Реферат: Расчет электроприводов постоянного и переменного тока

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрооборудования

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: «Автоматизированныйэлектропривод»

на тему: «Расчет электроприводов постоянного ипеременного тока»

Выполнил студент

гр. ЭО – 95 Васин А.В.

____________________

«__» __________ 1999

Принял ассистент

Захаров К. Д.

____________________

«__» _________ 1999

Липецк 1999

ЗАДАНИЕ

1. Электропривод с двигателемпостоянного тока параллельного возбуждения

1.1. По исходным данным (табл.1),используя нагрузочную диаграмму и тахограмму механизма (рис.1), построитьнагрузочную диаграмму двигателя. Известны следующие параметры механизма:

JS

— суммарныймомент инерции механизма, приведенный к валу двигателя (с учетом моментаинерции самого двигателя) при нагрузке Мс1 и Мс2;

JS

’=0,2×JS—суммарный момент инерции при Мс3 и Мс4.

Цикл работы механизмов состоит изследующих операций: подъем груза с Мс1=Мс/h

и опускание с Мс2=Мс×h, а также подъемгрузозахватывающего устройства с Мс3=0,3×Мс1и опускание с Мс4=0,3×Мс2 (при активном моменте статическом; кпдпередачи h=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 наестественной характеристике tуст =2×

tпуск1;время работы на пониженной скорости составляет 0,5×tпуск1.Максимально допустимое ускорение электропривода не должно превышать |eдоп| в режиметорможения с Мс3. Во всех остальных переходных режимах моментдвигателя должен быть одинаковым, равным Мдоп=2,5×Мн.

1.2. По нагрузочной диаграммевыбрать двигатель постоянного тока параллельного возбуждения из серии машиндлительного режима работы, имеющих угловую скорость w

р.

1.3. Построить механические w

=f(M) и электромеханические w=f(I) характеристикиэлектродвигателя для следующих случаев: пуск в N=2 ступеней, торможениепротивовключением, получение пониженной скорости w=0,3×wршунтированием цепи якоря и возвращение в режим w=0 (остановка) путемторможения противовключением. Определить параметры резисторов.

1.4.Определить пределы, в которых будет изменяться механическая характеристика вестественной схеме включения при колебаниях напряжения питания в пределах ±

20%.

1.5. Построить характеристикудинамического торможения w

=f(I),обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими |eдоп|. Мс=0,5×Мн.Определить параметры тормозного резистора.

1.6. Изобразить структурную схемудвухмассовой системы механизма передвижения тележки. Приняв J1=Jдв,J2=3×

J1,w12=1,2 с-1,построить АЧХ при воздействии возмущения на вал механизма.

1.7. Рассчитать и построитьмеханическую характеристику разомкнутой системы УП-Д, если еп=220 В;внутреннее сопротивление управляемого преобразователя rп=2×

rяд.

1.8. Изобразить структурную схему ирассчитать уравнение статической механической характеристики в системе УП-Д сзамкнутой обратной связью по скорости. Определить коэффициент обратной связи поскорости Кос и задающий сигнал Uзс, если статическая механическая характеристикапроходит через точки Мн, w

ни имеет жесткость в 10 разбольшую, чем в разомкнутой системе. Преобразователь считать инерционным звеномс коэффициентом усиления Кп=100, постоянной времени Тп=0,01с и с внутренним сопротивлением rп=2×rяд.

2. Электропривод с двигателемпостоянного тока последовательного возбуждения.

2.1. Согласно заданному вариантувыбрать двигатель последовательного возбуждения тихоходного исполнения.

2.2. Рассчитать и построитьестественные w

=f(I), w=f(M)и диаграмму пусковых характеристик, определитьпараметры резисторов при пуске в N=3 ступеней.

2.3. Рассчитать и построитьреостатные w

=f(I), w=f(M), если известны координаты рабочей точки: w=0,6×wн, Мс=Мн.Определить величину добавочного резистора.

2.4. Рассчитать и построить w

=f(I), w=f(M) при питании двигателя пониженным напряжением U=0,5×Uн.

2.5. Рассчитать и построить w

=f(M)динамического торможения с самовозбуждением, позволяющегопроизводить спуск груза (нагрузка Мс=1,5×Мн).Расчет производить для двух случаев: скорость спуска груза равна wр1=-0,8×wни wр=-0,3×wн.

