Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
- -МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Курсовая работа
на тему:
“Электрический привод системы Г-Д”
Выполнил:
ст. гр. АТП(у)-02 Елисеев А.В.
Ладкин О.В.
Принял:
Березники
2004
Содержание:
1. Содержание………………………………………………………………………………2
2. Задание на курсовой проект…………………………………………………………….3
3. Требования к приводу……………………………………………………………….......4
4. Ход выполнения работы…………………………………………………………….......4
Задание на курсовой проект.
Таблица 1 Тахограмма механизма.
|
Номер варианта |
1н |
2н |
3н |
t1 |
t2 |
t3 |
t0 |
з |
0з.макс в % от 0р |
|
1/с |
с |
% |
|||||||
|
4 |
20 |
10 |
2 |
180 |
20 |
20 |
180 |
5 |
95% |
Таблица 2 Механические характеристики механизмов.
|
Номер варианта |
Закон изменения момента сопротивления рабочей машины Мсм, Нм |
Момент инерции рабочей машины Jм в долях от момента инерции двигателя, кгм2 |
Тип двигателя и способ его питания |
|
8 |
800 |
6,0 |
Постоянного тока, от генератора постоянного тока |
Примечание: Характер момента сопротивления - реактивный.
Требования к электроприводу.
Спроектированная система электропривода должна обеспечить выполнение следующих требований:
Ход выполнения курсового проекта.
где: n,- число установившихся режимов работы, их длительность и время их цикла.
-продолжительность включения расчетная;
=
КП.2 Механическая характеристика рабочей машины (см. рис.2) строится по уравнению в табл.2.
КП.3 Нагрузочная диаграмма рабочей машины (см. рис.3) строится на основании ее тахограммы и механической характеристики. Для каждой из рабочих скоростей по механической характеристике определяются моменты сопротивления. Нагрузочная диаграмма получается путем замены на тахограмме скорости соответствующим ей моментом сопротивления.
КП.4 Предварительная мощность двигателя рассчитывается по нагрузочной диаграмме и тахограмме рабочей машины. При этом можно использовать формулу:
где n,- число установившихся режимов работы в цикле и их длительность (см. тахограмму РМ).
-основная скорость вращения механизма; по рекомендации методического указания за основную скорость была принята скорость 1н, так как она является максимальной и применяется однозонное регулирование. Найденная расчетная мощность пересчитана на номинальную ;;
1)
2);
3);
4) ;
5)
КП.5.По расчетной мощности подошли четыре двигателя: тихоходные: 1)Д810(U=220В, Р=29 кВт,М=1915 Нм);
2)Д810(U=440В,Р=29кВт,М=1511Нм);
быстроходные Д808(U=220В,Р=9.5кВт,М=1180Нм);
Из этих двигателей выберем тихоходные, как обладающих большим допустимым моментом.
Проведем предварительный подбор редуктора для двигателя 1), для этого рассчитаем расчетное передаточное отношение редуктора ,
где - основная скорость вращения механизма (см. КП.4);
-скорость вращения двигателя (см./1/-Таблица П.1);
Выбор редуктора типа ЦОН:
1) Расчетная мощность редуктора
где - номинальная мощность, передаваемая с вала двигателя;
- коэффициент режима работы (равный 1,2 при среднем режиме работы)
2) По таблице методических указаний при i=3,09 и ближайшее значение мощности редуктора =49,2 кВт. Следовательно, редуктором, допускающим при заданных условиях такую нагрузку, будет ЦОН-20.
3) По фактическому передаточному числу редуктора определяется момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя
где: -коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей редуктора и полумуфт;
-момент инерции двигателя (см. /1/-Таблица П.2);
- момент инерции рабочей машины
(см. таблица 2);
- номинальный КПД редуктора (см. /1/-Таблица П.11);
i=3,15- фактическое передаточное число редуктора;
Проведем предварительный подбор редуктора для двигателя 2),
для этого рассчитаем расчетное передаточное отношение редуктора ,
где - основная скорость вращения механизма ( см. КП.4);
-скорость вращения двигателя (см. /1/-Таблица П.1);
Выбор редуктора типа ЦОН:
1) Расчетная мощность редуктора
где - номинальная мощность, передаваемая с вала двигателя;
- коэффициент режима работы (равный 1,2 при среднем режиме работы)
2) По таблице методических указаний при i=3,09 и ближайшее значение мощности редуктора =49,2 кВт. Следовательно, редуктором, допускающим при заданных условиях такую нагрузку, будет ЦОН-20.
