Реферат: Электропривод литейного крана по схеме Преобразователь частоты асинхронный короткозамкнуты
--PAGE_BREAK--3. РАСЧЁТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЦЕПИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАПреобразователь частоты:
Марка — HYUNDAI N300,
Модель – 370 HF .
Параметры преобразователя:
Мощность двигателя — <img width=«53» height=«21» src=«ref-1_1394374547-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">,
Номинальный ток — <img width=«35» height=«21» src=«ref-1_1394374694-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">,
Номинальное напряжение — <img width=«43» height=«21» src=«ref-1_1394374811-132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">,
Номинальная частота — <img width=«43» height=«21» src=«ref-1_1394374943-137.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">,
Диапазон — <img width=«85» height=«21» src=«ref-1_1394375080-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">. Автоматический выключатель:
Расцепитель автоматического выключателя рассчитывается на номинальный ток преобразователя, который примерно равен номинальному току двигателя. Так как пуск происходит при пониженном напряжении и частоте, нет необходимости учитывать пусковой ток двигателя. [12]
Выключатель: АЕ 2063ММ.
Номинальный ток расцепителя <img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394375271-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">.
4. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Предварительно необходимо рассчитать сопротивление первичной обмотки и сопротивление вторичной обмотки, приведённое к числу витков вторичной.
<img width=«256» height=«41» src=«ref-1_1394375423-554.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">
<img width=«260» height=«41» src=«ref-1_1394375977-548.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">
<img width=«264» height=«41» src=«ref-1_1394376525-549.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">
<img width=«256» height=«41» src=«ref-1_1394377074-536.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">
Диапазон значений скольжения: <img width=«52» height=«19» src=«ref-1_1394377610-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">.
Уравнение механической характеристики двигателя:
<img width=«574» height=«69» src=«ref-1_1394377737-1460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">
Скорость электродвигателя в функции скольжения:
<img width=«203» height=«21» src=«ref-1_1394379197-325.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">.
Результаты расчётов:
Таблица 4.1 – механическая характеристика двигателя
<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1394379522-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
<img width=«41» height=«24» src=«ref-1_1394379605-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">
0
15.7
31.4
47.1
62.8
78.5
94.2
110
125.7
141.4
157
<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394379734-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">
387.6
416.4
448.4
483.3
520.2
555.7
582
581.4
518.4
337
0
Однако данное уравнение ошибочно описывает процессы, происходящие при пуске АД. Так, например оно не учитывает увеличение активного сопротивления фазы ротора вследствие эффекта вытеснения тока. Поэтому есть необходимость произвести расчёт механической характеристики по эмпирически выведенной формуле.
Диапазон изменения скольжения тот же, что и в предыдущих вычислениях.
Критическое скольжение:
<img width=«377» height=«48» src=«ref-1_1394379890-771.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">.
Критический момент:
<img width=«565» height=«49» src=«ref-1_1394380661-1204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">
Пусковой момент:
<img width=«253» height=«21» src=«ref-1_1394381865-377.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">.
Коэффициент K:
<img width=«389» height=«65» src=«ref-1_1394382242-1087.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">.
Момент электродвигателя:
<img width=«409» height=«65» src=«ref-1_1394383329-1030.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">.
Результаты расчётов:
Таблица 4.2 – МХ по эмпирической формуле
<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1394379522-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
<img width=«41» height=«24» src=«ref-1_1394379605-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">
0
15.7
31.4
47.1
62.8
78.5
94.2
110
125.7
141.4
157
<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394379734-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">
446.6
464.6
486.5
512.1
540.5
568.424
586.9
575.8
496.6
302.8
0
Графики естественных механических характеристик:
<img width=«482» height=«276» src=«ref-1_1394384727-11483.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027">
Рисунок 4.1 – Графики естественных механических характеристик
5. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ МАКСИМАЛЬНОМ, СРЕДНЕМ И МИНИМАЛЬНОМ ЗНАЧЕНИЯХ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ
При расчёте искусственных характеристик двигателя необходимо воспользоваться условием задания:
<img width=«119» height=«24» src=«ref-1_1394396210-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">,
<img width=«327» height=«41» src=«ref-1_1394396445-610.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">.
При этом частоты преобразователя, обеспечивающие работу на максимальной скорости при различных моментах, будут также различны
При частотном регулировании жесткость МХ остаётся постоянной:
<img width=«229» height=«41» src=«ref-1_1394397055-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">.