3. Электропривод с асинхроннымдвигателем.

3.1. Производственный механизм —вентилятор. По заданному варианту рассчитать мощность двигателя и выбрать покаталогу двигатель с фазовым ротором крановой или краново-металлургическойсерии.

3.2. Рассчитать и построитьестественные и реостатные w

=f(M) и w=f(I2), если механическая характеристикапроходит через точку wс=0,5×wн, Мс=Мн.Определить параметры резистора. Построить пусковую диаграмму при пуске в2;3;3;4 ступени. Определить параметры пусковых резисторов.

3.3. Построить механическиехарактеристики при частотном регулировании с постоянной мощностью в диапазоне3:1.

3.4. Рассчитать и построить w

= f(M), такжерассчитать сопротивление добавочного резистора при ЭДТ с независимымвозбуждением, если характеристика должна проходить через точку w= wн, – М = 1,2×Мн.

ОГЛАВЛЕНИЕ

TOC o «2-2» t «Заголовок1;1» введение… PAGEREF _Toc468598996 h 7

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ… PAGEREF _Toc468598997 h Ошибка! Закладка не определена.

1.1. Построение нагрузочнойдиаграммы двигателя постоянного тока____ PAGEREF _Toc468598998 h 8

1.2. Выбор двигателя___________________________________________ PAGEREF _Toc468598999 h 12

1.3. Построение механических иэлектромеханических характеристик электродвигателя постоянного тока______________________________________ PAGEREF _Toc468599000 h 13

1.4. Определение предела изменения w

=f(М) в естественной схеме приколебаниях напряжения в пределах ±20%_________________________________ PAGEREF _Toc468599001 h 17

= f(I), обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими|eдоп| Мс= 0,5´´Мн______________________________________________________ PAGEREF _Toc468599002 h 18

1.6. Структурная схема двухмассовойсистемы механизма передвижения тележки.__________________________________________________________ PAGEREF _Toc468599003 h 21

1.7. Расчет и построение w

=f(М) разомкнутой системыУП-Д___________ PAGEREF _Toc468599004 h 23

1.8. Структурная схема и уравнениестатической механической характеристики в системе УП-Д с замкнутой обратнойсвязью по скорости.___________ PAGEREF _Toc468599005 h 23

2. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ… PAGEREF _Toc468599006 h Ошибка! Закладка не определена.

2.1. Выбор двигателя_______________ PAGEREF _Toc468599007 h Ошибка!Закладка не определена.

2.2. Естественные w

=f(I), w=f(M) и диаграмма пусковыххарактеристик__ PAGEREF _Toc468599008 h 25

2.3. Реостатные характеристики w

=f(I), w=f(M)______________________ PAGEREF _Toc468599009 h 27

2.4. Построение w

=f(I), w=f(M) при питании двигателяпониженным напряжением U = 0,5×Uн_________________________________________________ PAGEREF _Toc468599010 h 29

2.5. Построение w

=f(M)электродинамического торможения с самовозбуждением, позволяющего производитьспуск груза с Мс = 1,5×Мн_____________ PAGEREF _Toc468599011 h 29

3. ЭЛЕКТРОПРИВОД С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМPAGEREF _Toc468599012 h Ошибка! Закладка не определена.

3.1. Выбор двигателя_______________ PAGEREF _Toc468599013 h Ошибка!Закладка не определена.

3.2. Расчет и построениеестественных и реостатных характеристик w

=f(M) и w=f(I2)____________________________________________________ PAGEREF _Toc468599014 h 35

3.3. Построение w

=f(M) при частотномрегулировании с постоянной мощностью в диапазоне 3:1.__________________ PAGEREF _Toc468599015 h Ошибка!Закладка не определена.

3.4. Расчёт и построение w

=f(M) ЭДТ с независимымвозбуждениемPAGEREF _Toc468599016 h Ошибка!Закладка не определена.

заключение… PAGEREF _Toc468599017 h Ошибка! Закладка не определена.

БиблиографическийсписокPAGEREF _Toc468599018 h Ошибка! Закладка не определена.

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация и электрификация всехотраслей народного хозяйства приводит к облегчению труда рабочих, к уничтожениюсущественного различия между трудом умственным и физическим, к дальнейшемуповышению материального благосостояния людей.