3) По фактическому передаточному числу редуктора определяется момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя
где: -коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей редуктора и полумуфт;
-момент инерции двигателя (см. Таблица П.2);
- момент инерции рабочей машины
(см. таблица 2);
- номинальный КПД редуктора (см. /1/-Таблица П.11);
i=3.15- фактическое передаточное число редуктора (см. /1/-Таблица П.12);
Результаты предварительных расчетов сведем в Таблицу 3:
|
Тип двигателя |
Рнд, кВт |
ωн, 1/с |
Тип редуктора |
I |
|||||
|
Д810 (U=220В) |
29 |
61,75 |
3,6 |
ЦОН-20 |
49,2 |
3,15 |
78,5 |
0.96 |
6,5 |
|
Д810 (U=440В) |
29 |
61,75 |
3,82 |
ЦОН-20 |
49,2 |
3,15 |
78.5 |
0.96 |
6,99 |
Из предложенных сочетаний «двигатель-редуктор», была выбрана пара Д810(U=220В) - ЦОМ-20, так как данная система обладает наименьшим моментом инерции электропривода J.
В течение цикла возможны случайные кратковременные перегрузки, превышающие максимальный статистический момент в 2-2,5 раза, поэтому выбранный двигатель нужно проверить на перегрузочную способность. Если он удовлетворяет условиям перегрузки, для него производятся все дальнейшие расчеты.
1.Рассчитаем номинальный электромагнитный момент двигателя :
Для этого:
а) Найдем ток якоря номинальный ,
где -номинальный ток двигателя;
-номинальный ток возбуждения;
б) Найдем конструктивный коэффициент момента ,
где - номинальное напряжение (см. /1/-Таблица П.1);
-ток якоря номинальный;
-сопротивление обмотки якоря (см. /1/-Таблица П.2);
-скорость вращения двигателя (см./1/-Таблица П.1);
в) Найдем номинальный электромагнитный момент двигателя ,
где - конструктивный коэффициент момента;
-ток якоря номинальный;
2.Рассчитаем максимальный статический момент сопротивления:
Для этого рассчитаем:
а) номинальный момент на валу двигателя ,
где - номинальная мощность двигателя (см. /1/-Таблица П.1);
- номинальная скорость вращения двигателя (см. /1/-Таблица П.1);
б) Момент холостого хода двигателя ,
где - номинальный электромагнитный момент двигателя;
- номинальный момент на валу двигателя;
в) Приведенный момент сопротивления рабочей машины для двигательного режима ,
где - максимальный статический момент сопротивления рабочей машины (см. КП.4.-3);
=3,15- передаточное число редуктора (см. /1/-Таблица П.12);
- КПД редуктора номинальный (см. /1/-Таблица П.12);
г) Максимальный статистический момент сопротивления к валу двигателя
где - момент холостого хода двигателя;
- Приведенный момент сопротивления рабочей машины для двигательного режима;
3.Проверим двигатель на перегрузочную способность :
Для этого рассчитаем :
а) Допустимую перегрузку по моменту ,
где =1915 Нм - максимальный момент (см. /1/- Таблица П. 1);
- номинальный электромагнитный момент двигателя;
б) Фактическую перегрузку по моменту ,
где - максимальный статистический момент сопротивления к валу двигателя;
- номинальный электромагнитный момент двигателя;
Данный двигатель удовлетворяет условиям перегрузки, так как , значит, для него можно вести остальные расчеты.
КП.6 Для системы ГД расчет и выбор мощности генератора осуществляются по величине мощности и напряжению приводного двигателя, выбранного ранее. Номинальная мощность генератора определяется по условию .
1.Рассчитаем КПД двигателя , где:
-номинальная мощность на валу двигателя (см. /1/-Таблица П.1);
-электрическая мощность двигателя;
2.Подберем генератор
По расчетной мощности и напряжению питания подошел генератор П-82(см. /1/-Таблица П.10).