Подобным выражением можно воспользоваться при определении синхронной скорости вращения, соответствующей максимальной скорости при различных моментах:
Минимальный статический момент:
<img width=«543» height=«44» src=«ref-1_1394397570-1018.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">
Максимальный статический момент:
<img width=«553» height=«44» src=«ref-1_1394398588-1035.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">
Соответствующие данным синхронным скоростям частоты:
Минимальный статический момент:
<img width=«284» height=«41» src=«ref-1_1394399623-577.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">.
Максимальный статический момент:
<img width=«297» height=«41» src=«ref-1_1394400200-597.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">.
Сопротивление короткого замыкания:
<img width=«265» height=«21» src=«ref-1_1394400797-386.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">.
Коэффициенты <img width=«23» height=«17» src=«ref-1_1394401183-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147"> и <img width=«25» height=«17» src=«ref-1_1394401286-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">:
<img width=«168» height=«44» src=«ref-1_1394401393-406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">, <img width=«163» height=«41» src=«ref-1_1394401799-411.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">.
Относительная частота:
Минимальный статический момент:
<img width=«219» height=«45» src=«ref-1_1394402210-484.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">.
Максимальный статический момент:
<img width=«229» height=«45» src=«ref-1_1394402694-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">
Относительное напряжение на статоре:
Минимальный статический момент:
<img width=«412» height=«61» src=«ref-1_1394403187-1126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">
<img width=«435» height=«61» src=«ref-1_1394404313-1209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">.
Максимальный статический момент:
При увеличении частоты вверх от номинала необходимо также увеличить и напряжение на статоре, но это не допустимо. Значит, относительное напряжение будет равно 1:
<img width=«75» height=«21» src=«ref-1_1394405522-174.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">.
Это приведёт к снижению момента. В таком случае работа двигателя будет возможна при выполнении условия:
<img width=«137» height=«19» src=«ref-1_1394405696-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">.
Напряжение на выходе преобразователя:
Минимальный статический момент:
<img width=«297» height=«21» src=«ref-1_1394405955-468.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">.
Максимальный статический момент:
<img width=«269» height=«21» src=«ref-1_1394406423-425.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">.
Критическое скольжение:
Минимальный статический момент:
<img width=«543» height=«52» src=«ref-1_1394406848-1360.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">
Максимальный статический момент:
<img width=«560» height=«52» src=«ref-1_1394408208-1375.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">
Критический момент двигателя:
Минимальный статический момент:
<img width=«491» height=«52» src=«ref-1_1394409583-1062.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">
<img width=«563» height=«52» src=«ref-1_1394410645-1148.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">
Максимальный статический момент:
<img width=«517» height=«52» src=«ref-1_1394411793-1096.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">
<img width=«557» height=«52» src=«ref-1_1394412889-1113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">
Проверка условия:
<img width=«267» height=«21» src=«ref-1_1394414002-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">;
<img width=«121» height=«21» src=«ref-1_1394359883-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">.
Как видно, условие выполняется.
Коэффициент a:
Минимальный статический момент:
<img width=«412» height=«47» src=«ref-1_1394414631-977.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">.
Максимальный статический момент:
<img width=«424» height=«47» src=«ref-1_1394415608-993.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">.
Момент рассчитываем по формуле Клосса:
Минимальный статический момент:
<img width=«552» height=«61» src=«ref-1_1394416601-1557.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">.
Максимальный статический момент:
<img width=«529» height=«61» src=«ref-1_1394418158-1551.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">.
Скорость электродвигателя:
Минимальный статический момент:
<img width=«279» height=«21» src=«ref-1_1394419709-440.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">
Минимальный статический момент:
<img width=«292» height=«21» src=«ref-1_1394420149-461.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">.
Результаты расчётов:
Таблица 5.1 – расчёт ИХ при максимальной частоте при минимальном моменте
<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1394379522-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
<img width=«41» height=«24» src=«ref-1_1394379605-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">
150.7
135.6
120.6
105.5
90.42
75.35
60.28
45.21
30.14
15.07
0
<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394379734-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">
0
327.4
509.5
578
584.1
561.9
529.1
493.8
459.6
428
399.327
Таблица 5.2 – расчёт ИХ при максимальной частоте при максимальном моменте
<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1394379522-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
<img width=«41» height=«24» src=«ref-1_1394379605-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">
162.6
146.4
130.1
113.8
97.58
81.32
65.05
48.79
32.53
16.26
0
<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394379734-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178">
0
323.7
493.2
547.7
543.9
516.1
480.9
445.3
411.9
381.7
354.8
Аналогичными будут расчёты при построении МХ при минимальной частоте.
