Проектирование тахограммы рабочей машины, механическая характеристика системы электродвигателя. Вычисление фактической перегрузки двигателя по моментам. Анализ необходимого диапазона регулирования скоростей рабочей машины, плавный пуск и торможение.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

2

Введение

Правильный выбор элементов электротехнических систем и необходимых статических и динамических характеристик определяют не только производительность рабочего механизма, но и качество выпускаемой продукции.

Для решения этих задач необходимы широкие знания теории и практики, которые приобретаются при изучении курса “Теория электропривода“, при проектировании этих систем, а также при эксплуатации электроприводов на промышленных предприятиях.

Электропривод в настоящее время получил широкое применение во всех сферах жизни и деятельности общества. Совершенствование электропривода, его технических показателей во всех областях применения является основой технологического прогресса.

На всех этапах развития электропривода требовалось проведения разносторонних научных исследований, направленных на познание общих свойств этого технического объекта, на разработку методов расчета его характеристик и рабочих режимов, а также на обоснования способов рационального выбора элементов и оптимального проектирования системы в целом.

В процессе научно-технической революции в теории и практике электропривода произошли глубокие качественные изменения. Резкое повышение требований к точностям и динамическим показателям ЭП, с одной стороны, и развитие элементной базы ЭП, неизмеримо расширившие его технические возможности. С другой стороны, привели к быстрому возрастанию роли систем автоматизированного ЭП, замену всех обратными связями, и к соответствующему развитию систем управления ЭП. Как следствие, первостепенное значение приобрели исследования динамики замкнутых систем регулирования, возникла необходимость более полного учета взаимодействия ЭП с приводимыми механизмами, содержащими упругости, зазоры и кинематические погрешности передач. Значительно потребовали вопросы оптимизации ЭП по различным критериям, а также теоретические и практические вопросы, связанные с применением управляющей вычислительной техники.

Электрический привод является важнейшим и крупнейшим потребителем электроэнергии, из всего объёма электроэнергии вырабатываемой в нашей стране. Более половины преобразуется в механическую энергию, необходимую для работы машин и механизмов. В связи с этим энергетические показатели ЭП имеют важнейшее народно-хозяйственное значение. Соответственно особую остроту приобретает проблема рационального с точки зрения энергопотребления проектирования ЭП. Эта проблема требует разработки мероприятий, направленных на повышение КПД ЭП, с одной стороны. На организацию управления работой машин, исключающее при минимизации непроизводительное потребление электроэнергии их электроприводами, с другой стороны.

В данной курсовой работе все перечисленные проблемы были рассмотрены и решены.

Задание на курсовую работу

Исходные данные для проектирования:

1. Скорости работы механизма в установившихся режимах:

.

2. Время работы механизма с установившейся скоростью:

3. Время паузы:

4. Точность поддержания установившейся скорости в процентах от скорости идеального холостого хода двигателя на регулировочной характеристике:

5. Закон изменения момента сопротивления рабочей машины:

6. Момент инерции рабочей машины в долях от момента инерции двигателя:

7. Характер момента сопротивления реактивный.

Требования к проектируемому электроприводу

1. Необходимый диапазон регулирования скорости вращения рабочей машины

2. Плавный пуск, торможение и реверс рабочей машины.

3. Заданное (достаточное) быстродействие машины (длительность переходных процессов не должно превышать 2-3% от времени цикла).

4. Минимум потерь энергии в переходных процессах.

5. Возможность изменения направления вращения механизма.

6. Режим рекуперативного торможения.

7. Перегрузочная способность двигателя

8. Средняя температура нагрева изоляции не должна превышать

9. Статическая ошибка по скорости не должна превышать

1. Расчетная часть

Тахограмма рабочей машины в виде зависимости показана в графической части курсовой работы и на рис. 1

Рис. 1. Тахограмма рабочей машины

Рассчитаем ПВ%:

где число установившихся режимов работы, их длительность и время цикла.

1. Механическая характеристика задана уравнением Н·м. При выполнении расчета получаем:

Характеристика показана в графической части проекта и на рис. 2.



