Электрический привод производственного механизма

метки: Электрический, Производственный, Механизм, Привод, Значение, Ступень, Переходной, Расчет

Определим передаточное отношение редуктора:

где — номинальная угловая скорость вращения двигателя.

В нашем случае:

Принимаем передаточное отношение редуктора из стандартного ряда передаточных чисел:

i _{р . ст} =8

I, A	0	I н =90.5	2 I н =181
M, Н·м	0	157.47	314.94
щ, рад/с	126.45	121.4	116.7

Рисунок.3. Естественная электромеханическая щ=f (I) характеристика двигателя.

Рисунок.4. Естественная механическая щ=f (М) характеристика двигателя.

электрический привод двигатель механизм

Сопротивление второй ступени пусковой характеристики выбираем из соображения получения симметричной пусковой диаграммы

R _{я . пуск 2} =0.84Ом.

Ом.

Для рабочих ступеней:

Для первой рабочей ступени при моменте нагрузки М _с1 =110.29 Н·м необходимо обеспечить скорость щ_и1 =-108.85 рад/с. Добавочное сопротивление ступени определяется из выражения

R _{я . ст1} =0.507 Ом.

Ом.

Для второй рабочей ступени при моменте нагрузки М _с2 =110.29 Н·м необходимо обеспечить скорость щ_{и 2} = 50.24 рад/с. Добавочное сопротивление ступени определяется из выражения

Ом.

Ом.

Для полученных значений добавочных сопротивлений построим рабочие механические характеристики по ступеням. Расчетные данные сведем в табл.3.

Таблица 3.

Пусковая характеристика 1 ступень
М, Н·м	0	М пер =-225	М пуск =-315
щ, рад/с	-126.44	-36	0
Пусковая характеристика 2 ступень
М, Н·м	0	М пер =-225	М пуск =-315
щ, рад/с	-126.44	-64	-36
Первая рабочая ступень
М, Н·м	0	М с т 1 =-110	М пуск =-315
щ, рад/с	-126.44	-108	-64
Вторая рабочая ступень
М, Н·м	М с т 1 =-110	330	М с т 2 =110
щ, рад/с	-108	108	50

Определяем токи по ступеням: для первой ступени

А.

для второй ступени

А.

Определяем продолжительности включений.

Определяем продолжительность включения для ступеней:

%;

%.

Определяем расчетные токи, средние за время работы:

А;

А.

Определяем каталожный ток для каждой ступени:

А;

A

Продолжительный ток, А	Сопротивление ящика, Ом	Сопротивление элемента, Ом	Число элементов
64	1.1	0.055	6+4+4+6=20

R _ст1 =4Ч0.055+4Ч0.055=0.44Ом

R’ _ст2 =5Ч R_ящ +4Ч0.055+4Ч0.055=5.94 Ом

R _ст2 = R_ст1 + R’_ст2 =0.44+5.94=6.38 Ом (было 6.36 Ом)

R _{я . ст1} = R_ст1 + R_{дв гор} =0.44+0.0936=0.5336 Ом (было 0.507 Ом)

R _{я . ст2} = R_ст2 + R_{дв гор} =6.38+0.0936=6.4736 Ом (было 6.452 Ом)

Расчет электромеханических и механических характеристик для двигательного и тормозного режимов.

Так как полученные значения сопротивлений практически не отличаются от расчетных, то не будем проводить пересчет механических характеристик двигателя.

М, Н·м	0	-29.321
щ, рад/с	0	101.736

Механические характеристики для полного цикла работы двигателя при реактивном характере нагрузки производственного механизма представлены на рис.5.

М _{пуск —} М_пер М_с1 +М_пер +М_пуск

Рисунок.5. Механические характеристики полного цикла работы двигателя.

Порядок работы двигателя при полном цикле происходит следующим образом: в цепь якоря включается добавочное сопротивление первой ступени, двигатель выходит на первую, вторую пусковые ступени, затем на первую рабочую, при этом скорость вращения вала двигателя возрастает. Спустя время t1 в цепь якоря вводится добавочное сопротивление второй ступени, двигатель выходит на вторую рабочую. По истечении времени t2 двигатель переходит в режим динамического торможения, скорость вращения вала двигателя падает до полной его остановки.

t, с	0	0.1	0.3	0.4	0.5	0.57
М, Н·м	-315	-295.2	-261	-246.4	-223.2	-225
щ, рад/с	0	-7.9	-21.6	-27.4	-32.7	-36

По данным табл.5 строим графики переходных процессов М=f (t) и n=f (t) для режима пуска (см. рис.6).

Рисунок.6. График переходных процессов М,щ=f (t) для первой ступени пусковой характеристики (t _пп = 0.57 с).

Вторая ступень пусковой характеристики

R _{я . пуск 1} =0.84 Ом; с;

М _нач =М_пуск =-315Н·м; М_{кон . фикт} =М_с1 =-110 Н·м.