Синхронная частота вращения при различных моментах:
Минимальный статический момент:
<img width=«513» height=«45» src=«ref-1_1394421346-975.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">
Максимальный статический момент:
<img width=«524» height=«32» src=«ref-1_1394422321-831.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">
Соответствующие данным синхронным скоростям частоты:
Минимальный статический момент:
<img width=«272» height=«41» src=«ref-1_1394423152-563.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">.
Максимальный статический момент:
<img width=«281» height=«41» src=«ref-1_1394423715-581.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182">.
Относительная частота:
Минимальный статический момент:
<img width=«213» height=«45» src=«ref-1_1394424296-482.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">.
Максимальный статический момент:
<img width=«227» height=«45» src=«ref-1_1394424778-488.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">
Относительное напряжение на статоре:
Минимальный статический момент:
<img width=«424» height=«61» src=«ref-1_1394425266-1139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">
<img width=«435» height=«61» src=«ref-1_1394426405-1207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">.
Максимальный статический момент:
<img width=«451» height=«48» src=«ref-1_1394427612-1036.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">
<img width=«403» height=«61» src=«ref-1_1394428648-1158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188">
Напряжение на выходе преобразователя:
Минимальный статический момент:
<img width=«296» height=«21» src=«ref-1_1394429806-459.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">.
Максимальный статический момент:
<img width=«301» height=«21» src=«ref-1_1394430265-476.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">.
Критическое скольжение:
Минимальный статический момент:
<img width=«540» height=«52» src=«ref-1_1394430741-1378.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">
Максимальный статический момент:
<img width=«561» height=«52» src=«ref-1_1394432119-1407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">
Критический момент двигателя:
Минимальный статический момент:
<img width=«503» height=«52» src=«ref-1_1394433526-1081.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">
<img width=«563» height=«52» src=«ref-1_1394434607-1132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">
Максимальный статический момент:
<img width=«529» height=«52» src=«ref-1_1394435739-1114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195">
<img width=«563» height=«52» src=«ref-1_1394436853-1124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196">
Коэффициент a:
Минимальный статический момент:
<img width=«429» height=«48» src=«ref-1_1394437977-990.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197">.
Максимальный статический момент:
<img width=«444» height=«48» src=«ref-1_1394438967-1021.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">.
Момент рассчитываем по формуле Клосса:
Минимальный статический момент:
<img width=«548» height=«63» src=«ref-1_1394439988-1547.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">.
Максимальный статический момент:
<img width=«548» height=«63» src=«ref-1_1394441535-1614.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">
Скорость электродвигателя:
Минимальный статический момент:
<img width=«281» height=«21» src=«ref-1_1394443149-440.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201">
Минимальный статический момент:
<img width=«296» height=«21» src=«ref-1_1394443589-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">.
Результаты расчётов:
Таблица 5.3 – расчёт ИХ при минимальной частоте при минимальном моменте
<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1394379522-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
<img width=«41» height=«24» src=«ref-1_1394379605-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204">
38.71
34.84
30.96
27.09
23.22
19.35
15.48
11.61
7.741
3.871
0
<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394379734-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">
0
149.4
267.3
358.7
428.3
480.5
518.8
546.1
564.8
576.8
583
Таблица 5.4 – расчёт ИХ при минимальной частоте при максимальном моменте
<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1394379522-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206">
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
<img width=«41» height=«24» src=«ref-1_1394379605-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">
50.64
45.57
40.51
35.44
30.38
25.32
20.25
15.19
10.13
5.064
0
<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394379734-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208">
0
150.5
276.0
375.4
450.8
505.4
542.9
566.8
580.4
586
585
Нет необходимости делать подобный расчёт при средних частотах, так как на подобную скорость не накладывается никаких ограничений.
Синхронная частота вращения:
<img width=«533» height=«41» src=«ref-1_1394444785-925.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">.
Частота на выходе преобразователя:
<img width=«231» height=«41» src=«ref-1_1394445710-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210">.
Относительная частота:
<img width=«168» height=«45» src=«ref-1_1394446212-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">.
Относительное напряжение на статоре:
<img width=«313» height=«61» src=«ref-1_1394446620-945.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212">
<img width=«435» height=«61» src=«ref-1_1394447565-1204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">
Напряжение на выходе преобразователя:
<img width=«247» height=«21» src=«ref-1_1394448769-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214">.
Критическое скольжение:
<img width=«468» height=«52» src=«ref-1_1394449159-1214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215">.
Критический момент двигателя:
<img width=«392» height=«52» src=«ref-1_1394450373-877.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">
<img width=«563» height=«52» src=«ref-1_1394451250-1143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217">
Коэффициент a:
<img width=«375» height=«48» src=«ref-1_1394452393-876.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">.