Всякое развитое машинное устройствосостоит из трех существенно различных частей: машины-двигателя, передаточногомеханизма, наконец, машины-орудия или рабочей машины.

Назначение первых двух элементов:двигателя с его системой управления и передаточного механизма, куда могутвходить валы, шкивы, ремни, шестерни и т. п., заключается в том, сообщитьдвижение исполнительному механизму.

Следовательно, первая и втораячасти машинного устройства служат для приведения в движение рабочей машины.Поэтому их объединяют общим названием «привод».

Сегодня электрический приводпредставляет собой электромеханическое устройство, предназначенное дляприведения в движение рабочего органа машины и управления её технологическимпроцессом. Он состоит из трёх частей: электрического двигателя, осуществляющегоэлектромеханическое преобразование энергии, механической части, передающеймеханическую энергию рабочему органу машины. И системы управления,обеспечивающей оптимальное по тем или иным критериям управление технологическимпроцессом. Характеристики двигателя и возможности системы управления определяютпроизводительность механизма, точность выполнения технологических операций, динамическиенагрузки механического оборудования и рад других факторов.

Целью курсовой работы являетсяприобретения навыков расчёта автоматизированного электропривода.

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЕМ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ1.1. Построение нагрузочной диаграммы двигателяпостоянного тока

Известны следующие параметрымеханизма:

JS

=3,6 Нм×с2 — суммарныймомент инерции механизма, приведенный к валу двигателя (с учетом моментаинерции самого двигателя) при нагрузке Mc1 и Mc2.

Mc=21Нм — статический момент.

e

доп=67с-2 — допустимое ускорение.

w

р=105с-1 — рабочаяскорость.

Цикл работы механизмов состоит из подъема груза с моментом Мс1 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.Продолжительность включения ПВ%=65%, при одинаковомвремени пауз.

Характерной особенностьюэлектроприводов инерционных механизмов циклического действия являетсязначительная динамическая нагрузка двигателей в переходных процессах.Относительное время переходных процессов в цикле для этих механизмов такжевесьма значительно. Поэтому при выборе электродвигателя по нагреву необходимоучитывать динамические нагрузки уже на этапе предварительного выбора.Уменьшение времени переходных процессов обычно ограничено допустимым ускорением(например, по условиям механической прочности). Так как реализация этогоограничения возлагается на привод, то максимальный момент электропривода впереходных процессах также должен быть ограничен.

Определяем эти моменты:

<img src="/cache/referats/7500/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> Н×

м;

<img src="/cache/referats/7500/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> Н×

м;

<img src="/cache/referats/7500/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> Н×

м;

<img src="/cache/referats/7500/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> Н×

м.

Суммарный момент инерции при моментах Мс3 и Мс4:

<img src="/cache/referats/7500/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> Нм×

с2.

Момент двигателя равен:

<img src="/cache/referats/7500/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> Н×

м.

Для построениянагрузочной диаграммы Мс = f(t)итахограммы w

= f(t)необходимо определить время пуска, установившейсяработы, предварительного понижения скорости и торможения при различных моментах.

Время переходных процессовопределяем с использованием основного уравнениядвижения из формулы:

<img src="/cache/referats/7500/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1032"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1037"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1041"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1042"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> с;

<img src="/cache/referats/7500/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1044"> с.

Время простоя определяется из выражения:

Тогда время простоя t0/4 равно:

<img src="/cache/referats/7500/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1046"> с.

Пополученным данным построим нагрузочную диаграмму двигателя (рис. 1.1).

Рис.1.1. Нагрузочная диаграмма двигателя постоянного тока

1.2. Выбор двигателя

Двигатель постоянного тока параллельноговозбуждения выбрать из серии машин длительного режима работы, имеющих рабочуюугловую скорость w

р.

Так как длямеханизма, работающего с циклической нагрузкой, необходимо выбрать двигательпродолжительного режима, то для этого определяем эквивалентный по нагревумомент:

где Мсi – моментстатической нагрузки, соответствующие i-му участку рабочего цикла нагрузочнойдиаграммы; ti – время работыдвигателя на i-м участке; кз=1,1…1,3 – коэффициент учитывающий отличие нагрузочнойдиаграммы двигателя от диаграммы статической нагрузки.