При расчете переходного процесса М=f (t) для второй пусковой характеристики в качестве конечного значения момента берется величина М _{кон . фикт} , а расчет ведется до значения момента, равному М_пер =-225 Н·м.

щ _нач =-36; рад/с.

При расчете переходного процесса щ=f (t) для второй пусковой характеристики в качестве конечного значения скорости берется величина щ _{кон .} =-64 рад/с

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчета переходных процессов.

Полученные расчетные значения заносим в табл.6.

Таблица 6.

t, с	0	0.1	0.2	0.3	0.39
М, Н·м	-315	-287	-263	-242	-225
щ, рад/с	-36	-44	-51	-57	-64
n, об/мин

По данным табл.6 строим графики переходных процессов М=f (t) и n=f (t) для режима пуска на второй ступени (см. рис.7).

Рисунок.7. График переходных процессов М,щ=f (t) для второй ступени пусковой характеристики (t _пп = 0.39 с).

Выход на первую рабочую ступень

R _{я . пуск 1} =0.507 Ом; с;

М _нач =М_пуск =-315 Н·м; М_{кон . фикт} =М_{с 2} =-110 Н·м.

При расчете переходного процесса М=f (t) для выхода на первую рабочую ступень характеристики в качестве конечного значения момента берется величина М _{кон . фикт} , а расчет ведется до значения момента, равному.

щ _нач = — 64 рад/с; рад/с.

При расчете переходного процесса щ=f (t) характеристики в качестве конечного значения скорости берется величина щ _{кон . фикт} , а расчет ведется до значения скорости, равной:

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчета переходных процессов.

;

Полученные расчетные значения заносим в табл.7.

Таблица 7.

t, с	0	0.2	0.5	1.0	1.3	2.1824
М, Н·м	-315	-236	-171	-128	-119	-110
щ, рад/с	-64	-81	-95	-104	-106	-108

По данным табл.6 строим графики переходных процессов М=f (t) и щ=f (t) для выхода на первую рабочую ступень (см. рис.8).

Рисунок.8. График переходных процессов М,щ=f (t) для третьей ступени пусковой характеристики с выходом на первую рабочую ступень (t _пп =2.1824с).

Переходные процессы в режиме торможение противовключением с выходом на вторую рабочую ступень

R _ст2 =6.452 Ом; с;

М _нач =М’_пуск =330 Н·м; М_кон =М_{с 2} =-110 Н·м.

щ _нач =108 рад/с.

При расчете переходного процесса М=f (t) в качестве конечного значения момента берется величина М _{кон . фикт} , а расчет ведется до значения момента, равному М_{c 1} =110 Н·м.

щ _нач = 108; рад/с;

щ _нач = 0; рад/с;

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчета переходных процессов

Полученные расчетные значения заносим в табл.9.

t, с	0	0.5	1.0	1.5	2.0	3.616
М, Н·м	330	290	253	220	190	110
щ, рад/с	-108	-79	-54	-31	-9.9	50

По данным табл.9 строим графики переходных процессов М,щ=f (t).

Рисунок.9. График переходных процессов М,щ=f (t) для перехода на вторую рабочую ступень (t _пп =3.616 с).

Переходные процессы для режима динамического торможения

R _дт =0.48Ом; с;

М _нач =М_пуск =-315 Н·м; М_кон =М_{с 1} =110 Н·м. до М=0

щ _нач =50 рад/с. рад/с до щ=0

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчета переходных процессов

Полученные расчетные значения заносим в табл.9.

t, с	0	0.1	0.2	0.4	0.5	0.525
М, Н·м	-315	-218	-144	-41.6	-7.2	0
щ, рад/с	50	34	21	3.7	2.1	0

По данным табл.9 строим графики переходных процессов М,щ=f (t) (см. рис.10).

Рисунок 10. График переходных процессов М,щ=f (t) в режиме динамического торможения (t=0.525c)

Рисунок 11. Графики переходных процессов M=f (t) и щ= f (t) заданного цикла работы: I — разгон двигателя в две ступени с выходом на первую рабочую ступень; II — работа на первой ступени; III-выход двигателя на вторую рабочую ступень; IV-работа на второй ступени; V — режим динамического торможения до нулевой скорости.

1. А.Ю. Чернышев, Н.В. Кояин. Проектирование электрических приводов: Учебно — метод. пособие. — Томск: Издательство ТПУ, 2005. — 120 с.

2. Р.Ф. Бекишев, Ю.Н. Дементьев. Общий курс электропривода: Учебное пособие. — Томск: Издательство НИ ТПУ, 2010. — 302с.

3. Н.В. Кояин. Проектирование электрических приводов. Ящики резисторов: Техническая информация. — Томск: Издательство ТПУ, 2005. — 13 с.