Момент рассчитываем по формуле Клосса:
<img width=«432» height=«63» src=«ref-1_1394453269-1260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219">.
Скорость электродвигателя:
<img width=«232» height=«21» src=«ref-1_1394454529-367.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">
Результаты расчётов:
Таблица 5.5 – расчёт ИХ при первой средней частоте
<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1394379522-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
<img width=«41» height=«24» src=«ref-1_1394379605-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222">
125.3
112.8
100.2
87.71
75.18
62.65
50.12
37.59
25.06
12.53
0
<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394379734-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223">
0
288.8
468.6
556.4
585.17
581.5
561.7
535.0
506.2
477.6
450.3
Синхронная частота вращения:
<img width=«550» height=«41» src=«ref-1_1394455264-911.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224">.
Частота на выходе преобразователя:
<img width=«192» height=«41» src=«ref-1_1394456175-447.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225">.
Относительная частота:
<img width=«139» height=«45» src=«ref-1_1394456622-350.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226">.
Относительное напряжение на статоре:
<img width=«309» height=«61» src=«ref-1_1394456972-943.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">
<img width=«411» height=«61» src=«ref-1_1394457915-1169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228">
Напряжение на выходе преобразователя:
<img width=«245» height=«21» src=«ref-1_1394459084-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229">.
Критическое скольжение:
<img width=«449» height=«52» src=«ref-1_1394459473-1168.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230">.
Критический момент двигателя:
<img width=«388» height=«52» src=«ref-1_1394460641-875.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">
<img width=«539» height=«52» src=«ref-1_1394461516-1096.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232">
Коэффициент a:
<img width=«365» height=«48» src=«ref-1_1394462612-840.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233">.
Момент рассчитываем по формуле Клосса:
<img width=«421» height=«63» src=«ref-1_1394463452-1250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234">.
Скорость электродвигателя:
<img width=«213» height=«21» src=«ref-1_1394464702-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235">
Результаты расчётов:
Таблица 5.6 – расчёт ИХ при второй средней частоте
<img width=«12» height=«15» src=«ref-1_1394379522-83.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236">
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
<img width=«41» height=«24» src=«ref-1_1394379605-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237">
88
79.2
70.4
61.6
52.8
44
35.2
26.4
17.6
8.8
0
<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394379734-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">
0
228.7
391.1
494.2
552.3
579.5
586.5
581.1
568.4
551.5
532.5
Построим все рассчитанные ИХ. На рисунке указаны максимальное и минимальное значение скорости, максимальный и минимальный статический момент, а также ИХ при различных частотах.
<img width=«493» height=«302» src=«ref-1_1394465418-20007.coolpic» v:shapes="_x0000_s1028">
Рисунок 5.1 – Графики ИХ при различных частотах
Таким образом, при расчёте данных характеристик учитывалось ограничение задания:
<img width=«119» height=«24» src=«ref-1_1394396210-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">,
<img width=«105» height=«24» src=«ref-1_1394485660-214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240">.
продолжение
--PAGE_BREAK--6. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИ РЕКУПЕРАТИВНОМ ТОРМОЖЕНИИ
Задача торможения – остановить двигатель. Рекуперативное торможение – такое торможение, при котором происходит отдача энергии в сеть. Такое возможно, например, при скорости вращения ротора больше синхронной. При частотном регулировании для этого ставится второй комплект полупроводниковых приборов, которые работаю в режиме инвертора, и производится понижение частоты питающей сети. Однако окончательно торможение двигателя происходит на характеристике динамического торможения. Для этого статор двигателя отключается от сети а в 2 фазы двигателя подаётся постоянный ток.
Исходные данные – двигатель работал с моментом <img width=«121» height=«21» src=«ref-1_1394359883-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241"> со скоростью <img width=«119» height=«24» src=«ref-1_1394396210-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242">.
Для определения интенсивности торможения необходимо рассчитать следующее:
Допустимое ускорение:
<img width=«303» height=«41» src=«ref-1_1394486336-568.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">.
Суммарный момент инерции:
<img width=«287» height=«24» src=«ref-1_1394486904-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244">.
Электромеханическая постоянная времени:
<img width=«171» height=«44» src=«ref-1_1394487335-438.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245">.
Максимальный момент при торможении:
<img width=«416» height=«21» src=«ref-1_1394487773-602.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246">.
В то же время критический момент характеристики динамического торможения:
<img width=«328» height=«48» src=«ref-1_1394488375-825.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247">.
