметрами: приведёнными в табл.1.1.Таблица 1.1
Основные параметры двигателя типа П51
| Pн = 3,2 кВт | Uн = 220 [В] | rя+rдп = 1,051 Ом |
| nн = 1000 об/мин | Iн = 18,3 А | rпар = 168 Ом |
| J = 0,35 кг×м2 | ||
[c-1]. 
[Н×М].1.3. Построение механических и электромеханических характеристик электродвигателя постоянного тока
Построим w=f(М) или w=f(I) электродвигателя для каждого режима
Пуск в 3 ступени (рис.1.3), торможение противовключением, получение пониженной скорости w=0,2×wр шунтированием цепи якоря (рис.1.4) и возвращение в режим w=0 (остановка) путем торможения противовключением (рис. 1.5). Определить параметры резисторов.
Приведём rя+rдп и rпар к рабочей температуре 75°С:
rя+rдп=1,051×1,22=1,282 Ом ( далее примем rя=1,282Ом );
rпар=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×wр шунтированием цепи якоря.
По характеристике шунтирования (рис.1.2) находим w0ш=40[c-1]. Через начало координат проводим прямую, параллельную естественной характеристике. В точке пересечения с характеристикой шунтирования (точка А) находим ток IА=45,7[А].
[Ом]; 
; 
[Ом]. 
 |
Рис.1.3. Схема пуска двигателя в 3 ступени
 |
Рис.1.4. Шунтирование цепи якоря двигателя
 |
Рис. 1.5. Противовключение
 |
Рис.1.6.Естественная схема
Торможение противовключением (рис.1.5.).
II Квадрант. 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)