Курсовая: Электропривод передвижения тали по системе ПЧ-АД

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра: «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов»

Курсовой проект

по дисциплине «Теория электропривода» на тему «Электропривод передвижения тали по системе ПЧ-АД » Исполнитель :. Руководитель: профессор Фираго Б. И. 2002 СОДЕРЖАНИЕ 1.ОПИСАНИЕ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА................... 2.РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ ЗА ЦИКЛ................ 3.ПОСТРОЕНИЕ СКОРОСТНОЙ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ МЕХАНИЗМА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОРМОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ.. 4.ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА.................. 5.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ УПРОЩЕННОЙ СКОРОСТНОЙ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ............. 6.ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ..................... 7.РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА...... 7.1. Расчет механических характеристик.................... 7.1.1. Расчет естественной механической характеристики............ 7.1.2. Расчет искусственных механических характеристик........... 7.2. Расчет электромеханических характеристик............... 7.2.1. Расчет естественной электромеханической характеристики.......... 7.2.2. Расчет искусственных электромеханических характеристик......... 7.3. Расчет зависимости U=f(α,sA)...................... 8.ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА................ 9. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ И ПОСТРОЕНИЕ ........................ 10. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ..................... 11.РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ, РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ И ЦИКЛОВОГО КПД............................ 12.ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................. ЛИТЕРАТУРА.............................. 1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА Механизм передвижения тали выполнен по кинематической схеме рис.1. Для передачи крутящего момента от электродвигателя к приводным колесам используется редуктор. Вал электродвигателя 1 соединен с быстроходным валом редуктора 3, муфтой, на одной половине которой установлен колодочный тормоз с электрогидротолкателем 2. Колеса 4 тележки двухребордные с цилиндрическим профилем обода. Рис. 1. Кинематическая схема механизма передвижения тали В соответствии с заданием по курсовому проекту необходимо произвести расчет электропривода передвижения тали по системе ПЧ-АД . Исходные данные к проекту: - Номинальная грузоподъемность - Масса тали - Номинальная скорость передвижения - Пониженная скорость - Длина перемещения - Диаметр ходового колеса - Диаметр цапфы - Допустимое ускорение - Продолжительность включения ПВ=25%; - Номинальный КПД передачи Цикл работы механизма: 1) перемещение номинального груза на расстояние 2 м. 2) разгрузка 3) возврат разгруженной тали в исходное состояние 4)пауза 2. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ Статическая сила для передвижения механизма по горизонтальному рельсовому пути: , (2.1) где - масса номинального груза и масса механизма без груза, кг; - коэффициент трения скольжения в подшипниках колес (обычно для подшипников качения, - для подшипников скольжения), принимаем ; - коэффициент трения качения ходовых колес (обычно , принимаем ; - коэффициент, учитывающий сопротивление от трения реборд о рельсы и трения токосъемников о троллеи (), принимаем ; - радиус ходового колеса, м; - радиус цапфы (ступицы) ходового колеса, м. Статическая сила для передвижения механизма с номинальным грузом по горизонтальному рельсовому пути: , (2.2) Статическая сила для передвижения механизма без груза по горизонтальному рельсовому пути: , (2.3) КПД передачи определяется по формуле: , (2.4) где - коэффициент, который можно принять равным 0,07-0,1, принимаем ; - коэффициент загрузки механизма, который определяется , (2.5) Тогда КПД передачи в соответствии с формулами (2.4 и 2.5): , (2.6) Статическая мощность при перемещении номинального груза: , (2.7) Статическая мощность при перемещении пустой тали: , (2.8) Принимаем Время пуска тали: (2.9) Длинна перемещения: (2.10) Время работы тали: , (2.11) где - время пуска и торможения тали Продолжительность включения: , (2.12) Исходя из формулы (2.12) время цикла: , (2.13) Суммарное время паузы: , (2.14) Суммарное время пауз разбиваем на два участка: , (2.15) Время разгрузки , (2.16) Время паузы: , (2.17) 3. ПОСТРОЕНИЕ СКОРОСТНОЙ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ МЕХАНИЗМА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ Рисунок 3.1 Диаграммы скорости и статической мощности Произведем предварительный выбор электродвигателя. Эквивалентная статическая мощность при ПВ=25% за время работы: , (3.1) Расчетная мощность для ПВ=25%: , (3.2) где - коэффициент запаса, примем . Расчетная мощность для ПВ=100%: (3.3) электродвигатель с ближайшей мощностью не подходит по перегрузочной способности, принимаем электродвигатель с мощностью 4. ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА

n0, об/мин	JДВ, кг×м3	JДВ × n02
3000	7,6×10-4	6840
1500	1,4×10-3	3150
1000	1,7×10-3	1700

Выбираем двигатель, соотношение параметров которого дает минимальное значение J ДВ × n02.Выбираем асинхронный двигатель серии 4А закрытого исполнения (IP44) на 1000 об/мин 4АA71A6У3 со следующими техническими данными: ; Параметры схемы замещения двигателя 4АA71A6У3 в относительных единицах Рассчитаем параметры электродвигателя Сопротивление фазы, Ом