Для максимальной интенсивности критический момент должен быть равен максимальному моменту при торможении:
<img width=«115» height=«21» src=«ref-1_1394489200-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248">.
Исходя из этого условия, эквивалентный ток динамического торможения равен:
<img width=«80» height=«21» src=«ref-1_1394489443-175.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249">.
Построим характеристику динамического торможения:
<img width=«484» height=«79» src=«ref-1_1394489618-1659.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250">.
График характеристики динамического торможения. На нём указана:
-искусственная характеристика, на которой работал двигателя,
-максимальный статический момент,
-максимальный момент торможения,
-динамическая характеристика торможения.
<img width=«480» height=«351» src=«ref-1_1394491277-12754.coolpic» v:shapes="_x0000_s1029">
Рисунок 6.1 – Характеристика динамического торможения
7. ОЦЕНКА НЕОБХОДИМОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВАЛА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Так как привод оснащен частотным регулятором, то его характеристики имеют одинаковую жесткость независимо от частоты. Поэтому можно рассмотреть одну характеристику, например ту, на которой осуществляется подъём груза с максимальной скоростью. В таком случае при изменении момента от <img width=«13» height=«19» src=«ref-1_1394504031-86.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251"> до <img width=«123» height=«21» src=«ref-1_1394504117-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252"> частота вращения двигателя меняется от <img width=«125» height=«24» src=«ref-1_1394504344-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253"> до <img width=«119» height=«24» src=«ref-1_1394504590-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254">.
Абсолютное изменение скорости:
<img width=«309» height=«24» src=«ref-1_1394504821-456.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">.
Относительное изменение скорости:
<img width=«303» height=«41» src=«ref-1_1394505277-627.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256">.
Видно, что относительно изменение скорости при изменении момента от 0 до <img width=«123» height=«21» src=«ref-1_1394504117-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257"> не превышает 15%. Логично предположить, что при изменении момента от 0 до M
н<M
с1относительное изменение скорости также не будет превышать 15%. Таким образом можно сделать вывод, что для стабилизации скорости нет необходимости вводить обратную связь с каким бы то ни было коэффициентом усиления.
8. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ИЗМЕНЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ, МОМЕНТА И ТОКА ПРИ ПУСКЕ И ОСТАНОВКЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ; ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
А) Разгон двигателя.
Так как двигатель питается от преобразователя частоты, то есть возможность создать линейный закон изменения выходной величины:
<img width=«171» height=«21» src=«ref-1_1394506131-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258">,
где <img width=«13» height=«15» src=«ref-1_1394506414-85.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259"> — допустимое угловое ускорение двигателя.
Чтобы рассчитать его необходимо проделать следующие вычисления:
Пусковой момент:
<img width=«289» height=«21» src=«ref-1_1394506499-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260">.
Таким образом, допустимое угловое ускорение:
<img width=«289» height=«45» src=«ref-1_1394506957-714.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261">.
Очевидно, что выполняется условие <img width=«60» height=«19» src=«ref-1_1394507671-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262">.
Разгон двигателя можно разделить на 3 периода:
1.Момент увеличивается до Mc
1. Скорость равна 0.
Длительность периода – время запаздывания:
<img width=«215» height=«44» src=«ref-1_1394507820-513.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263">
Момент двигателя:
<img width=«203» height=«21» src=«ref-1_1394508333-335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">.
Скорость двигателя: <img width=«64» height=«21» src=«ref-1_1394508668-167.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265"> Начальные и конечные значения момента и скорости: <img width=«113» height=«21» src=«ref-1_1394508835-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266">, <img width=«91» height=«24» src=«ref-1_1394509052-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267">, <img width=«141» height=«21» src=«ref-1_1394509249-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268">, <img width=«95» height=«24» src=«ref-1_1394509499-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269">,
2.Второй период – момент экспоненциально увеличивается до <img width=«51» height=«21» src=«ref-1_1394509697-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270">, скорость увеличивается линейно.
Длительность периода – время <img width=«44» height=«19» src=«ref-1_1394509849-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271">, где <img width=«17» height=«19» src=«ref-1_1394509977-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272"> — время, за которое входной сигнал <img width=«40» height=«21» src=«ref-1_1394510074-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273"> увеличивается до <img width=«55» height=«19» src=«ref-1_1394510213-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274">.
<img width=«200» height=«41» src=«ref-1_1394510359-452.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275">.
Момент двигателя:
<img width=«505» height=«36» src=«ref-1_1394510811-821.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276">.
Скорость:
<img width=«433» height=«36» src=«ref-1_1394511632-692.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277">.
