Электрический привод производственного механизма

Курсовой проект

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.пуск2 =0.84Ом.

Ом.

Для рабочих ступеней:

Для первой рабочей ступени при моменте нагрузки М с1 =110.29 Н·м необходимо обеспечить скорость щи1 =-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 щи2 = 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 ст1 =-110

М пуск =-315

щ, рад/с

-126.44

-108

-64

Вторая рабочая ступень

М, Н·м

М ст1 =-110

330

М ст2 =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 Rящ +4Ч0.055+4Ч0.055=5.94 Ом

R ст2 = Rст1 + R’ст2 =0.44+5.94=6.38 Ом (было 6.36 Ом)

R я.ст1 = Rст1 + Rдвгор =0.44+0.0936=0.5336 Ом (было 0.507 Ом)

R я.ст2 = Rст2 + Rдвгор =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 Мпер Мс1перпуск

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.пуск1 =0.84 Ом; с;

М начпуск =-315Н·м; Мкон.фиктс1 =-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 Мпер =-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.пуск1 =0.507 Ом; с;

М начпуск =-315 Н·м; Мкон.фиктс2 =-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; Мконс2 =-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 Мc1 =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 начпуск =-315 Н·м; Мконс1 =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.