Табл.4 Технические данные генератора П-82
|
nН |
||||
|
230 |
1450 |
151,77 |
35 |
0,88 |
В повторно-кратковременном режиме гонный двигатель генератора при остановке приводного двигателя не отключается. Поэтому генератор и его гонный двигатель выбирают на ПВн=100%. Гонный двигатель (асинхронный короткозамкнутый) выбирается по мощности и скорости генератора Его мощность определяется по условию . Скорость данного двигателя должна быть равна или значительно отличаться от номинальной скорости генератора. Выбрать гонный двигатель серий 4А или АИ.
1.Подберем гонный двигатель
По расчетной мощности и скорости вращения подошел двигатель 4А200(см. /1/-Таблица П.7)
Табл.5 Технические данные двигателя 4А200
|
nН |
||||
|
380 |
1500 |
157 |
37 |
0,91 |
КП.7. Тахограмма работы двигателя с установившимися скоростями (см. рис.4) строится по тахограмме рабочей машины
КП.8.Скорости на валу двигателя, соответствующие статическим моментам, определены в п.7. Отложив на графике значения момента сопротивления и скорости, строится характеристика момента сопротивления на валу двигателя, которая используется в дальнейших расчетах (см. рис.5.).
КП.9.Пуск двигателя осуществляется постепенным повышением питающего напряжения, что обеспечивает соблюдение пусковых режимов и параметров питающей сети. Регулирование скорости вращения вала двигателя производится уменьшением питающего напряжения, благодаря чему обеспечивается жесткость механических характеристик привода. Торможение привода рекуперативное, остановка привода на последнем участке цикла осуществляется свободным выбегом.
КП.10.Статические механические характеристики (М) проектируемых регулируемых ЭП в первом приближении с учетом известных допущений линейны, поэтому в рамках курсового проекта рекомендуется строить их по двум точкам с координатами:
Координаты точек для построения статических механических характеристик двигателей определятся следующим образом:
1.Найдем ЭДС генератора, необходимую для обеспечения работы двигателя с установившейся скоростью ci при моменте сопротивления Мci:
,где
- скорость i-го процесса;
- сопротивление якоря двигателя (см. /1/-Таблица П.2);
- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);
- момент сопротивления i-го процесса;
- конструктивный коэффициент двигателя;
б) Рассчитаем ЭДС генератора для первого режима работы (;)
в)Рассчитаем ЭДС генератора для второго режима работы (;)
г) Рассчитаем ЭДС генератора для третьего режима работы (;)
2.Скорость идеального холостого хода двигателя, соответствующую этой ЭДС:
,где
-ЭДС генератора для i-го процесса;
K=3,48-конструктивный коэффициент двигателя;
а) Рассчитаем скорость идеального холостого хода для первого процесса:
б) Рассчитаем скорость идеального холостого хода для второго процесса:
в) Рассчитаем скорость идеального холостого хода для третьего процесса:
3.Требуемый магнитный поток возбуждения генератора:
Для этого рассчитаем конструктивный коэффициент ЭДС генератора , где
- число пар полюсов (см. /1/-Таблица П.10);
-число активных проводников обмотки якоря (см. /1/-Таблица П.10);
-число пар параллельных ветвей в обмотке якоря (см. /1/-Таблица П.10);
а) Найдем номинальную ЭДС генератора , где
-номинальное напряжение (см. /1/-Таблица П.10);
-номинальный ток;
- сопротивление якоря генератора при рабочей температуре (см. /1/-Таблица П.10);
б) Найдем номинальный магнитный поток
,где
-номинальная ЭДС генератора;
- конструктивный коэффициент ЭДС генератора;
-номинальная скорость вращения вала генератора (см. /1/-Таблица П.10);
в) Найдем требуемый поток для первого режима ()
г) Найдем требуемый поток для второго режима ()
д) Найдем требуемый поток для третьего режима ()
Ток возбуждения генератора IВГ, обеспечивающий необходимую ЭДС ЕГi, находится по кривой намагничивания выбранного генератора. При питании обмотки возбуждения от тиристорного возбудителя Rд=0, а необходимое напряжение UВГ получают изменением угла задержки открывания вентилей возбуждения.
Для построения кривой намагничивания найдем номинальный ток возбуждения ,где
-напряжение возбуждения номинальное (см. /1/-Таблица П.10);
-сопротивление обмотки возбуждения (см. /1/-Таблица П.10);
По данным /1/-Таблица П.9 , с использованием и , строится кривая намагничивания генератора (рис.6) по которой определились требуемые токи возбуждения для первого, второго и третьего режимов. Все рассчитанные данные сведены в таблицу 6:
Табл.6
|
228,12 |
0.0163 |
4,93 |
65,55 |
296,38 |
63 |
|
|
118,5 |
0.0085 |
1,82 |
34,05 |
31,5 |
||
|
30,81 |
0.0022 |
0.42 |
8,85 |
6,3 |
Для рассчитанной ЭДС и скорости идеального холостого хода строится соответствующая механическая характеристика (М) двигателя (см. рис.7).
Естественная механическая характеристика М(S) гонного асинхронного двигателя рассчитывается по уравнению Клосса для скольжений S=(0…1) (см. рис.8).
Рассчитаем параметры необходимые для построения кривой:
1);
2);
3);
;
;
;
;
4);
5);
КП.11. Независимо от типа системы электропривода и способа формирования переходных процессов общий порядок их расчета одинаков:
Расчет переходных процессов в системе следует при общепринятых допущениях (при отсутствии влияния реакции якоря и вихревых токов) и без учета форсировки и переходных процессов в гонном двигателе. Однако по результатам расчета необходимо сделать вывод о целесообразности форсировки и оценить допустимое значение коэффициента форcировки . Для облегчения работы над проектом ниже приводятся основные положения этой методики. Она предполагает постоянство момента сопротивления.
1. Переходный процесс при разгоне двигателя из неподвижного состояния, который производится путем подачи напряжения на обмотку возбуждения генератора, разбивается на три этапа. Однако, учитывая, что электромеханический переходный процесс заканчивается по окончании переходного процесса в цепи возбуждения генератора и дотягивание двигателя до установившейся скорости при постоянном потоке происходит в течение малого промежутка времени, этим временем можно пренебречь и считать, что разгон происходит в два этапа (на протекание III этапа влияет только электромеханическая постоянная времени и переходный процесс является механическим). По желанию студент может учитывать и третий этап.
На первом этапе, 0<t<t1 (рис.3), ЭДС генератора нарастает по экспоненциальному закону, но двигатель не трогается с места (при реактивном моменте сопротивления) до тех пор, пока его момент не станет равным моменту сопротивления. Поэтому . Начальная механическая характеристика на этом этапе проходит через начало координат, конечная – через точку с координатами М=Мс. Ей соответствует скорость идеального холостого хода 0.кон.I.
Разгон двигателя. Этап 1.
1.Найдем закон изменения момента ,где
- коэффициент форсировки;
-момент короткого замыкания на конечной регулировочной характеристике;
– электромагнитная постоянная времени контура возбуждения.
Для этого:
а) Найдем отношение по кривой намагничивания генератора на начальном участке (см. рис. 7)
б) Найдем индуктивность обмотки возбуждения , где
– число пар полюсов генератора (см./1/-Таблица П.10);
- число витков одного полюса генератора (см./1/-Таблица П.10);
– коэффициент рассеяния при номинальном режиме;
-номинальный ток возбуждения генератора (см. КП.10.-3,г);
-номинальный магнитный поток возбуждения генератора (см. КП.10.-3,б);
в)Найдем электромагнитную постоянную времени контура возбуждения ,где
-индуктивность обмотки возбуждения;
-сопротивление обмотки возбуждения (см./1/-Таблица П.10);
г)Найдем момент короткого замыкания на конечной регулировочной характеристике
,где
– коэффициент ЭДС двигателя (см. КП.10.-1,а);
- суммарное сопротивление якорной цепи (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);
-ЭДС генератора, соответствующая этой характеристике (см. Табл.6)
д) Рассчитаем длительность первого этапа , где
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
- момент короткого замыкания на конечной характеристике;
-коэффициент форсировки;
-статический момент сопротивления (см. Табл.6)
е) Подставляя данные, рассчитанные в (в, г, д) получим закон изменения момента
,где
время t меняется от до
2. Найдем закон изменения скорости идеального холостого хода
,где
-конечная скорость идеального холостого хода (см. Табл.6);
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
-коэффициент форсировки;
,где
время t меняется от до
Разгон двигателя. Этап 2.
На II этапе пуска двигателя (конец I этапа принимается за новое начало отсчета времени) скорость и момент двигателя изменяются по законам:
где ос, с – конечная скорость идеального холостого хода и статическое падение скорости на конечной регулировочной характеристике; с =const.
1.Рассчитаем жесткость системы, где
- суммарное сопротивление якорной цепи при рабочей температуре (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);
– квадрат коэффициента ЭДС двигателя (см. КП.10.-1,а);
2.Рассчитаем электромеханическую постоянную времени привода , где
с=0 – жесткость механической характеристики механизма;
- жесткость системы;
-момент инерции привода (см. Табл.3.)
3.Рассчитаем время второго этапа , где
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
-время первого этапа;
Задаваясь временем t от 0 до t2, можно рассчитать кривые изменения (t), M(t), 0(t).
4.Рассчитаем статическое падение скорости , где
- скорость и.х.х. регулировочной характеристики (см. Табл.6);
- установившаяся скорость регулировочной характеристики (см. Табл.6);
5.Найдем законы изменения скорости и момента двигателя,
для этого подставим рассчитанные данные.
,
где время процесса изменяется от до
6.Рассчитаем максимальный момент , где
– начальный момент короткого замыкания (равен статическому моменту сопротивления)
7.Закон изменения и.х.х.
, где
время процесса изменяется от до
Торможение двигателя до .
1.Найдем закон изменения скорости и.х.х. , где
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
-конечная скорость и.х.х. (см. Табл.6);
-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);
-коэффициент форсировки;
2.Найдем время торможения , где
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения
-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);
- электромеханическая постоянная привода;
- статическое падение скорости;
3.Найдем закон изменения скорости двигателя
,где
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
-конечная скорость (см. Табл.6);
-начальная скорость (см. Табл.6);
- электромеханическая постоянная привода;
-коэффициент форсировки;
, где
время t меняется от до
4.Найдем момент короткого замыкания на конечной характеристике
,где
– коэффициент ЭДС двигателя (см. КП.10.-1,а);
- суммарное сопротивление якорной цепи (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);
-ЭДС генератора, соответствующая этой характеристике (см. Табл.6)
4.Найдем закон изменения момента
, где
-момент короткого замыкания на начальной характеристике;
- момент короткого замыкания на конечной характеристике;
- электромеханическая постоянная привода;
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
-статический момент сопротивления (см. Табл.6);
-коэффициент форсировки;
5.Найдем максимальный момент
, где
-момент короткого замыкания на начальной характеристике;
- момент короткого замыкания на конечной характеристике;
- электромеханическая постоянная привода;
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
- коэффициент форсировки;
Торможение двигателя до .
1.Найдем закон изменения скорости и.х.х. , где
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
-конечная скорость и.х.х. (см. Табл.6);
-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);
- коэффициент форсировки;
2.Найдем время торможения , где
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения
-начальная скорость и.х.х. (см. Табл.6);
- электромеханическая постоянная привода;
- статическое падение скорости
3.Найдем закон изменения скорости двигателя
,где
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
-конечная скорость (см. Табл.6);
-начальная скорость (см. Табл.6);
- электромеханическая постоянная привода;
- коэффициент форсировки;
, где
время t меняется от до
4.Найдем момент короткого замыкания на конечной характеристике
,где
– коэффициент ЭДС двигателя (см. КП.10.-1,а);
- суммарное сопротивление якорной цепи (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);
-ЭДС генератора, соответствующая этой характеристике (см. Табл.6)
4.Найдем закон изменения момента
, где
-момент короткого замыкания на начальной характеристике;
- момент короткого замыкания на конечной характеристике;
- электромеханическая постоянная привода;
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
-статический момент сопротивления (см. Табл.6);
- коэффициент форсировки;
5.Найдем максимальный момент
, где
-момент короткого замыкания на начальной характеристике;
- момент короткого замыкания на конечной характеристике;
- электромеханическая постоянная привода;
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения;
- коэффициент форсировки;
Остановка двигателя свободным выбегом.
При свободном выбеге расчет переходного процесса сводится к расчету времени выбега. Отличительным для свободного выбега является равенство нулю момента двигателя и совпадение с осью скоростей его механической характеристики, а динамический момент равен статическому, взятому с обратным знаком. Время свободного выбега :
где - скорость, при которой двигатель отключается от источника питания;
– соответствующий этой скорости статический момент;
-момент инерции привода
По рассчитанным законам строятся графики переходных процессов для пуска, торможения , и график момента и скорости за цикл (рис.9). По построенным графикам уточняются значения времени переходных процессов и моментов.
Выводы:
1.Найдем суммарное время переходных процессов , где
- время пуска двигателя;
-время перехода с первой на вторую регулировочную характеристику;
- время перехода со второй на третью регулировочную характеристику;
-время свободного выбега при остановке двигателя;
2.Найдем время цикла , где
-время работы в цикле;
- время отдыха в цикле;
-время переходных процессов в цикле;
3.Найдем быстродействие системы , где
- время переходных процессов в цикле;
-время цикла;
4.Найдем фактическую продолжительность включения
, где
-общее время работы;
- общее время цикла;
Быстродействие системы удовлетворяет заданию, так как .
КП.12. При проверке двигателя на нагрев по методу эквивалентных величин (тока, мощности, момента) вычисленные эквивалентные ток, момент, мощность следует сравнивать с допустимыми по условиям нагрева током, моментом, мощностью, приводимыми в каталогах для номинального ПВ после пересчета их на фактическую ПВ%, найденную из нагрузочной диаграммы привода.
Проведем расчет на нагрев предварительно выбранного двигателя по методу эквивалентного момента.
Для проверки:
1.Выполним линеаризацию
построенной в отдельной системе координат кривой М(t) за цикл работы с учетом установившихся режимов стандартными фигурами – треугольник, трапеция, прямоугольник.
Определим:
2. Эквивалентный момент Мэi для каждой стандартной фигуры.
1) ;
2) ;
3) ;
4) ;
5) ;
6) ;
7) ;
8) ;
9) ;
10) ;
11) ;
12) ;
13) ;
14) ;
15) ;
16) ;
17) ;
18) ;
19) ;
20) ;
21) ;
22) ;
23) ;
24) ;
25) ;
26) ;
27) ;
28) ;
29) ;
30) ;
31)
3.Коэффициенты, учитывающие ухудшение (улучшение) условий охлаждения двигателя
, , где
00.5–коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя во время паузы.
- скорости вращения вала двигателя (см. Табл.6);
- номинальная скорость вращения вала двигателя (см. Табл.3);
, ,
4.Эквивалентный момент за цикл
,
где ti – отрезок времени, на который опирается i-я стандартная фигура; n – число этих фигур; tпп.z-суммарное время переходных процессов за цикл; ,i – коэффициенты, учитывающие ухудшение (улучшение)условий охлаждения двигателя в переходных процессах и в статических режимах работы при ciн; ti – время работы привода в установившихся режимах (см. тахограмму двигателя).
5.Фактическую продолжительность включения
, где
-общее время работы;
- общее время цикла;
6.Коэффициенты постоянных потерь и продолжительности включения
, где
- момент холостого хода (см. КП.5-2,б);
-номинальная скорость вращения двигателя (см. Табл.3)
- сопротивление якорной цепи;
- ток якорной цепи;
;
7.Пересчитаем найденное значение на номинальную продолжительность включения:
8.Проверим двигатель на нагрев
Подобранный двигатель проходит по нагреву, так как и, следовательно, он подходит для внедрения.
КП.13. Для построения структурной схемы электропривода двигателя постоянного тока независимого возбуждения необходимо написать уравнение динамической механической характеристики этого двигателя совместно с уравнением движения в операторной форме в предположении жестких механических связей и с учетом ЭДС управляемого преобразователя и его передаточной функции.
1) - ЭДС преобразователя (см. Табл.6);
2) -конструктивный коэффициент двигателя (см.КП.10);
3) - ЭДС двигателя (данные из Табл.6);
4) - суммарное сопротивление якорной цепи (см. /1/-Таблица П.10,П.2.);
5) - электромеханическая постоянная привода (см КП.11.);
6)- ток якоря (см КП.5.)
7)- момент сопротивления к валу двигателя (см. КП.11.)
Построим структурную схему привода (рис.10)
КП.14. Точность поддержания скорости привода в установившемся режиме работы (статическая ошибка по скорости) определяется по соотношениям:
,где
- скорость идеального холостого хода на третьей характеристике;
- статическая скорость;
Точность поддержания хода в установившемся режиме работы привода при использовании разомкнутой системы не отвечает заданным условиям, поэтому требуется создание замкнутой системы.
КП.15. Принципиальная схема разомкнутой системы приведена на рис.15
КП.16. Проведем расчет энергетики для спроектированной разомкнутой системы электропривода.
Потери энергии в установившихся режимах за цикл.