Начальные и конечные значения скорости и момента: <img width=«144» height=«21» src=«ref-1_1394512324-252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278">, <img width=«95» height=«24» src=«ref-1_1394512576-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1279">, <img width=«136» height=«21» src=«ref-1_1394512773-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1280">, <img width=«124» height=«24» src=«ref-1_1394513019-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1281">.
3.Третий период – разгон по искусственной характеристики до установившихся значений скорости и момента. Длительность периода — <img width=«45» height=«19» src=«ref-1_1394513259-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1282">. Момент двигателя:
<img width=«444» height=«36» src=«ref-1_1394513394-764.coolpic» v:shapes="_x0000_i1283">.
Скорость двигателя:
<img width=«468» height=«36» src=«ref-1_1394514158-771.coolpic» v:shapes="_x0000_i1284">.
Начальные и конечные значения скорости и момента: <img width=«132» height=«21» src=«ref-1_1394514929-242.coolpic» v:shapes="_x0000_i1285">, <img width=«119» height=«24» src=«ref-1_1394515171-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1286">, <img width=«143» height=«21» src=«ref-1_1394515408-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1287">, <img width=«125» height=«24» src=«ref-1_1394515663-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1288">.
Полное время разгона:
<img width=«285» height=«21» src=«ref-1_1394515903-439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1289">
Б) Рекуперативное торможение.
При переводе двигателя в режим рекуперативного торможения изменится допустимое угловое ускорение:
<img width=«81» height=«24» src=«ref-1_1394516342-180.coolpic» v:shapes="_x0000_i1290">
Торможение делится на 2 периода:
1. Момент экспоненциально увеличивается до <img width=«63» height=«21» src=«ref-1_1394516522-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1291">, скорость уменьшается линейно.
Длительность периода:
<img width=«216» height=«41» src=«ref-1_1394516685-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1292">.
По полученным значениям построим график изменения момента и скорости при разгоне.
<img width=«516» height=«356» src=«ref-1_1394517187-10765.coolpic» v:shapes="_x0000_s1030">
Рисунок 8.1 – График изменения момента и скорости при пуске
Момент двигателя:
<img width=«503» height=«36» src=«ref-1_1394527952-815.coolpic» v:shapes="_x0000_i1293">.
Скорость двигателя:
<img width=«517» height=«84» src=«ref-1_1394528767-2476.coolpic» v:shapes="_x0000_i1294">
Начальные и конечные значения скорости и момента: <img width=«141» height=«21» src=«ref-1_1394531243-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1295">, <img width=«117» height=«24» src=«ref-1_1394531493-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1296">, <img width=«151» height=«21» src=«ref-1_1394531727-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1297">, <img width=«107» height=«24» src=«ref-1_1394531982-214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1298">.
2. Момент и скорость уменьшаются до 0 на характеристики динамического торможения.
Длительность периода — <img width=«45» height=«19» src=«ref-1_1394532196-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1299">.
Момент двигателя:
<img width=«264» height=«36» src=«ref-1_1394532331-489.coolpic» v:shapes="_x0000_i1300">.
Скорость двигателя:
<img width=«215» height=«36» src=«ref-1_1394532820-410.coolpic» v:shapes="_x0000_i1301">.
Начальные и конечные значения скорости и момента: <img width=«153» height=«21» src=«ref-1_1394533230-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1302">, <img width=«107» height=«24» src=«ref-1_1394533489-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1303">, <img width=«117» height=«21» src=«ref-1_1394533705-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1304">, <img width=«100» height=«24» src=«ref-1_1394533925-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1305">.
Полное время торможения:
<img width=«269» height=«21» src=«ref-1_1394534129-415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1306">
На основании расчётов построим график изменения скорости и момента при торможении.
Рассчитаем теперь переходный процесс спуска груза.
Для осуществления спуска груза предварительно меняют чередование напряжения, подаваемого в статор двигателя. Это приведёт к тому, что двигатель начнёт разгон в 3 квадранте.
<img width=«540» height=«363» src=«ref-1_1394534544-14295.coolpic» v:shapes="_x0000_s1031">
Рисунок 8.2 – График изменения момента и скорости при рекуперативном торможении
Пусковой момент:
<img width=«289» height=«21» src=«ref-1_1394506499-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1307">.
Таким образом, допустимое угловое ускорение:
<img width=«260» height=«45» src=«ref-1_1394549297-625.coolpic» v:shapes="_x0000_i1308">.
Условие <img width=«60» height=«19» src=«ref-1_1394507671-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1309"> выполняется.
