Расчет электроприводов постоянного и переменного тока icon

Расчет электроприводов постоянного и переменного тока



НазваниеРасчет электроприводов постоянного и переменного тока
Дата конвертации11.07.2012
Размер135.18 Kb.
ТипРеферат
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока


МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра электрооборудования КУРСОВАЯ РАБОТА по курсу: «Автоматизированный электропривод» на тему: «Расчет электроприводов постоянного и переменного тока» Выполнил студент гр. ЭО – 95 Васин А.В. ____________________ «__» __________ 1999 Принял ассистент Захаров К. Д. ____________________ ____________________ «__» _________ 1999 Липецк 1999 ЗАДАНИЕ 1. Электропривод с двигателем постоянного тока параллельноговозбуждения 1.1. По исходным данным (табл.1), используя нагрузочную диаграмму итахограмму механизма (рис.1), построить нагрузочную диаграмму двигателя.Известны следующие параметры механизма: J(— суммарный момент инерции механизма, приведенный к валу двигателя(с учетом момента инерции самого двигателя) при нагрузке Мс1 и Мс2; J(’=0,2(J( — суммарный момент инерции при Мс3 и Мс4. Цикл работы механизмов состоит из следующих операций: подъем груза сМс1=Мс/( и опускание с Мс2=Мс((, а также подъем грузозахватывающегоустройства с Мс3=0,3(Мс1 и опускание с Мс4=0,3(Мс2 (при активном моментестатическом; кпд передачи (=0,8). Операции содержат режимы пуска, установившейся работы,предварительного понижения скорости и тормржения (см. рис.1).Продолжительность включения ПВ%=65% при одинаковом времени пауз. Время установившейся работы на естественной характеристике tуст=2(tпуск1; время работы на пониженной скорости составляет 0,5(tпуск1.Максимально допустимое ускорение электропривода не должно превышать |(доп|в режиме торможения с Мс3. Во всех остальных переходных режимах моментдвигателя должен быть одинаковым, равным Мдоп=2,5(Мн. 1.2. По нагрузочной диаграмме выбрать двигатель постоянного токапараллельного возбуждения из серии машин длительного режима работы, имеющихугловую скорость (р. 1.3. Построить механические (=f(M) и электромеханические (=f(I)характеристики электродвигателя для следующих случаев: пуск в N=2 ступеней,торможение противовключением, получение пониженной скорости (=0,3((ршунтированием цепи якоря и возвращение в режим (=0 (остановка) путемторможения противовключением. Определить параметры резисторов. 1.4. Определить пределы, в которых будет изменяться механическаяхарактеристика в естественной схеме включения при колебаниях напряженияпитания в пределах (20%. 1.5. Построить характеристику динамического торможения (=f(I),обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими |(доп|. Мс=0,5(Мн.Определить параметры тормозного резистора. 1.6. Изобразить структурную схему двухмассовой системы механизмапередвижения тележки. Приняв J1=Jдв, J2=3(J1, (12=1,2 с-1, построить АЧХпри воздействии возмущения на вал механизма. 1.7. Рассчитать и построить механическую характеристику разомкнутойсистемы УП-Д, если еп=220 В; внутреннее сопротивление управляемогопреобразователя rп=2(rяд. 1.8.