(4.1)

где – номинальный фазный ток статора, А

(4.2)

Индуктивное сопротивление короткого замыкания, Ом Электромагнитная постоянная времени двигателя, с

(4.3)

с. Передаточное число редуктора

(4.4)

где D – диаметр барабана, м; nН – номинальная частота вращения, об/мин

(4.5)

об/мин; 5.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ УПРОЩЕННОЙ СКОРОСТНОЙ И

НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ

1. Радиус приведения

(5.1)

где wН – номинальная угловая скорость, рад/с

(5.2)

рад/с; м/рад. 2. Допустимое угловое ускорение на валу двигателя, рад/с2

(5.3)

где аДОП – допустимое ускорение, м/с2 рад/с2. Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя: , (5.4) где - коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей передаточного механизма ( ), принимаем . Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя при перемещении номинального груза: , (5.5) Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя при перемещении пустой тали: , (5.6) Динамический момент при перемещении номинального груза: , (5.7) Динамический момент при перемещении пустой тали: , (5.8) Допустимое угловое ускорение имеет знак плюс при пуске, а минус при торможении. Статический момент при перемещении номинального груза: , (5.9) Статический момент при перемещении пустой тали: , (5.10) Электромагнитный момент: , (5.11) Электромагнитный момент электродвигателя при разгоне электропривода и перемещении номинального груза: , (5.12) Электромагнитный момент электродвигателя при торможении электропривода и перемещении номинального груза: , (5.13) Электромагнитный момент электродвигателя при разгоне электропривода и перемещении пустой тали: , (5.14) Электромагнитный момент электродвигателя при торможении электропривода и перемещении пустой тали: , (5.15) рис.5.1.Упрощенная скоростная и нагрузочная диаграммы электропривода за цикл работы 6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ Эквивалентный момент электродвигателя за время работы, приняв ухудшение условий при пуске и торможении : (6.1) (6.2) Номинальный момент: , (6.3) Условие проверки по нагреву: , (6.4) Условие по нагреву выполняется Проверка двигателя по перегрузочной способности. , (6.5) , (6.6) - двигатель по перегрузочной способности подходит. 7. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА 7.1. Расчет механических характеристик 7.1.1. Расчет естественной механической характеристики Для расчета естественной механической характеристики при скольженьях s<s К можно воспользоваться формулой Клосса

(7.1.1.1)

где

(7.1.1.2)

(7.1.1.3)

Н×м. . Изменение скорости

(7.1.1.4)

В области скольжений удовлетворительные результаты дает формула К.А. Чекунова

(7.1.1.5)

где

(7.1.1.6)

Таблица 1

Расчет естественной механической характеристики

s	w, с-1	М, Н×м	s	w, с-1	М, Н×м
-1	209,4400	-17.4690	0,00001	104,7154	0,0005
-0,95	204,2040	-18.4599	0,01	103,6728	0.4950
-0,90	198,9680	-19.5259	0,02	102,6256	0.9674
-0,85	193,7320	-20.6644	0,03	101,5784	1.4176
-0,80	188,4960	-21.8664	0,04	100,5312	1.8460
-0,75	183,2600	-23.1130	0,05	99,4840	2.2533
-0,70	178,0240	-24.3700	0,06	98,4368	2.6400
-0,65	172,7880	-25.5808	0,07	97,3896	3.0066
-0,60	167,5520	-26.6586	0,08	96,3424	3.3539
-0,55	162,3160	-27.4793	0,09	95,2952	3.6825
-0,50	157,0800	-27.8791	0,10	94,2480	3.9930
-0,45	151,8440	-27.6662	0,11	93,2008	4.2862
-0,40	146,6080	-26.6538	0,12	92,1536	4.5626
-0,35	141,3720	-24.7168	0,13	91,1064	4.8231
-0,30	136,1360	-21.8582	0,14	90,0592	5.0682
-0,25	130,9000	-18.2476	0,15	89,0120	5.2987
-0,20	125,6640	-14.1973	0,16	87,9648	5.5151
-0,19	124,6168	-13.3672	0,17	86,9176	5.7181
-0,18	123,5696	-12.5374	0,18	85,8704	5.9083
-0,17	122,5224	-11.7106	0,19	84,8283	6.0863
-0,16	121,4752	-10.8897	0,20	83,7760	6.2528
-0,15	120,4280	-10.0771	0,25	78,5400	6.9303
-0,14	119,3808	-9.2751	0,30	73,3040	7.3942
-0,13	118,3336	-8.4858	0,35	68,0680	7.6952
-0,12	117,2864	-7.7114	0,40	62,8320	7.8734
-0,11	116,2392	-6.9533	0,45	57,5960	7.9594
-0,10	115,1920	-6.2133	0,50	52,3600	7.9920
-0,09	114,1448	-5.4926	0,55	47,1044	8.0229
-0,08	113,0976	-4.7923	0,60	41,8880	8.0026
-0,07	112,0504	-4.1134	0,65	36,6520	7.9466
-0,06	111,0032	-3.4566	0,70	31,4160	7.8668
-0,05	109,9560	-2.8225	0,75	26,1800	7.7721
-0,04	108,9088	-2.2114	0,80	20,9440	7.6693
-0,03	107,8616	-1.6235	0,85	15,7080	7.5629
-0,02	106,8144	-1.0591	0,90	10,4720	7.4566
-0,01	105,7672	-0.5179	0,95	5,2360	7.3526
0	104,7200	0	1	0	7.2527