1.Найдем сумму потерь мощности при номинальной скорости двигателя
, где
- номинальная мощность двигателя (см. Таблица П.1);
- КПД двигателя (см.КП.6);
- номинальный момент двигателя на валу; (см. КП.5);
- потери мощности на возбуждение;
- естественная скорость и.х.х.
2.Найдем потери энергии в приводном двигателе за цикл
, где
- потери мощности на возбуждение;
-сумма потерь мощности (механических и в стали) при номинальной скорости двигателя;
- скорости и.х.х. на регулировочных характеристиках (см. Табл.6.);
- статические скорости вращения (см. Табл.6.);
- статический момент сопротивления (см. Табл.6.);
- время работы на регулировочных характеристиках (см. Табл.1.);
3.Найдем сумму потерь мощности в генераторе
, где
- номинальная мощность генератора (см. /1/-Таблица П.10);
-номинальный КПД генератора (см. /1/-Таблица П.10);
- потери на возбуждение;
-номинальный ток генератора (см.КП.10.);
- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);
4.Найдем потери энергии в генераторе за цикл
, где
- потери на возбуждение;
- сумма потерь мощности (механических и в стали) генератора
- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);
- ток в якорной цепи;
- время работы на регулировочных характеристиках (см. Табл.1.);
5.Найдем потери энергии в гонном двигателе генератора:
Для этого найдем:
а) Момент холостого хода двигателя
, где
- номинальная мощность гонного двигателя (см. /1/-Таблица П.7);
- КПД гонного двигателя (см. /1/-Таблица П.7);
- номинальная скорость вращения гонного двигателя (см. рис.7);
б) Электромагнитный момент генератора
, где
- коэффициент ЭДС генератора (см. КП.10);
- магнитные потоки генератора (см. Табл.6);
- ток якоря генератора
в) Момент холостого хода генератора
, где
- мощность генератора (см. /1/- Табл. П.10);
- КПД генератора (см. /1/- Табл. П.10);
- скорость вращения генератора (см. /1/- Табл. П.10);
-номинальный ток генератора (см.КП.10.);
- коэффициент ЭДС генератора (см. КП.10);
- номинальный поток генератора (см. КП.10);
г) Найдем электромагнитный момент Двигателя.
, где
- электромагнитный момент генератора;
- момент холостого хода генератора;
- момент холостого хода двигателя;
д) Найдем потери в гонном двигателе
, где
- электромагнитный момент двигателя;
- скорость идеального холостого хода двигателя (см. /1/-Табл.П.7);
- скольжение двигателя (см. рис.7.);
-параметры схемы замещения (см. /1/-Табл.П.7);
- время работы на регулировочных характеристиках (см. Табл.1.);
6.Найдем потери энергии за цикл работы в установившихся режимах
, где
- потери в приводном двигателе;
- потери в генераторе;
- потери в гонном двигателе;
Потери энергии в переходных режимах.
Учет всех потерь энергии, имеющих место в переходных процессах (ПП) регулируемого электропривода, представляет значительные трудности. В виду малой длительности ПП энергия, затраченная на покрытие постоянных потерь (механических потерь, потерь в стали и потерь на возбуждение), мала по сравнению с переменными потерями в главных цепях двигателя. Поэтому в данном курсовом проекте предлагается учитывать только переменные потери, пренебрегая постоянными, и считая что Мс = const ( с целью упрощения расчетных выражений ).
1. Найдем потери энергии в якорной цепи при пуске
, где
- момент инерции электропривода (см. Табл.3);
– электромеханическая постоянная электропривода (см. КП.11.);
- статическое падение скорости (см. КП.11.);
- время пуска двигателя (см. КП.11.);
– скорость идеального х.х. на начальной характеристике (см. КП.11.);
-конечная скорость идеального холостого хода (см. Табл.6);
-статический момент сопротивления (см. Табл.6);
-скорость вращения на первой характеристике (см. Табл.6);
2.Найдем потери в генераторе при рекуперативном торможении
, где
- потери на возбуждение;
- сумма потерь мощности (механических и в стали) генератора
-номинальный ток генератора (см.КП.10.);
- сопротивление якоря генератора (см. /1/-Таблица П.10);
- время торможения (см. КП.11.);
3.Найдем потери в гонном двигателе
Для упрощения расчетов примем, что потери в гонном двигателе при рекуператив-ном торможении равны потерям в генераторе
4.Найдем суммарные потери в ПП
, где
- потери в якорной цепи;
- потери в генераторе и гонном двигателе;
Расчет энергии, отданной в сеть в режиме рекуперативного торможения.
Энергию, отдаваемую в питающую сеть в режимах рекуперативного торможения, независимо от системы ЭП можно определить по формуле:
, где
– число режимов рекуперативного торможения в цикле.
–суммарные потери энергии в двигателях и преоб-разователях в режимах рекуперативного торможения.
- избыток кинетической энергии при снижении скорости ЭП от ωнач до ωкон
Расход энергии в установившихся режимах
Энергию, затраченную двигателем на совершение полезной работы в установившихся режимах работы, рекомендуется определять по формуле
, где
- момент сопротивления (см. Табл.6);
- статические скорости вращения (см. Табл.6.);
-время вращения (см. Табл.6.);
Энергетические показатели
1.Найдем потребление энергии за цикл
, где
- расход энергии в установившихся режимах за цикл;
-потери энергии в установившихся режимах за цикл;
-потери энергии в переходных процессах;
- энергия, отданная в режиме рекуперативного торможения;
2.Найдем потребление энергии в установившемся режиме
, где
- момент сопротивления (см. Табл.6);
- статические скорости вращения (см. Табл.6.);
-время вращения (см. Табл.6.);
3.Найдем КПД привода в установившихся режимах
, где
;;-потребляемая энергия;
-суммарные потери за цикл;
4.Найдем КПД привода
, где
- расход энергии в установившихся режимах за цикл;
-суммарные потери за цикл;
5.Найдем отношение суммарных потерь к потребляемой энергии за цикл
, где
-суммарные потери за цикл;
- потребляемая за цикл энергия;
6.Найдем коэффициент мощности гонного двигателя в установившихся режимах
Для этого найдем:
а) Предельный переменный ток
, где
- номинальное фазное питающее напряжение;
;- параметры схемы замещения (см. КП.10)
б) Номинальный ток намагничивания гонного двигателя
, где
- параметр схемы замещения (см. КП.10)
- номинальная перегрузочная способность гонного двигателя
- параметр двигателя (см. /1/-Таблица П.7)
- параметр двигателя (см. /1/-Таблица П.7)
в) Конструктивные коэффициенты гонного двигателя
, где
;- параметры схемы замещения (см. КП.10);
- предельный переменный ток;
- номинальный ток намагничивания;
г) Найдем коэффициент мощности гонного двигателя в установившихся режимах
, где
- скольжение двигателя (см. рис.7.);
- критическое скольжение гонного двигателя (см. КП.10);
;- конструктивные коэффициенты гонного двигателя;
7.Найдем потребление из сети реактивной энергии
Для этого найдем:
а) Потребляемую мощность
, где
- электромагнитный момент двигателя - скорость и.х.х. гонного двигателя (см. /1/-Таблица П.7);
- скольжение двигателя (см. рис.7.);
б) Потребление реактивной энергии за цикл
, где
-потребляемая мощность
- коэффициенты мощности;
- время работы на регулировочных характеристиках (см. Табл.1.);
Рассчитанные данные внесем в Табл.7
|
Показатель |
Время |
Значение |
||||||
|
цикл |
0,99 кВтч |
|||||||
|
цикл |
0,72 кВтч |
|||||||
|
цикл |
0.04 кВтч |
|||||||
|
цикл |
1,07 кВтч |
|||||||
|
час |
9,53 кВтч |
|||||||
|
год |
83452,82 кВтч |
|||||||
|
цикл |
48,21 кВтч |
|||||||
|
цикл |
0.017 кВтч |
|||||||
|
Е |
||||||||
|
0.275 |
0,283 |
0,265 |
0.257 |
|||||
|
95,34% |
5,56% |
1,11% |
51,61% |
|||||
|
цикл |
6,48 кВтч |
КП 22. Затраты на электроэнергию рассчитать по ее годовому расходу Wr и стоимости электроэнергии.
, где
- годовое потребление энергии;
-стоимость энергии на 01.06.2004;
КП 23.
Табл.8 Технические данные привода
|
пуск |
торм. |
остановка |
час |
час |
цикл |
|
|
1,1 |
2,5 |
0.956 |
28,81 |
9,53 кВтч |
87,22% |
- |