Расчет и выбор электропривода с асинхронным двигателем с фазным ротором

Содержание

 Введение………………………………………………………………………….4

1 Расчет и построение нагрузочной диаграммы. Выбор и проверка        

  электродвигателя ……………………………………………………………..6

1.1 Ориентировочный  выбор электродвигателя……………………………….6

1.2 Расчет  и построение нагрузочных диаграмм………………………………8

1.3 Проверка  выбранного электродвигателя………………………………….12

2 Расчет и построение пусковой и тормозной диаграмм…………………….15

2.1 Построение  естественной характеристики………………………………._.15

2.2 Построение предварительной пусковой диаграммы..……………………16

2.3 Построение предварительной тормозной диаграммы..…………………..29

2.4 Выбор предварительной ступени………………………………………….20

3 Выбор реостата…………………………………………………………….22

3.1 Схема соединений  реостата…………………………………………...22

3.2 Определение  расчетных сопротивлений секций реостата……………….23

3.3 Время работы  ступеней реостата………………………………………...23

3.4 Определение  рабочих токов ступеней реостата…………………………._.24

3.5 Расчёт эквивалентных  токов секций реостата……………………………24

3.6 Выбор типового  ящика сопротивлений…………………………………...25

3.7 Полные диаграммы  пуска и торможения…………………………………28

4 Расчет и построение кривых переходных процессов при пуске и

    торможении…………………………………………………………………...33

5 Описание работы  электропривода……………………………………….…..39

Литература………………………………………………………………………...41 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Энергетическую  основу производства составляет электрический  привод, технический уровень которого определяет эффективность функционирования технологического оборудования. Развитие электропривода идет по пути повышения экономичности и надежности за счет совершенствования двигателей, аппаратов, преобразователей, аналоговых и цифровых средств управления. Широкое применение электропривода объясняется целым рядом его достоинств и преимуществ по сравнению с другими видами приводов: использование электроэнергии, распределение и преобразование которой в другие виды энергии, в том числе и в механическую, наиболее экономично; большой диапазон мощности и скорости движения; разнообразие конструктивных исполнений; простота автоматизации технологических процессов; высокий КПД и экологическая чистота.

      Асинхронный двигатель с фазным ротором в  настоящее время является основным типом двигателя, используемым в автоматизированном электроприводе при наиболее высоких требованиях к статическим и динамическим характеристикам. Электропривод с таким двигателем в основном применяется в тяговых механизмах, подъемно-транспортных устройствах, где необходимо обеспечить высокий пусковой момент, быстрый разгон и торможение.

      В качестве регулирования асинхронным двигателем применяют включение добавочных резисторов в цепь ротора.

      Способ  реостатного регулирования электроприводом  является наиболее простым по своей  реализации и поэтому широко используется для регулирования скорости, тока и момента. При этом способе регулирования скорость идеального холостого хода не изменяется, поэтому все искусственные реостат-

ные характеристики пересекаются в точке, соответствующей  точке идеального холостого хода. 

Показателями  реостатного регулирования скорости  являются:

      1 Диапазон регулирования равен 2-3, т.к. жесткость реостатных характеристик уменьшается с увеличением добавочного сопротивления, что приводит к значительным потерям мощности при больших диапазонах регулирования скорости;

      2  Направление регулирования - вниз;

      3 Плавность регулирования зависит от плавности изменения добавочных сопротивлений;

      4 Стабильность регулирования снижается с увеличением диапазона регулирования;

      5 Экономичность регулирования, определяемая потерями мощности, невысокая, т.к. потери мощности в самом двигателе растут пропорционально уменьшению скорости по сравнению со скоростью холостого хода;

      6 Допустимая нагрузка определяется номинальным моментом, поэтому двигатель на искусственных характеристиках может быть нагружен моментом, равным номинальному моменту, находясь при этом в нормальном тепловом режиме.

        Реостатное регулирование скорости применяется широко тогда, когда требуется небольшой диапазон регулирования или когда работа на малых скоростях имеет кратковременный характер. Такое регулирование скорости применяется в электроприводах лифтов, подъемных кранов и т.п.

      При регулировании момента и тока добавочные сопротивления служат для  ограничения тока при пуске, реверсировании и торможении.

      Регулирование заключается в введении или отключении добавочных сопротивлений в цепи ротора, что осуществляется обычно поступенчато. Количество искусственных характеристик при этом зависит от момента нагрузки и требований плавности переходных процессов. 
 
 
 
 
 
 
 
 

  РАСЧЕТ  И ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ,

ВЫБОР И  ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 

      1.1  Расчёт и выбор электродвигателя

      Согласно  полученному заданию и кинематической схеме, представленной на рисунке 1.1 производим выбор электродвигателя.

             

     Рисунок 1.1 – Кинематическая схема электропривода

     Установившаяся  угловая скорость вращения вала двигателя:

 с^-1

     где  -  - передаточное отношение механической передачи;

          

- установившаяся скорость рабочего  механизма, м/с;

     Установившаяся частота вращения вала двигателя:

.

об/мин.

     Приведенный момент статического сопротивления:

,

     где  - - число одновременно работающих электродвигателей;

           - коэффициент полезного действия  системы.

Н∙м.

 Н∙м

 Н∙м

            Требуемая мощность электродвигателя:

,

     где  -  - коэффициент запаса.

Вт.

      По  каталогу выбираем электродвигатель, у которого , .

Выбираем  двигатель МТН 511-8 со следующими параметрами:

- номинальная мощность электродвигателя, кВт;

- номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин;

- синхронная частота вращения  вала двигателя, об/мин;

- ток в обмотке статора,  А;

  - напряжение в обмотке  ротора, В;

- ток в обмотке ротора, А;

- номинальный коэффициент полезного  действия электродвигателя, %;

- коэффициент мощности;

- максимальный момент, Н∙м;

- момент инерции электродвигателя, кг∙м²;

      Номинальная частота вращения вала двигателя:

.

с^-1.

     Номинальный момент электродвигателя:

.

 Н∙м.

     Перегрузочная способность электродвигателя:

.

     1.2  Расчет и построение нагрузочной  диаграммы

      1.2.1  Расчет диаграммы скорости и  ускорения

     Время разгона или замедления при постоянном ускорении на i-м участке нагрузочной диаграммы:

,

где  - , - начальная и конечная скорости вращения вала двигателя на i-ом участке диаграммы;

           - угловое ускорение (замедление) на i-ом участке диаграммы.

1 участок:

  с.

2 участок:

  с. 

3 участок:

; с^-1

,

где угловое ускорение  рабочего механизма на 3-ем участке диаграммы.

с^-2.

с.

4 участок:

 с^-1

с.

5 участок:

 с^-1; с^-1.

,

где угловое замедление рабочего механизма на 5-ом участке диаграммы.

 с^-2.

с^-2.

с.

6 участок:

 c^-1.

с.

7 участок:

;

,

где угловое ускорение (замедление) рабочего механизма на 7-ом участке диаграммы.

с^-2.

с.

8 участок:

с. 

      Время цикла:

.

с. 
 
 

     1.2.2  Расчет диаграммы момента статического сопротивления

     Момент  инерции рабочего механизма:

,

     где - - маховый момент рабочего механизма, Т∙м².

 кг∙м².

     Момент  инерции шестерней №1, 2: 

,

.

 кг∙м².

 кг∙м².

     Момент  инерции системы:

,

 кг∙м².

            Значение момента статического  сопротивления на j-ом участке диаграммы:

Н∙м

Н∙м

Н∙м

Н∙м