Так как действует условие <img width=«75» height=«17» src=«ref-1_1394550071-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1310">, то синхронная скорость в этом случае будет равна:
<img width=«307» height=«44» src=«ref-1_1394550237-626.coolpic» v:shapes="_x0000_i1311">
Время первого этапа равно:
<img width=«188» height=«41» src=«ref-1_1394550863-444.coolpic» v:shapes="_x0000_i1312">
Разгон двигателя можно разделить на 2 периода:
1. Первый период – момент экспоненциально увеличивается до <img width=«51» height=«21» src=«ref-1_1394509697-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1313">, скорость увеличивается линейно.
Время первого этапа равно:
<img width=«188» height=«41» src=«ref-1_1394550863-444.coolpic» v:shapes="_x0000_i1314">
Момент двигателя:
<img width=«445» height=«36» src=«ref-1_1394551903-732.coolpic» v:shapes="_x0000_i1315">.
Скорость:
<img width=«488» height=«36» src=«ref-1_1394552635-771.coolpic» v:shapes="_x0000_i1316">.
Начальные и конечные значения скорости и момента: <img width=«113» height=«21» src=«ref-1_1394508835-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1317">, <img width=«91» height=«24» src=«ref-1_1394509052-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1318">, <img width=«141» height=«21» src=«ref-1_1394553820-248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1319">, <img width=«132» height=«24» src=«ref-1_1394554068-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1320">.
2. Второй период – разгон по искусственной характеристики до установившихся значений скорости выше синхронной и момента. Длительность периода — <img width=«45» height=«19» src=«ref-1_1394513259-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1321">.
Момент двигателя:
<img width=«467» height=«36» src=«ref-1_1394554440-787.coolpic» v:shapes="_x0000_i1322">.
Скорость двигателя:
<img width=«507» height=«36» src=«ref-1_1394555227-807.coolpic» v:shapes="_x0000_i1323">.
Начальные и конечные значения скорости и момента: <img width=«141» height=«21» src=«ref-1_1394556034-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1324">, <img width=«131» height=«24» src=«ref-1_1394556283-239.coolpic» v:shapes="_x0000_i1325">, <img width=«143» height=«21» src=«ref-1_1394556522-254.coolpic» v:shapes="_x0000_i1326">, <img width=«135» height=«24» src=«ref-1_1394556776-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1327">.
Полное время разгона: <img width=«295» height=«21» src=«ref-1_1394557021-447.coolpic» v:shapes="_x0000_i1328">
По полученным значениям построим график изменения момента и скорости при разгоне.
<img width=«540» height=«279» src=«ref-1_1394557468-12042.coolpic» v:shapes="_x0000_s1032">
Рисунок 8.3 – График изменения момента и скорости при пуске (режим спуска груза)
Б) Рекуперативное торможение.
При переводе двигателя в режим рекуперативного торможения изменится допустимое угловое ускорение:
<img width=«292» height=«21» src=«ref-1_1394569510-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1329">
<img width=«305» height=«44» src=«ref-1_1394569979-744.coolpic» v:shapes="_x0000_i1330">.
Выполняется условие <img width=«60» height=«19» src=«ref-1_1394507671-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1331">.
Торможение делится на 2 периода:
1. Момент экспоненциально увеличивается до <img width=«51» height=«21» src=«ref-1_1394509697-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1332">, скорость уменьшается линейно.
Длительность периода:
<img width=«185» height=«41» src=«ref-1_1394571024-426.coolpic» v:shapes="_x0000_i1333">.
Момент двигателя:
<img width=«507» height=«36» src=«ref-1_1394571450-842.coolpic» v:shapes="_x0000_i1334">.
Скорость двигателя:
<img width=«472» height=«81» src=«ref-1_1394572292-2296.coolpic» v:shapes="_x0000_i1335">
Начальные и конечные значения скорости и момента: <img width=«139» height=«21» src=«ref-1_1394574588-251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1336">, <img width=«127» height=«24» src=«ref-1_1394574839-239.coolpic» v:shapes="_x0000_i1337">,<img width=«140» height=«21» src=«ref-1_1394575078-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1338">, <img width=«115» height=«24» src=«ref-1_1394575333-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1339">.
2. Момент и скорость уменьшаются до 0 на характеристики динамического торможения.
Длительность периода — <img width=«45» height=«19» src=«ref-1_1394532196-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1340">.
Момент двигателя:
<img width=«249» height=«36» src=«ref-1_1394575683-489.coolpic» v:shapes="_x0000_i1341">.
Скорость двигателя:
<img width=«217» height=«36» src=«ref-1_1394576172-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1342">.