Изобразить структурную схему и рассчитать уравнение статическоймеханической характеристики в системе УП-Д с замкнутой обратной связью поскорости. Определить коэффициент обратной связи по скорости Кос и задающийсигнал Uзс, если статическая механическая характеристика проходит черезточки Мн, (н и имеет жесткость в 10 раз большую, чем в разомкнутой системе.Преобразователь считать инерционным звеном с коэффициентом усиления Кп=100,постоянной времени Тп=0,01 с и с внутренним сопротивлением rп=2(rяд. 2. Электропривод с двигателем постоянного тока последовательноговозбуждения. 2.1. Согласно заданному варианту выбрать двигатель последовательноговозбуждения тихоходного исполнения. 2.2. Рассчитать и построить естественные (=f(I), (=f(M) и диаграммупусковых характеристик, определить параметры резисторов при пуске в N=3ступеней. 2.3. Рассчитать и построить реостатные (=f(I), (=f(M), если известныкоординаты рабочей точки: (=0,6((н, Мс=Мн. Определить величину добавочногорезистора. 2.4. Рассчитать и построить (=f(I), (=f(M) при питании двигателяпониженным напряжением U=0,5(Uн. 2.5. Рассчитать и построить (=f(M) динамического торможения ссамовозбуждением, позволяющего производить спуск груза (нагрузкаМс=1,5(Мн). Расчет производить для двух случаев: скорость спуска грузаравна (р1=-0,8((н и (р=-0,3((н. 3. Электропривод с асинхронным двигателем. 3.1. Производственный механизм — вентилятор. По заданному вариантурассчитать мощность двигателя и выбрать по каталогу двигатель с фазовымротором крановой или краново-металлургической серии. 3.2. Рассчитать и построить естественные и реостатные (=f(M) и(=f(I2), если механическая характеристика проходит через точку (с=0,5((н,Мс=Мн. Определить параметры резистора. Построить пусковую диаграмму припуске в 2;3;3;4 ступени. Определить параметры пусковых резисторов. 3.3. Построить механические характеристики при частотном регулированиис постоянной мощностью в диапазоне 3:1. 3.4. Рассчитать и построить ( = f(M), также рассчитать сопротивлениедобавочного резистора при ЭДТ с независимым возбуждением, еслихарактеристика должна проходить через точку ( = (н, – М = 1,2(Мн. ОГЛАВЛЕНИЕвведение 71. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ Ошибка! Закладка не определена. 1.1. Построение нагрузочной диаграммы двигателя постоянного тока 8 1.2. Выбор двигателя 12 1.3. Построение механических и электромеханических характеристик электродвигателя постоянного тока 13 1.4. Определение предела изменения (=f(М) в естественной схеме при колебаниях напряжения в пределах (20% 17 1.5. Построение характеристик электродинамического торможения ( = f(I), обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими |(доп| Мс = 0,5( (Мн 18 1.6. Структурная схема двухмассовой системы механизма передвижения тележки. 21 1.7. Расчет и построение (=f(М) разомкнутой системы УП-Д 23 1.8. Структурная схема и уравнение статической механической характеристики в системе УП-Д с замкнутой обратной связью по скорости. 232. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ Ошибка! Закладка не определена. 2.1. Выбор двигателя Ошибка! Закладка не определена. 2.2. Естественные (=f(I), (=f(M) и диаграмма пусковых характеристик 25 2.3. Реостатные характеристики (=f(I), (=f(M) 27 2.4. Построение (=f(I), (=f(M) при питании двигателя пониженным напряжением U = 0,5(Uн 29 2.5. Построение (=f(M) электродинамического торможения с самовозбуждением, позволяющего производить спуск груза с Мс = 1,5(Мн 293. ЭЛЕКТРОПРИВОД С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Ошибка! Закладка не определена. 3.1. Выбор двигателя Ошибка! Закладка не определена. 3.2. Расчет и построение естественных и реостатных характеристик (=f(M) и (=f(I2) 35 3.3. Построение (=f(M) при частотном регулировании с постоянной мощностью в диапазоне 3:1. Ошибка! Закладка не определена. 3.4. Расчёт и построение (=f(M) ЭДТ с независимым возбуждением Ошибка! Закладка не определена.заключение Ошибка! Закладка не определена.Библиографический список Ошибка! Закладка не определена.