Система управления электроприводом

Проектирование двухзонной системы управления электродвигателем 4ПФ160SУХЛ4 мощностью 18,5 кВт и с номинальным напряжением 440 вольт. Выбор и проектирование системы управления электроприводом, обеспечивающей его качественные и надежные показатели.
Краткое сожержание материала:

1. Требования к системе управления электроприводом

1.1 Технические данные электродвигателя

Двигатели поставляются со встроенными тахогенераторами типа ТП80-20-0,2 (ТУ 16-516.285-83) и датчиком тепловой защиты - терморезистором типа СТ 14-1Б (ТУ ОЖО.468.130). Возбуждение ДПТ независимое, рассчитанное при последовательном соединении катушек на питание 220 В и при соединении катушек возбуждения в две параллельные ветви - на 110 В.

Двигатели допускают регулирование частоты вращения напряжением якоря в диапазоне от 0 до 460 В при постоянном моменте, при этом допускается стоянка с моментом, равным половине номинального, и регулирование частоты вращения до максимальной ослаблением поля при номинальном напряжении на якоре в диапазоне не менее 1 - 3 при постоянной мощности.

Таблица 1.1 - Технические характеристики двигателя 4ПФ160SУХЛ4

Параметры двигателя	Наименование	Величина	Размерность
Мощность номинальная	Рном	18,5	кВт
Номинальное напряжение	Uном	440	В
Ток якоря	Iя ном	48,6	А
Момент инерции	Jдв	0,25	кг'м2
Номинальная частота вращения	nном	1090	об/мин
Максимальная частота вращения	nmax	4500	об/мин
КПД	hном	82	%

В соответствии с данными электродвигателя определяем:

1. номинальный ток, потребляемый нагрузкой:

;

2. ток возбуждения:

электродвигатель управление двухзонный

;

3. номинальная скорость вращения:

;

4. максимальная скорость вращения:

;

5. номинальный момент двигателя:

;

6. сопротивление обмотки якоря:

.

Расчет естественной механической характеристики данного двигателя.

Естественная механическая характеристика ДПТ НВ выражается уравнением прямой:

, (1.1)

где - угловая скорость идеального холостого хода электродвигателя, рад/с, вычисляемая по формуле:

, (1.2)

где - номинальное напряжение двигателя, В;

- падение напряжения на щетках, обычно = 2В;

- постоянная двигателя, [Вс/рад]:

, (1.3)

где - собственное сопротивление обмотки якоря, .

Подставляем найденные значения в формулу (1.3), получаем значение постоянной двигателя:

.

- модуль жесткости механической характеристики, [Нмс/рад], вычисляемый по формуле:

. (1.4)

Подставляем найденное значение постоянной двигателя в уравнение (1.4) и определяем модуль жесткости механической характеристики:

.

Подставляя найденное значение постоянной двигателя в формулу (1.2), находим скорость идеального холостого хода двигателя:

. (1.5)

Рассчитываем мощность возбуждения:

.

Находим мощность, потребляемую двигателем:

.

Определяем потери мощности при холостом ходе:

.

Определяем мощность холостого хода:

.

Находим момент холостого хода двигателя:

.

Уточняем конструктивную постоянную с учетом потерь на возбуждение:

.

Построение естественной механической характеристики производим по 2-м точкам:

1. М = 0; = ₀;

М = 0 Нм; = 121 рад/с.

2. М = =М_э.ном; = _ном;

М =162,3 Нм; = 114 рад/с.

Естественная электромеханическая характеристика ДПТ НВ описывается уравнением:

. (1.6)

Построение естественной электромеханической характеристики производим по 2-м точкам:

1. = 0; = ₀;

= 0 А; = 121 рад/с.

2. = ; = _ном;

=48,6 Нм; = 114 рад/с.

1.2 Анализ технического задания

Уравнение равновесия моментов для статики:

.

Выберем муфты для данной схемы электропривода.

Муфта предназначена для соединения соосных валов при передаче крутящего момента от 6,3 до 16000 Н·м и уменьшения динамических нагрузок.

Для выбора муфты необходимо знать диаметр вала электродвигателя.

Так как вал двигателя d_ДВ=48 мм ([1], с. 364, табл. 10.7), то в качестве упруго-компенсирующей муфты выбираем: МУВП 710-45-I.1-50-II.2-У3 ГОСТ 21424 - 75.

Таблица 1.2 - Габаритные размеры МУВП

ТР, Н·м	d1, мм	d, мм	D, мм	L, мм	lЦИЛ., мм	LКОН., мм
710	45	50	190	226	110	95

Определим момент инерции муфты:

Рисунок 1.4 Схема замещения электропривода

В соответствии с условием момент инерции механизма:

.

Суммарный момент инерции:

Время пуска двигателя:

где - пусковой момент.

Согласно заданию момент нагрузки реактивный и находится в пределах: .

Принимаем, что .

Рассчитываем момент нагрузки, приведенный к валу электродвигателя:

.

Момент нагрузки, приведенный к валу двигателя, изменяется в следующих пределах: .

Рассчитываем угловую скорость диапазона регулирования двигателя исходя из условия: , .

Определяем максимальный момент: исходя из условия .

Определяем момент нагрузки максимальный:

.

Момент инерции механизма, приведенный к валу электродвигателя, определяется как:

.

Приведенный к валу электродвигателя коэффициент жесткости механической передачи определяется как:

.

По условию диапазон регулирования скорости :

,

тогда:

.

1.3 Требования к системе управления электроприводом

Требование технического задания:

1. обеспечение диапазона регулирования скорости ;

2. требуемый статизм характеристик: ;

3. суммарная допустимая погрешность: ;

4. при регулирование при постоянстве мощности;

5. точность поддержания заданной скорости;

6. точность позиционирования, погрешность слежения, ошибка слежения;

7. пуск и торможение без нагрузки;

8. постоянство ускорения и замедления при пуске, торможении, и изм...