Начальные и конечные значения скорости и момента: <img width=«144» height=«21» src=«ref-1_1394576586-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1343">, <img width=«116» height=«24» src=«ref-1_1394576845-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1344">, <img width=«117» height=«21» src=«ref-1_1394533705-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1345">, <img width=«100» height=«24» src=«ref-1_1394533925-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1346">.
Полное время торможения:
<img width=«295» height=«21» src=«ref-1_1394577489-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1347">.
На основании расчётов построим график изменения скорости и момента при торможении.
<img width=«516» height=«487» src=«ref-1_1394577937-17012.coolpic» v:shapes="_x0000_s1033">
Рисунок 8.4 – График изменения момента и скорости при рекуперативном торможении (режим спуска груза)
<img width=«480» height=«264» src=«ref-1_1394594949-9777.coolpic» v:shapes="_x0000_s1034">После расчёта переходного процесса можно построить тахограмму и нагрузочную диаграмму двигателя.
Рисунок 8.5 – Тахограмма двигателя
<img width=«468» height=«310» src=«ref-1_1394604726-10875.coolpic» v:shapes="_x0000_s1035">
Рисунок 8.6 – Нагрузочная диаграмма двигателя
9. ПРОВЕРКА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ВЫБРАННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗКЕ
Для проверки двигателя по нагреву воспользуемся методом эквивалентного нагрева:
Эквивалентный приведённый момент двигателя:
<img width=«523» height=«101» src=«ref-1_1394350695-1661.coolpic» v:shapes="_x0000_i1348">
Номинальный момент двигателя:
<img width=«216» height=«41» src=«ref-1_1394367271-483.coolpic» v:shapes="_x0000_i1349">
Соотношение <img width=«75» height=«21» src=«ref-1_1394617745-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1350"> соблюдается, следовательно, перегрева двигателя выше допустимого значения не происходит.
Для проверки двигателя на перегрузочную способность воспользуемся следующим соотношением:
<img width=«123» height=«19» src=«ref-1_1394617934-239.coolpic» v:shapes="_x0000_i1351">.
Максимальный статический момент:
<img width=«191» height=«21» src=«ref-1_1394618173-303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1352">.
Критический момент:
<img width=«196» height=«21» src=«ref-1_1394618476-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1353">.
Критический момент при снижении на 10% напряжения:
<img width=«223» height=«21» src=«ref-1_1394618780-343.coolpic» v:shapes="_x0000_i1354">.
Таким образом, видно, что соотношение выполняется. Это значит, что при максимальном статическом моменте на валу перегрузочная способность сохранится даже при снижении напряжения на 10%.
10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ
КПД электропривода можно рассчитать по формуле:
<img width=«97» height=«21» src=«ref-1_1394619123-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1355">,
где <img width=«21» height=«21» src=«ref-1_1394619325-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1356"> — кпд двигателя за период работы,
<img width=«65» height=«21» src=«ref-1_1394619431-167.coolpic» v:shapes="_x0000_i1357"> — кпд редуктора за период работы,
<img width=«65» height=«21» src=«ref-1_1394619598-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1358"> — кпд преобразователя.
Для определения кпд двигателя за период работы необходимо рассчитать следующие величины:
Номинальные полные потери в двигателе:
<img width=«384» height=«24» src=«ref-1_1394619764-586.coolpic» v:shapes="_x0000_i1359">.
Номинальные переменные потери в двигателе:
<img width=«480» height=«41» src=«ref-1_1394620350-891.coolpic» v:shapes="_x0000_i1360">.
Номинальные постоянные потери в двигателе:
<img width=«335» height=«24» src=«ref-1_1394621241-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1361">.
Переменные потери в двигателе при различных моментах на валу двигателя:
<img width=«477» height=«48» src=«ref-1_1394621735-1866.coolpic» v:shapes="_x0000_i1362">,
<img width=«488» height=«41» src=«ref-1_1394623601-903.coolpic» v:shapes="_x0000_i1363">,
<img width=«480» height=«41» src=«ref-1_1394624504-880.coolpic» v:shapes="_x0000_i1364">,
<img width=«473» height=«41» src=«ref-1_1394625384-880.coolpic» v:shapes="_x0000_i1365">.
Кпд двигателя за цикл работы:
<img width=«529» height=«44» src=«ref-1_1394626264-1206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1366">
<img width=«549» height=«41» src=«ref-1_1394627470-1185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1367">
<img width=«53» height=«19» src=«ref-1_1394628655-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1368">.
Тогда кпд привода за цикл работы:
<img width=«269» height=«21» src=«ref-1_1394628798-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1369">.
продолжение
--PAGE_BREAK--