ВВЕДЕНИЕ Автоматизация и электрификация всех отраслей народного хозяйстваприводит к облегчению труда рабочих, к уничтожению существенного различиямежду трудом умственным и физическим, к дальнейшему повышению материальногоблагосостояния людей. Всякое развитое машинное устройство состоит из трех существенноразличных частей: машины-двигателя, передаточного механизма, наконец,машины-орудия или рабочей машины. Назначение первых двух элементов: двигателя с его системой управленияи передаточного механизма, куда могут входить валы, шкивы, ремни, шестернии т. п., заключается в том, сообщить движение исполнительному механизму. Следовательно, первая и вторая части машинного устройства служат дляприведения в движение рабочей машины. Поэтому их объединяют общим названием«привод». Сегодня электрический привод представляет собой электромеханическоеустройство, предназначенное для приведения в движение рабочего органамашины и управления её технологическим процессом. Он состоит из трёхчастей: электрического двигателя, осуществляющего электромеханическоепреобразование энергии, механической части, передающей механическую энергиюрабочему органу машины. И системы управления, обеспечивающей оптимальное потем или иным критериям управление технологическим процессом. Характеристикидвигателя и возможности системы управления определяют производительностьмеханизма, точность выполнения технологических операций, динамическиенагрузки механического оборудования и рад других факторов. Целью курсовой работы является приобретения навыков расчётаавтоматизированного электропривода.ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ 1.1. Построение нагрузочной диаграммы двигателя постоянного тока Известны следующие параметры механизма: J(=3,6 Нм(с2- суммарный момент инерции механизма, приведенный к валудвигателя (с учетом момента инерции самого двигателя) при нагрузке Mc1 иMc2. Mc=21 Нм - статический момент. (доп=67 с-2 - допустимое ускорение. (р=105 с-1 - рабочая скорость. Цикл работы механизмов состоит из подъема груза с моментомМс1 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. Продолжительностьвключения ПВ%=65%, при одинаковом времени пауз. Характерной особенностью электроприводов инерционных механизмовциклического действия является значительная динамическая нагрузкадвигателей в переходных процессах. Относительное время переходных процессовв цикле для этих механизмов также весьма значительно. Поэтому при выбореэлектродвигателя по нагреву необходимо учитывать динамические нагрузки ужена этапе предварительного выбора. Уменьшение времени переходных процессовобычно ограничено допустимым ускорением (например, по условиям механическойпрочности). Так как реализация этого ограничения возлагается на привод, томаксимальный момент электропривода в переходных процессах также должен бытьограничен. Определяем эти моменты: [pic] Н(м; [pic] Н(м; [pic] Н(м; [pic] Н(м. Суммарный момент инерции при моментах Мс3 и Мс4: [pic] Нм(с2. Момент двигателя равен: [pic] Н(м. Для построения нагрузочной диаграммы Мс = f(t) и тахограммы (= f(t)необходимо определить время пуска, установившейся работы, предварительногопонижения скорости и торможения при различных моментах. Время переходных процессов определяем с использованием основногоуравнения движения из формулы: [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с; [pic] с. Время простоя определяется из выражения: [pic]. Тогда время простоя t0/4 равно: [pic] с. По полученным данным построим нагрузочную диаграмму двигателя (рис.1.1). . Рис. 1.1. Нагрузочная диаграмма двигателя постоянного тока1.2. Выбор двигателя Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения выбрать из сериимашин длительного режима работы, имеющих рабочую угловую скорость (р. Так как для механизма, работающего с циклической нагрузкой, необходимовыбрать двигатель продолжительного режима, то для этого определяемэквивалентный по нагреву момент: [pic] где Мсi – момент статической нагрузки, соответствующие i-му участкурабочего цикла нагрузочной диаграммы; ti – время работы двигателя на i-мучастке; кз = 1,1…1,3 – коэффициент учитывающий отличие нагрузочнойдиаграммы двигателя от диаграммы статической нагрузки. Расчётная мощность двигателя [pic] Вт. Исходя из Pр и (р 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 |[pic][c-1].[pic][Н(М]. 1.3. Построение механических и электромеханических характеристикэлектродвигателя постоянного тока Построим (=f(М) или (=f(I) электродвигателя для каждого режима Пуск в 3 ступени (рис.1.3), торможение противовключением, получениепониженной скорости (=0,2((р шунтированием цепи якоря (рис.1.4) ивозвращение в режим (=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: [pic] Вб; [pic] А; [pic] А. Скорость идеального х.