Рис. 2. Механическая характеристика рабочей машины

Нагрузочную диаграмму строим на основании тахограммы и механической характеристики. Для каждой из трёх рабочих скоростей определяем моменты сопротивления Н•м.

Нагрузочная диаграмма показана в графической части проекта и на рисунке 3.

Рис. 3. Нагрузочная диаграмма рабочей машины

Предварительно мощность двигателя определяем по тахограмме и нагрузочной диаграмме рабочей машины (рис. 1 и 3):

,

где - коэффициент, учитывающий пульсирующий характер питающего напряжения;

- коэффициент, учитывающий возможный режим ослабления магнитного потока двигателя;

- коэффициент запаса, учитывающий динамические нагрузки двигателя;

- номинальный момент механизма;

- основная скорость вращения механизма.

Принимаем , так как рекомендуется за основную принимать максимальную скорость при однозонном регулировании и меньшую, но не самую малую скорость при двухзонном регулировании. Двухзонное регулирование целесообразно применять в тех случаях, когда уменьшается с ростом скорости, т.е. при отрицательной жесткости механической характеристики рабочей машины.

Определяем номинальный момент механизма

,

где MM.CP - средний момент механизма;

MM.CP К - среднеквадратичный момент механизма.



MСМi рассчитанные в п. 3, берём из тахограммы рабочей машины.

Определяем предварительно мощность двигателя

Пересчитаем найденную расчётную мощность на допустимую для двигателей серии МТКН, ПВ% = 40%

2. Выбираем двигатель серии МТКН из условия: , при ПВ=40%

Наиболее подходящие по мощности двигатели МТКН 512-8

Технические данные двигателя МТКН 512-8:

Номинальная мощность Рнд, кВт,37

Номинальное напряжение Uнд, В380/220

Номинальная скорость щн, с-172,8

Коэффициент мощности cosц, %78

КПД н, %83

Перегрузочная способность по моменту лм2,5

Номинальный ток статора I1н, А87

Ток статора холостого хода Iхх, А45

Активное сопротивление обмотки статора R1, Ом0,1

Индуктивное сопротивление обмотки статора Х1, Ом0,17

Номинальный ток ротора I?2н, А69

Активное сопротивление обмотки ротора R?2 , Ом 0,24

Индуктивное сопротивление обмотки ротора X`2, Ом0,37

Момент инерции ротора JД, кгм21,425

* Сопротивления обмоток даны в нагретом состоянии, щмакс = 2,5щ0

5.1 Рассчитаем передаточное число редуктора для двигателя МТКН 512-8

Принимаем передаточное число редуктора - 3,64.

Из рекомендованных типов редуктора выбираем редуктор ЦОН-25 с передаточным числом i = 3,65.

Рассчитаем мощность редуктора:

где коэффициент для тяжелого режима работы редуктора.

Принимаем мощность редуктора Рнр = 62,9 кВт.

При заданной мощности и скорости вращения быстроходного вала 750 об/мин выбираем редуктор ЦОН-25.

Принимаем мощность редуктора ЦОН-25 Рнр = 75 кВт при скорости вращения быстроходного вала 750 об/мин.

Аналогично рассчитывается передаточное число редуктора для асинхронного двигателя 4АС250.

Технические данные двигателя 4АС250:

Номинальная мощность Рнд, кВт,36,0

Номинальное напряжение Uнд, В380

Номинальная скорость щн, с-173,24

Коэффициент мощности cosц0,85

КПД н91

Перегрузочная способность по моменту лм2,0

Момент инерции ротора JД, кгм21,2

Передаточное число редуктора для двигателя

Принимаем передаточное число редуктора - 3,66.

Из рекомендованных типов редуктора выбираем редуктор ЦОН-25 с передаточным числом i = 3,65.

Рассчитаем мощность редуктора:

где коэффициент для тяжелого режима работы редуктора.

Принимаем мощность редуктора Рнр = 62,9 кВт.