7.1.2. Расчет искусственных механических характеристик 1. При частотном управлении по закону момент, критический момент и критическое абсолютное скольжение рассчитываются по формулам, Нּм

	(7.1.2.1)
	(7.1.2.2)

где МК – критический момент, зависящий от закона частотного управления; sАК – критическое значение параметра абсолютного скольжения, зависящее от закона частотного управления; a - относительная частота; 2.Для данных частот находим относительные частоты

(7.1.2.3)

Относительная частота при номинальной скорости движения тали Относительная частота при пониженной скорости движения тали

,	(7.1.2.4)
	(7.1.2.5)
	(7.1.2.6)

(7.1.2.7) , (7.1.2.8) , (7.1.2.9) , (7.1.2.10) , (7.1.2.11) (7.1.2.12) , (7.1.2.13) (7.1.2.14)

	(7.1.2.15)
	(7.1.2.16)

, Н×м. 3.Искусственные механические характеристики электродвигателя При a=1 При a=0,143 Таблица 2

Расчет искусственных механических характеристик

Sa	w1, с-1	М1, Н×м	Sa	w1, с-1	М1, Н×м
-1,000	209,44	-8,6496	0,0001	104,7095	0,0037
-0,95	204.2040	-8,8783	0,05	99.4840	1.8168
-0,9	198.9680	-9.1063	0,10	94.2480	3.5482
-0,85	193.7320	-9.3298	0,15	89.0120	5.1217
-0,8	188.4960	-9.5443	0,20	83.7760	6.4866
-0,75	183.2600	-9.7433	0,25	78.5400	7.6173
-0,7	178.0240	-9.9188	0,30	73.3040	8.5110
-0,65	172.7880	-10.0600	0,35	68.0680	9.1819
-0,6	167.5520	-10.1535	0,40	62.8320	9.6548
-0,55	162.3160	-10.1824	0,45	57.5960	9.9594
-0,50	157.0800	-10.1259	0,5	52.3600	10.1259
-0,45	151.8440	-9.9594	0,55	47.1240	10.1824
-0,40	146.6080	-9.6548	0,60	41.8880	10.1535
-0,35	141.3720	-9.1819	0,65	36.6520	10.0600
-0,30	136.1360	-8.5110	0,70	31.4160	9.9188
-0,25	130.9000	-7.6173	0,75	26.1800	9.7433
-0,2	125.6640	-6.4866	0,80	20.9440	9.5443
-0,15	120.4280	-5.1217	0,85	15.7080	9.3298
-0,1	115.1920	-3.5482	0,9	10.4720	9.1063
-0,05	109.9560	-1.8168	0,95	5.2360	8.8783
-0,0001	104,7305	-0,0037	1	0	8.6496
Sa	w2, с-1	М2, Н×м	Sa	w2, с-1	М2, Н×м
-1,000	119.6950	-8.6496	0,0001	14,9645	0,0037
-0,95	114.4590	-8.8783	0,05	9.7390	1.8168
-0,9	109.2230	-9.1063	0,10	4.5030	3.5482
-0,85	103.9870	-9.3298	0,15	-0.7330	5.1217
-0,8	98.7510	-9.5443	0,20	-5.9690	6.4866
-0,75	93.5150	-9.7433	0,25	-11.2050	7.6173
-0,7	88.2790	-9.9188	0,30	-16.4410	8.5110
-0,65	83.0430	-10.0600	0,35	-21.6770	9.1819
-0,6	77.8070	-10.1535	0,40	-26.9130	9.6548
-0,55	72.5710	-10.1824	0,45	-32.1490	9.9594
-0,50	67.3350	-10.1259	0,5	-37.3850	10.1259
-0,45	62.0990	-9.9594	0,55	-42.6210	10.1824
-0,40	56.8630	-9.6548	0,60	-47.8570	10.1535
-0,35	51.6270	-9.1819	0,65	-53.0930	10.0600
-0,30	46.3910	-8.5110	0,70	-58.3290	9.9188
-0,25	41.1550	-7.6173	0,75	-63.5650	9.7433
-0,2	35.9190	-6.4866	0,80	-68.8010	9.5443
-0,15	30.6830	-5.1217	0,85	-74.0370	9.3298
-0,1	25.4470	-3.5482	0,9	-79.2730	9.1063
-0,05	20.2110	-1.8168	0,95	-84.5090	8.8783
-0,0001	14,9854	-0,0037	1	-89.7450	8.6496

Рис.7.1 Механические характеристики электродвигателя a – естественная характеристика; b – искусственная характеристика при , c – искусственная характеристика при 7.2. Расчет электромеханических характеристик 7.2.1. Расчет естественной электромеханической характеристики Для расчета естественной электромеханической характеристики воспользуемся формулами