х.: [pic] c-1. Скорость в установившемся режиме: [pic] c-1. Электромеханические характеристики изображены на рис.1.2. Расчёт пускового реостата аналитическим методом: [pic] А. Полное сопротивление: [pic] Ом; [pic]. Ток переключения: [pic] А.. [pic] Ом; [pic] Ом; [pic] Ом. Сопротивления резисторов: [pic] Ом; [pic] Ом; [pic] Ом. Получение пониженной скорости (=0,2((р шунтированием цепи якоря. По характеристике шунтирования (рис.1.2) находим (0ш=40[c-1]. Черезначало координат проводим прямую, параллельную естественной характеристике.В точке пересечения с характеристикой шунтирования (точка А) находим токIА=45,7[А]. [pic][Ом]; [pic]; [pic][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: [pic] c-1; [pic]; [pic] Ом. IV Квадрант. Скорость в точке а6 [pic] c-1. [pic] Ом. 1.4. Определение предела изменения (=f(М) в естественной схеме приколебаниях напряжения в пределах (20% Естественная схема включения (рис.1.6) При неизменном сопротивлении цепи возбуждения ток возбужденияизменяется в пределах [pic]. По универсальной кривой намагничивания [1] находим: [pic]; [pic]; [pic]; [pic] Характеристики строим по двум точкам: [pic][c-1]; [pic] [pic][c-1];[pic] [pic][c-1]; [pic] [pic][c-1]; [pic] Характеристики изображены на рис.1.7. 1.5. Построение характеристик электродинамического торможения ( =f(I), обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими |(доп| Мс =0,5( (Мн Определим максимальный тормозной момент двигателя M+Mc=-Jдв((доп; M=- Jдв((доп-0,5Mн=[pic] Нм; [pic]; [pic]; Откуда находим сопротивление rт [pic] Ом. Характеристика ЭДТ изображена на рис.1.9. Рис. 1.8. Схема ЭДТ Рис. 1.9. АЧХ при воздействии возмущения на вал Рис. 1.10. Структурная схема двухмассовой механической системы1.6. Структурная схема двухмассовой системы механизма передвижения тележки. Структурная схема двухмассовой механической системы представалена на(рис. 1.10.). Приняв J1=Jдв, J2=3(J1, (12=1,2 с-1, строим АЧХ привоздействии возмущения на вал механизма. АЧХ двухмассовой системы: [pic], где [pic] ; [pic] Результат расчета приведён в таблице 1.2, график – на рисунке 1.11. Таблица 1.2 Значения А(() и (, с–1|?, |A(?) |?, |A(?) |?, |A(?) |?, |A(?) ||[1/c] | |[1/c] | |[1/c] | |[1/c] | ||0,01 |71,43 |0,90 |1,81 |1,21 |70,98 |1,70 |0,42 ||0,02 |35,72 |1,00 |2,34 |1,21 |35,27 |1,75 |0,36 ||0,03 |23,82 |1,03 |2,58 |1,22 |17,42 |1,80 |0,32 ||0,05 |14,31 |1,05 |2,90 |1,25 |6,72 |1,85 |0,28 ||0,10 |7,19 |1,08 |3,36 |1,30 |3,16 |1,90 |0,25 ||0,20 |3,67 |1,10 |4,07 |1,35 |1,99 |1,95 |0,22 ||0,30 |2,54 |1,13 |5,24 |1,40 |1,41 |2,00 |0,20 ||0,40 |2,01 |1,15 |7,61 |1,45 |1,07 |2,05 |0,18 ||0,50 |1,73 |1,18 |14,74 |1,50 |0,85 |2,10 |0,16 ||0,60 |1,59 |1,18 |18,31 |1,55 |0,69 |2,15 |0,15 ||0,70 |1,55 |1,19 |36,17 |1,60 |0,57 |2,20 |0,14 ||0,80 |1,61 |1,20 |71,88 |1,65 |0,49 |2,25 |0,13 |Рис. 1.11. АЧХ при воздействии возмущения на вал механизма Рис. 1.12. Характеристика УП-Д1.7. Расчет и построение (=f(М) разомкнутой системы УП-Д Если Eп=220 В; внутреннее сопротивление управляемого преобразователяравно: rп=2(rяд. Механическая хар-ка в системе УП-Д имеет вид: [pic]. График строим по двум точкам: [pic][c-1]; [pic] [pic][c-1]; [pic] График изображен на рис.1.12. 1.8. Структурная схема и уравнение статической механическойхарактеристики в системе УП-Д с замкнутой обратной связью по скорости. Определим коэффициент обратной связи по скорости Кос и задающий сигналUзс, если статическая механическая характеристика проходит через точки Мн,(н и имеет жесткость в 10 раз большую, чем в разомкнутой системе. Преобразователь считаем инерционным звеном с коэффициентом усиленияКп=100, постоянной времени Тп=0,01 с и с внутренним сопротивлениемrп=2(rяд. [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]. Рис. 1.13. Структурная схема системы регулирования скорости ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ1 Выбор двигателя. Согласно заданному варианту, выбрать двигатель последовательноговозбуждения тихоходного исполнения. Тип двигателя: ДП-21. Таблица 2.1 Основные параметры двигателя типа Д – 21|Pн=4,5 кВт |rя+rдп=0,94 Ом ||nн=900 об/мин |rпос=0,275 Ом ||Iн=28 А |rдв=rя+rдп+rпос=1,215 Ом | 2.2. Естественные (=f(I), (=f(M) и диаграмма пусковых характеристик Естественные характеристики рассчитываем по универсальным, приведённымв справочной литературе [1]. Результаты расчётов приведены в табл.2.2.,графики - на рис.2.1.,2.2. Таблица 2.2 Результаты расчётов I, ? и М[pic][pic][c-1]; [pic][Н(М].