Расчётная мощность двигателя <img src="/cache/referats/7500/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1048"> Вт. Исходя из Pр иw

р по каталогу [1] выбираем двигатель П51 спараметрами: приведёнными в табл.1.1.

Таблица 1.1

Основныепараметры 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

<img src="/cache/referats/7500/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1049">-1].

<img src="/cache/referats/7500/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1050">×

М].1.3. Построение механических и электромеханическиххарактеристик электродвигателя постоянного токаПостроим w=f(М) или w=f(I) электродвигателя для каждого режима

Пуск в 3ступени (рис.1.3), торможение противовключением, получение пониженной скорости w

=0,2×wр шунтированиемцепи якоря (рис.1.4) и возвращениев режим w=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=1,282Ом ( далее примем rя=1,282Ом);

rпар=168×

1,22=205,0Ом.

Постоянная двигателя:

<img src="/cache/referats/7500/image056.gif" v:shapes="_x0000_i1051"> Вб;

<img src="/cache/referats/7500/image058.gif" v:shapes="_x0000_i1052"> А;

<img src="/cache/referats/7500/image060.gif" v:shapes="_x0000_i1053"> А.

Скорость идеального х.х.:

<img src="/cache/referats/7500/image062.gif" v:shapes="_x0000_i1054"> c-1.

Скоростьв установившемся режиме:

<img src="/cache/referats/7500/image064.gif" v:shapes="_x0000_i1055"> c-1.

Электромеханическиехарактеристики изображены на рис.1.2.

Расчёт пускового реостатааналитическим методом:

<img src="/cache/referats/7500/image066.gif" v:shapes="_x0000_i1056"> А.

Полноесопротивление:

<img src="/cache/referats/7500/image068.gif" v:shapes="_x0000_i1057"> Ом;

Ток переключения:

<img src="/cache/referats/7500/image072.gif" v:shapes="_x0000_i1059"> А..

<img src="/cache/referats/7500/image074.gif" v:shapes="_x0000_i1060"> Ом;

<img src="/cache/referats/7500/image076.gif" v:shapes="_x0000_i1061"> Ом;

<img src="/cache/referats/7500/image078.gif" v:shapes="_x0000_i1062"> Ом.

Сопротивлениярезисторов:

<img src="/cache/referats/7500/image080.gif" v:shapes="_x0000_i1063"> Ом;

<img src="/cache/referats/7500/image082.gif" v:shapes="_x0000_i1064"> Ом;

<img src="/cache/referats/7500/image084.gif" v:shapes="_x0000_i1065"> Ом.

Получение пониженнойскорости w

По характеристике шунтирования (рис.1.2) находим w

0ш=40[c-1].Через начало координат проводим прямую, параллельную естественной характеристике.В точке пересечения с характеристикой шунтирования (точка А) находим ток IА=45,7[А].

Рис 1.2. Электромеханические характеристики для всех режимов работы

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 вточке а3:

<img src="/cache/referats/7500/image102.gif" v:shapes="_x0000_i1069"> c-1;

<img src="/cache/referats/7500/image106.gif" v:shapes="_x0000_i1071"> Ом.

IVКвадрант. Скорость в точке а6 <img src="/cache/referats/7500/image108.gif" v:shapes="_x0000_i1072"> c-1.

<img src="/cache/referats/7500/image110.gif" v:shapes="_x0000_i1073"> Ом.

1.4. Определение предела изменения w=f(М) вестественной схеме при колебаниях напряжения в пределах ±20%

Естественнаясхема включения (рис.1.6)

Принеизменном сопротивлении цепи возбуждения ток возбуждения изменяется в пределах<img src="/cache/referats/7500/image112.gif" v:shapes="_x0000_i1074">

Поуниверсальной кривой намагничивания [1] находим:

Характеристикистроим по двум точкам:

Характеристикиизображены на рис.1.7.

1.5.Построение характеристик электродинамического торможения w= f(I), обеспечивающую замедление сускорениями, не превышающими |eдоп| Мс</sub

еще рефераты

Еще работы по технике

Реферат по технике

Функционально-физический анализ фотоаппарата "Зенит"

29 Августа 2013

Реферат по технике

Рсчет электрической части станции ГРЭС

29 Августа 2013