	(7.2.1.1)
	(7.2.1.2)

(7.2.1.3)

(7.2.1.4)

Таблица 3 Расчет естественной электромеханической характеристики

s	w, с-1	Rв, Ом	Xв, Ом	I, А
-1	209,4400	-20.5537	26.9934	6.4844
-0,95	204,2040	-21.6111	27.2189	6.3300
-0,90	198,9680	-22.7816	27.4823	6.1630
-0,85	193,7320	-24.0842	27.7928	5.9821
-0,80	188,4960	-25.5421	28.1619	5.7865
-0,75	183,2600	-27.1841	28.6056	5.5750
-0,70	178,0240	-29.0467	29.1449	5.3466
-0,65	172,7880	-31.1760	29.8094	5.1004
-0,60	167,5520	-33.6317	30.6406	4.8355
-0,55	162,3160	-36.4915	31.6983	4.5514
-0,50	157,0800	-39.8584	33.0718	4.2477
-0,45	151,8440	-43.8702	34.8978	3.9245
-0,40	146,6080	-48.7129	37.3937	3.5825
-0,35	141,3720	-54.6368	40.9200	3.2229
-0,30	136,1360	-61.9677	46.1036	2.8484
-0,25	130,9000	-71.0783	54.0921	2.4631
-0,20	125,6640	-82.1696	67.0924	2.0739
-0,19	124,6168	-84.5863	70.6208	1.9965
-0,18	123,5696	-87.0368	74.5606	1.9196
-0,17	122,5225	-89.4933	78.9675	1.8433
-0,16	121,4752	-91.9168	83.9040	1.7677
-0,15	120,4280	-94.2533	89.4392	1.6932
-0,14	119,3808	-96.4296	95.6476	1.6198
-0,13	118,3336	-98.3474	102.6067	1.5479
-0,12	117,2864	-99.8765	110.3930	1.4778
-0,11	116,2392	-100.8480	119.0742	1.4099
-0,10	115,1920	-101.0462	128.6971	1.3445
-0,09	114,1448	-100.2036	139.2702	1.2823
-0,08	113,0976	-98.0002	150.7391	1.2236
-0,07	112,0504	-94.0724	162.9538	1.1692
-0,06	111,0032	-88.0386	175.6338	1.1198
-0,05	109,9560	-79.5469	188.3354	1.0761
-0,04	108,9088	-68.3493	200.4376	1.0389
-0,03	107,8616	-54.3943	211.1650	1.0089
-0,02	106,8144	-37.9179	219.6667	0.9869
-0,01	105,7672	-19.4927	225.1507	0.9735
-0,00001	104,7210	-0.0197	227.0480	0.9690
0,00001	104,7190	0.0197	227.0480	0.9690
0,01	103,6728	19.4927	225.1507	0.9735
0,02	102,6256	37.9179	219.6667	0.9869
0,03	101,5784	54.3943	211.1650	1.0089
0,04	100,5312	68.3493	200.4376	1.0389
0,05	99,4840	79.5469	188.3354	1.0761
0,06	98,4368	88.0386	175.6338	1.1198
0,07	97,3896	94.0724	162.9538	1.1692
0,08	96,3424	98.0002	150.7391	1.2236
0,09	95,2952	100.2036	139.2702	1.2823
0,10	94,2480	101.0462	128.6971	1.3445
0,11	93,2008	100.8480	119.0742	1.4099
0,12	92,1536	99.8765	110.3930	1.4778
0,13	91,1064	98.3474	102.6067	1.5479
0,14	90,0592	96.4296	95.6476	1.6198
0,15	89,0120	94.2533	89.4392	1.6932
0,16	87,9648	91.9168	83.9040	1.7677
0,17	86,9176	89.4933	78.9675	1.8433
0,18	85,8704	87.0368	74.5606	1.9196
0,19	84,8232	84.5863	70.6208	1.9965
0,20	83,7760	82.1696	67.0924	2.0739
0,25	78,5400	71.0783	54.0921	2.4631
0,30	73,3040	61.9677	46.1036	2.8484
0,35	68,0680	54.6368	40.9200	3.2229
0,40	62,8320	48.7129	37.3937	3.5825
0,45	57,5960	43.8702	34.8978	3.9245
0,50	52,3600	39.8584	33.0718	4.2477
0,55	47,1240	36.4915	31.6983	4.5514
0,60	41,8880	33.6317	30.6406	4.8355
0,65	36,6520	31.1760	29.8094	5.1004
0,70	31,4160	29.0467	29.1449	5.3466
0,75	26,1800	27.1841	28.6056	5.5750
0,80	20,9440	25.5421	28.1619	5.7865
0,85	15,7080	24.0842	27.7928	5.9821
0,90	10,4720	22.7816	27.4823	6.1630
0,95	5,2360	21.6111	27.2189	6.3300
1	0	20.5537	26.9934	6.4844

7.2.2. Расчет искусственных электромеханических характеристик Для расчета искусственных электромеханических характеристик воспользуемся формулами при частотном управлении по закону

	(7.2.2.1)
	(7.2.2.2)

	(7.2.2.3)
	(7.2.2.4)

При a=1 При a=0,143 Таблица 4 Расчет искусственных электромеханических характеристик

s	w1, с-1	Rв, Ом	Xв, Ом	I, А
-1	209,4400	-20.5537	26.9934	3.8325
-0,95	204,2040	-21.6111	27.2189	3.7867
-0,90	198,9680	-22.7816	27.4823	3.7352
-0,85	193,7320	-24.0842	27.7928	3.6771
-0,80	188,4960	-25.5421	28.1619	3.6115
-0,75	183,2600	-27.1841	28.6056	3.5371
-0,70	178,0240	-29.0467	29.1449	3.4525
-0,65	172,7880	-31.1760	29.8094	3.3562
-0,60	167,5520	-33.6317	30.6406	3.2463
-0,55	162,3160	-36.4915	31.6983	3.1210
-0,50	157,0800	-39.8584	33.0718	2.9780
-0,45	151,8440	-43.8702	34.8978	2.8152
-0,40	146,6080	-48.7129	37.3937	2.6304
-0,35	141,3720	-54.6368	40.9200	2.4222
-0,30	136,1360	-61.9677	46.1036	2.1898
-0,25	130,9000	-71.0783	54.0921	1.9343
-0,20	125,6640	-82.1696	67.0924	1.6602
-0,15	120,4280	-94.2533	89.4392	1.3774
-0,10	115,1920	-101.0462	128.6971	1.1073
-0,05	109,9560	-79.5469	188.3354	0.8930
-0,04	108,9088	-68.3493	200.4376	0.8629
-0,03	107,8616	-54.3943	211.1650	0.8387
-0,02	106,8144	-37.9179	219.6667	0.8208
-0,01	105,7672	-19.4927	225.1507	0.8099
-0,00001	104,7210	-0.0197	227.0480	0.8062
0,00001	104,7190	0.0197	227.0480	0.8062
0,01	103,6728	19.4927	225.1507	0.8099
0,02	102,6256	37.9179	219.6667	0.8208
0,03	101,5784	54.3943	211.1650	0.8387
0,04	100,5312	68.3493	200.4376	0.8629
0,05	99,4840	79.5469	188.3354	0.8930
0,10	94,2480	101.0462	128.6971	1.1073
0,15	89,0120	94.2533	89.4392	1.3774
0,20	83,7760	82.1696	67.0924	1.6602
0,25	78,5400	71.0783	54.0921	1.9343
0,30	73,3040	61.9677	46.1036	2.1898
0,35	68,0680	54.6368	40.9200	2.4222
0,40	62,8320	48.7129	37.3937	2.6304
0,45	57,5960	43.8702	34.8978	2.8152
0,50	52,3600	39.8584	33.0718	2.9780
0,55	47,1240	36.4915	31.6983	3.1210
0,60	41,8880	33.6317	30.6406	3.2463
0,65	36,6520	31.1760	29.8094	3.3562
0,70	31,4160	29.0467	29.1449	3.4525
0,75	26,1800	27.1841	28.6056	3.5371
0,80	20,9440	25.5421	28.1619	3.6115
0,85	15,7080	24.0842	27.7928	3.6771
0,90	10,4720	22.7816	27.4823	3.7352
0,95	5,2360	21.6111	27.2189	3.7867
1,00	0	20.5537	26.9934	3.8325
s	w2, с-1	Rв, Ом	Xв, Ом	I, А
-1	119.6950	-20.5537	26.9934	3.8325
-0,95	114.4590	-21.6111	27.2189	3.7867
-0,90	109.2230	-22.7816	27.4823	3.7352
-0,85	103.9870	-24.0842	27.7928	3.6771
-0,80	98.7510	-25.5421	28.1619	3.6115
-0,75	93.5150	-27.1841	28.6056	3.5371
-0,70	88.2790	-29.0467	29.1449	3.4525
-0,65	83.0430	-31.1760	29.8094	3.3562
-0,60	77.8070	-33.6317	30.6406	3.2463
-0,55	72.5710	-36.4915	31.6983	3.1210
-0,50	67.3350	-39.8584	33.0718	2.9780
-0,45	62.0990	-43.8702	34.8978	2.8152
-0,40	56.8630	-48.7129	37.3937	2.6304
-0,35	51.6270	-54.6368	40.9200	2.4222
-0,30	46.3910	-61.9677	46.1036	2.1898
-0,25	41.1550	-71.0783	54.0921	1.9343
-0,20	35.9190	-82.1696	67.0924	1.6602
-0,15	30.6830	-94.2533	89.4392	1.3774
-0,10	25.4470	-101.0462	128.6971	1.1073
-0,05	20.2110	-79.5469	188.3354	0.8930
-0,04	19.1638	-68.3493	200.4376	0.8629
-0,03	18.1166	-54.3943	211.1650	0.8387
-0,02	17.0694	-37.9179	219.6667	0.8208
-0,01	16.0222	-19.4927	225.1507	0.8099
-0,00001	14.9760	-0.0197	227.0480	0.8062
0,00001	14.9739	0.0197	227.0480	0.8062
0,01	13.9278	-19.4927	225.1507	0.8099
0,02	12.8806	-37.9179	219.6667	0.8208
0,03	11.8334	-54.3943	211.1650	0.8387
0,04	10.7862	-68.3493	200.4376	0.8629
0,05	9.7390	-79.5469	188.3354	0.8930
0,10	4.5030	-101.0462	128.6971	1.1073
0,15	-0.7330	-94.2533	89.4392	1.3774
0,20	-5.9690	-82.1696	67.0924	1.6602
0,25	-11.2050	-71.0783	54.0921	1.9343
0,30	-16.4410	-61.9677	46.1036	2.1898
0,35	-21.6770	-54.6368	40.9200	2.4222
0,40	-26.9130	-48.7129	37.3937	2.6304
0,45	-32.1490	-43.8702	34.8978	2.8152
0,50	-37.3850	-39.8584	33.0718	2.9780
0,55	-42.6210	-36.4915	31.6983	3.1210
0,60	-47.8570	-33.6317	30.6406	3.2463
0,65	53.0930	-31.1760	29.8094	3.3562
0,70	-58.3290	-29.0467	29.1449	3.4525
0,75	-63.5650	-27.1841	28.6056	3.5371
0,80	-68.8010	-25.5421	28.1619	3.6115
0,85	-74.0370	-24.0842	27.7928	3.6771
0,90	-79.2730	-22.7816	27.4823	3.7352
0,95	-84.5090	-21.6111	27.2189	3.7867
1,00	-89.7450	-20.5537	26.9934	3.8325

Рис.7.2 Электромеханические характеристики электродвигателя a – естественная характеристика; b – искусственная характеристика при ; c – искусственная характеристика при 7.3. Расчет зависимости U=f(α,sA) Для каждого значения α, чтобы поддерживался принятый закон частотного управления , необходимо к статору двигателя подводить напряжение

(7.3.1)

где

	(7.3.2)
	(7.3.3)

При номинальной скорости движения тали ; . При пониженной скорости движения тали; .

	(7.3.4)
	(7.3.5)
	(7.3.6)

При номинальной скорости движения тали При пониженной скорости движения тали; Напряжение, подводимое к статору двигателя при номинальной скорости движения тали Напряжение, подводимое к статору двигателя при пониженной скорости движения тали Рис.7.3.1 Зависимость U=f(α,sA) при Рис.7.3.2 Зависимость U=f(α,sA) при 8.ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Регулирование скорости в асинхронном электродвигателе осуществляется с помощью частоты. Для этих целей применяется частотный преобразователь. Его выбирают по номинальной мощности PН = 0,37 кВт. Из справочника немецкой фирмы SIEMENS выбираем частотный преобразователь серии MICRO MASTER MM37 со следующими характеристиками: Pпреобр = 0,37 кВт; Iвхн =2 А; Iвыхн =2,3 А; U = (23015%) В; f = 50/60 Гц; Габариты: 138х154х125 (мм); Масса – 2,2 кг. 9. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ И ПОСТРОЕНИЕ В проекте переходные процессы рассчитываются за цикл нагрузочной диаграммы. В системе ПЧ–АД имеет место плавное изменение управляющего воздействия. При плавном изменении управляющего воздействия можно не учитывать электромагнитные явления и переходный процесс рассчитывать как механический. Угловая скорость задается по закону

(9.1.1)

где ε0 – заданное угловое ускорение (замедление);

(9.1.2)

– заданная скорость при t=0. Скорость двигателя в этом случае будет определяться выражением

(9.1.3)

где – статическое падение скорости

(9.1.4)

β – модуль жесткости механической характеристики

(9.1.5)

ТМ – электромеханическая постоянная времени электропривода

(9.1.6)

J – суммарный момент инерции электропривода; ωНАЧ – начальная угловая скорость двигателя;

(9.1.7)

Электромагнитный момент двигателя

(9.1.8)

где МНАЧ – начальное значение электромагнитного момента двигателя. Потери мощности двигателя : DP = DPпост + DPпер = DPст + DPмх + DPпер , (9.1.9) где DPпер = DPпер 1 + DPпер 2 = М(t)×Dw(t)(1+R1/R'2), (9.1.10) Dw(t) = w0(t)- w(t), (9.1.11) DPст = DPст.ном×a1,3 , (9.1.12) DPмх = DPмх.ном ×a2 (9.1.13) При a=1 При a=0,143 DPст =11,473Вт , DPст = 0,92 Вт , DPмх =21,513 Вт, DPмх = 0,44Вт DPпер =33+М(t)×Dw(t)×2,133, DPпер =1,36+М(t)×Dw(t)×2,133, 9.1 Расчет переходный процессов электропривода при пуске и торможении с грузом Нּмּс/рад; рад/с; с; рад/с. Время разгона по характеристике, соответствующей номинальной частоте: с. Время задержки движения : c . Время перехода на пониженную скорость: с. Время остановки: с. Пуск. 1.На интервале tз ³ t ³0 ; 0,44³ t ³ 0 2.На интервале t0 ³ t ³ tз ; 3,73 ³ t ³ 0,44 ; где t’ = t - tз , 3.На интервале t0 + 3Tм ³ t ³ t0 ; 4,165 ³ t ³ 3,73 ; где t’’ = t- t0 . Торможение. До пониженной скорости. 4.На интервале tпон ³ t ³0 , где с. 5.На интервале tпон + 3Tм ³ t’ ³ tпон ; где t’=t- tпон 6.Работа на пониженной скорости на интервале t12 ³ t’’’ ³ tпон + 3Tм ; tпон1=1 c. , где t’’’=t - tпон + 3Tм ; t12= tпон + 3Tм+tпон1 7.Торможение до нуля. На интервале t12+ tост ³ t’ ³ t12 где t’=t - t12 Таблица 5 Переходной процесс пуска с грузом

t, c	, рад/с	M, Нּм	DP(t)
Первый участок
0	0	0	33
0.1	0	0.9828	38.8864
0.2	0	1.9656	56.5458
0.3	0	2.9484	85.9780
0.4	0	3.9312	127.1831
0.44	0	4.3243	146.9616
Второй участок
0.44	0	4.3520	148.3854
0.8400	7.4143	5.6876	230.1118
1.2400	18.4044	5.7723	236.0245
1.6400	29.6210	5.7776	236.4022
2.0400	40.8521	5.7780	236.4261
2.4400	52.0840	5.7780	236.4277
2.8400	63.3160	5.7780	236.4278
3.2400	74.5480	5.7780	236.4277
3.6400	85.7800	5.7780	236.4278
3.7300	88.3072	5.7780	236.4278
Третий участок
3.7300	88.2140	5.7780	236.4278
3.8300	90.2449	5.0675	189.4612
3.9300	91.2639	4.7110	168.2148
4.0300	91.7751	4.5321	158.1384
4.1300	92.0317	4.4424	153.2295
4.1650	92.0871	4.4230	152.1823

Рис.9.1.1 Зависимость при пуске Рис.9.1.2 Зависимость при пуске Рис.9.1.3 Зависимость DP(t) при пуске Таблица 6 Переходной процесс торможения с грузом

t, c	, рад/с	M, Нּм	DP(t)
Первый участок
0	92.2900	4.3520	148.3854
0.3000	87.4271	3.1061	91.7595
0.6000	79.4530	2.9488	85.9531
0.9000	71.0858	2.9289	85.2412
1.2000	62.6690	2.9264	85.1516
1.5000	54.2459	2.9260	85.1403
1.8000	45.8220	2.9260	85.1388
2.1000	37.3980	2.9260	85.1387
2.4000	28.9740	2.9260	85.1386
2.7000	20.5500	2.9260	85.1386
3	12.1260	2.9260	85.1386
3.2000	6.5100	2.9260	85.1386
Второй участок
3.2000	6.6060	2.9260	85.1386
3.3000	4.5751	3.6365	113.5520
3.4000	3.5561	3.9930	130.1275
3.5000	3.0449	4.1719	139.0281
3.6000	2.7883	4.2616	143.6409
3.6350	2.7329	4.2810	144.6500
Третий участок
3.6350	2.5300	4.3520	99.8321
4.0700	2.5300	4.3520	99.8321
Четвертый участок
4.0700	2.5300	4.3520	99.8321
4.1200	2.3148	3.9361	82.1258
4.1700	1.7529	3.6415	67.4637
4.2200	0.9453	3.4328	54.9232
4.2680	0.0058	3.2900	44.2384

Рис.9.1.4 Зависимость при торможении Рис.9.1.5 Зависимость при торможении Рис.9.1.6 Зависимость DP(t) при торможении 9.2 Расчет переходный процессов электропривода при пуске и торможении без груза Нּмּс/рад; рад/с; с; рад/с. Время разгона по характеристике, соответствующей номинальной частоте: с. Время задержки движения : c . Пуск. 1.На интервале tз ³ t ³0 ; 0,136³ t ³ 0 2.На интервале t0 ³ t ³ tз ; 3,73 ³ t ³ 0,136 ; где t’ = t - tз , 3.На интервале t0 + 3Tм ³ t ³ t0 ; 3,85³ t ³ 3,73 ; где t’’ = t- t0 . Торможение до пониженной скорости. 4.На интервале tпон ³ t ³0 , где tпон = 3,2 с. 5.На интервале tпон + 3Tм ³ t’ ³ tпон ; где t’=t- tпон 6.Работа на пониженной скорости на интервале t12 ³ t’’’ ³ tпон + 3Tм ; tпон1=1 c. , где t’’’=t - tпон + 3Tм ; t12= tпон + 3Tм+tпон1 7.Торможение до нуля. На интервале t12+ tост ³ t’ ³ t12 где t’=t - t12 Таблица 7 Переходной процесс пуска без груза

t, c	, рад/с	M, Нּм	DP(t)
Первый участок
0	0	0	-33
0.0500	0	-0.4914	-34.4716
0.1000	0	-0.9828	-38.8864
0.1360	0	-1.3366	-43.8876
Второй участок
0.1360	0	-1.3400	-43.9413
0.5360	-10.0971	-1.7370	-51.3876
0.9360	-21.3290	-1.7370	-51.3880
1.3360	-32.5610	-1.7370	-51.3880
1.7360	-43.7930	-1.7370	-51.3880
2.1360	-55.0250	-1.7370	-51.3880
2.5360	-66.2570	-1.7370	-51.3880
2.9360	-77.4890	-1.7370	-51.3880
3.3360	-88.7210	-1.7370	-51.3880
3.7300	-99.7845	-1.7370	-51.3880
Третий участок
3.7300	-99.7570	-1.7370	-51.3880
3.7600	-100.3559	-1.5275	-47.2193
3.7900	-100.6387	-1.4286	-45.4363
3.8200	-100.7724	-1.3818	-44.6355
3.8500	-100.8355	-1.3598	-44.2665

Рис.9.2.1 Зависимость при пуске Рис.9.2.2 Зависимость при пуске Рис.9.2.3 Зависимость DP(t) при пуске Таблица 8 Переходной процесс торможения без груза

t, c	, рад/с	M, Нּм	DP(t)
Первый участок
0	-100.8920	-1.3400	-43.9413
0.3000	-93.6024	-0.9432	-38.4193
0.6000	-85.1790	-0.9430	-38.4168
0.9000	-76.7550	-0.9430	-38.4168
1.2000	-68.3310	-0.9430	-38.4168
1.5000	-59.9070	-0.9430	-38.4168
1.8000	-51.4830	-0.9430	-38.4168
2.1000	-43.0590	-0.9430	-38.4168
2.4000	-34.6350	-0.9430	-38.4168
2.7000	-26.2110	-0.9430	-38.4168
3	-17.7870	-0.9430	-38.4168
3.2000	-12.1710	-0.9430	-38.4168
Второй участок
3.2000	-12.2670	-0.9430	-38.4168
3.2500	-11.4572	-1.2263	-42.1620
3.3000	-11.2252	-1.3074	-43.4154
3.3200	-11.1885	-1.3202	-43.6207
Третий участок
3.3200	-10.3960	-1.5970	-16.9068
3.4400	-10.3960	-1.5970	-16.9068
Четвертый участок
3.4400	-10.3960	-1.5970	-16.9068
3.5400	-8.6298	-1.2326	-10.6202
3.6400	-5.9074	-1.2027	-10.1761
3.7400	-3.1064	-1.2002	-10.1401
3.8400	-0.2989	-1.2000	-10.1371
3.8500	-0.0182	-1.2000	-10.1371

Рис.9.2.4 Зависимость при торможении Рис.9.2.5 Зависимость при торможении Рис.9.2.6 Зависимость DP(t) при торможении 10. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ Исходя из полученных кривых переходных процессов необходимо окончательно проверить двигатель по нагреву и перегрузочной способности. Оценив полученные кривые необходимо найти эквивалентный момент за цикл работы механизма, поэтому мы можем каждую кривую разбить на несколько простейших с целью нахождения общей площади кривой момента за цикл работы. Подробное описание данных вычислений опустим из-за достаточной громоздкости вычислений, поэтому в итоге запишем окончательное выражение для эквивалентного момента. Эквивалентный момент электродвигателя за время работы

(97)

Н×м. Пересчитаем этот момент на ПВ=100%

(98)

Н×м. Двигатель будет удовлетворять условиям нагрева, если выполняется условие Н×м; Условие выполняется, значит двигатель проходит по нагреву. Двигатель проходит по перегрузочной способности, если выполняется условие где ММАХ – максимальный момент (находится из расчетов переходных процессов), Н×м; Н×м. – перегрузочная способность при данном частотном управлении. ММАХ=5,78 Н×м. Условие выполняется. 11.РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ, РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ И ЦИКЛОВОГО КПД Потери энергии при линейном задании скорости 1) от потерь в стали а) в переходном процессе (11.1) б) в установившемся режиме (11.2) 2) от механических потерь а) в переходном процессе (11.3) б) в установившемся режиме (11.4) 3) от переменных потерь мощности а) в переходном процессе (11.5) где (11.6) (11.7) (11.8) б) в установившемся режиме (11.9) Полная механическая энергия за цикл (11.10) где - механическая энергия на i-ом интервале переходного процесса - механическая энергия на j-ом интервале установившегося режима (11.11) где (11.12) (11.13) (11.14) Цикловой КПД электропривода (11.15) где - механические потери на валу электродвигателя за цикл - потребляемая за цикл энергия Средние потери за цикл (11.16) где , Разгон при перемещении тали с грузом Торможение тали с грузом Движение на пониженной скорости Торможение до нуля Разгон при перемещении тали без груза Торможение тали без груза Движение на пониженной скорости Торможение до нуля ёЦикловой КПД 12.ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном курсовом проекте был рассчитан электропривод передвижения тали по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель. Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям необходимым для нормальной работы. Для расчетов характеристик и переходных процессов был использован компьтерный пакет MATLAB 6.1. ЛИТЕРАТУРА 1. Фираго Б.И. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода. Мн.: БГПА, 1993.-127 с. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1985.- 560 с.