[pic][А]. Рисунок 2.1 Естественная электромеханическая характеристика Рисунок 2.2 Естественная механическая характеристика[pic] [c-1]; [pic][Н(М]. Зададимся пусковым током:[pic][А] и током переключения:[pic][А]. Полные пусковые сопротивления цепи якоря: [pic][Ом]; [pic][Ом]. Пусковая диаграмма приведена на рис.2.3. Графически определяемсопротивления ступеней реостата: [pic][Ом]; [pic][Ом]. 2.3. Реостатные характеристики (=f(I), (=f(M) Если известны координаты рабочей точки: (с=0,4((н, Mc=Мн. Определяемвеличину добавочного резистора:[pic];[pic] Ом. Расчёт ведём по формуле:[pic]. Результаты представлены в табл.2.3., графики - на рис.2.6,2.7. Рисунок 2.3. Пусковая диаграмма Рис.2.4. Пуск двигателя в 2 ступени Рис.2.5. Реостатное включение Таблица 2.3. Результаты расчёта[pic] 2.4. Построение (=f(I), (=f(M) при питании двигателя пониженнымнапряжением U = 0,5(UнРасчёт ведём по формуле: [pic]; Результаты представлены в табл.2.4., графики - на рис.2.8,2.9. Таблица 2.4. Результаты расчёта[pic] 2.5. Построение (=f(M) электродинамического торможения ссамовозбуждением, позволяющего производить спуск груза с Мс = 2(Мн Расчет производим для двух случаев: скорость спуска груза равна (р1 =((н и (р2 = (0,5((н.Первый режим: (р1 = ((н= -94,24 c-1.Рис. 2.8 Электромеханическая характеристика при пониженом напряженииПо универсальным характеристикам [1] для заданного Мс находим ток: Ic=I*(Iн=1,67(28=46,76 A; [pic]; [pic] Ом. При I>Iн характеристику строим по двум точкам: заданной в условии играничной: [pic] Н(М; [pic] c-1. При I




Похожие:

Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconРабочая программа учебной дисциплины электропривод переменного тока
Целью практических занятий является знакомство студентов с современными серийными цифровыми системами электроприводов переменного...
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconУрок физика-математика «Расчет комплексных сопротивлений в электрических цепях переменного тока»
Урок «Расчет комплексных сопротивлений в электрических цепях переменного тока» нужно давать после прохождения темы «Закон Ома для...
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconНаименование дисциплины
Целью освоения дисциплины «Электрогидропривод» является овладение студентами принципами построения и способами реализации систем...
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconРабочая программа учебной дисциплины моделирование в электроприводе
Целью практических занятий является знакомство студентов с современными серийными цифровыми системами электроприводов переменного...
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconЗадача расчет разветвленной цепи синусоидального переменного тока
Условие задачи. В цепи переменного тока, представленной на рис. 6, заданы параметры включенных в нее элементов, действующее значение...
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconТема: «Расчет сложной цепи однофазного переменного тока»

Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconЛабораторная работа №1 «Исследование разветвленной цепи постоянного тока»
В цепях постоянного тока с источниками эдс и тока, экспериментально исследуется обобщенный закон Ома и принцип наложения. Определяются...
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconЛитература Демирчян К. С., Нейман Л. Р. и др
Методы расчета электрических цепей постоянного и переменного тока в установившихся режимах, переходные процессы
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconТема: Электропривод с электрическими машинами постоянного тока
Основные расчетные выражения (для машин постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением)
Расчет электроприводов постоянного и переменного тока iconИсследование исполнительного двигателя постоянного тока с использованием пэвм методические указания к лабораторной работе по дисциплине «электромеханические устройства и системы» Москва 2011
«Электромеханические устройства и системы постоянного тока» на основе экспериментального исследования основных характеристик двигателей...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы