1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний и развитие навыков по проектированию и расчету автоматизированных приводов машин.

При выполнении курсовой работы необходимо:

- знать назначение, конструктивные особенности проектируемых электроприводов;

- уметь по нагрузочным диаграммам рассчитать и выбрать по каталогам электропривод требуемой мощности и построить его характеристики, разработать принципиальную схему его управления;

- уметь пользоваться справочниками, пособиями, стандартами и другой технической литературой.

2. Выбор варианта задания

Согласно принятому варианту 70111 выбираем исходные данные для расчета.

Частота вращения вала - .

Нагрузочные моменты, Нм	Время действия, с
;	;
;	;
;	;
;	;
;	;

По заданным значениям нагрузочных моментов и их времени действия откладываем соответствующие отрезки. Соединяем их все последовательно и получаем нагрузочную диаграмму (см. рис. 1).

3. Расчёт мощности двигателя

Определяем эквивалентный момент /1/:

;

;

.

Определяем эквивалентную мощность двигателя:

.

Определяем номинальную мощность двигателя:

,

где - номинальная продолжительность включения для электродвигателей в диапазоне мощностей 1,4160 кВт, %;

;

.

4. Выбор двигателя постоянного тока

По табл.3.1 /2/ выбираем электродвигатель, исходя из значения Р_Н – номинальной мощности электродвигателя.

Принимаем двигатель Д31 со следующими паспортными данными: ; ; ; ; .

Определяем номинальный момент двигателя:

.

Определяем передаточное число мультипликатора, так как число оборотов двигателя больше требуемых:

.

Проверка двигателя по максимальной нагрузке

,

где М_наиб. – наибольший нагрузочный момент,

М_max – максимальный момент двигателя,

; ;

;

- условие выполняется.

Таблица 3.1

Технические характеристики электродвигателей постоянного тока серии Д закрытого исполнения с естественным охлаждением при ПВ = 40 %

Исполнение	Тип двигателя	Параллельное возбуждение1
		Рн, кВт	I, A		Mmax, Н.м
Тихоходное, 220 В	Д12	2,4	14	1200/1230	57/57
	Д12	3,6	20,5	1060/1080	103/90
	Д22	4,8	26	1120/1150	127/108
	Д31	6,8	37	850/880	230/201
	Д33	9,5	51	770/800	373/319
	Д41	13	69,5	700/720	549/476
	Д806	16	84	700/710	765/677
	Д808	22	112	620/630	1450/1295
	Д810	29	148	590/600	2160/1910
	Д812	38	192	555/565	3190/2795
	Д814	55	280	550/560	4810/4270
	Д816	70	350	525/535	6870/6030
	Д818	83	415	460/470	9025/7950
Быстроходное, 220 В	Д21	4,4	24,5	1460/1500	90/78
	Д22	6,5	34	1510/1570	127/108
	Д31	9,5	50,5	1360/1420	206/181
	Д32	13	68	1190/1240	363/304
	Д41	17,5	90,5	1120/1160	520/446
	Д806	21	110	1050/1060	725/643
	Д808	26	134	810/825	1325/1175
Тихоходное 440 В	Д21	3,1	9,5	1280/1300	61/54
	Д31	5,2	14,5	890/910	142/128
	Д41	12,5	34	710/720	392/348
	Д808	22	56	620/630	1128/1030
	Д810	29	74	590/600	1715/1510
	Д812	36	92	560/570	2350/2060
	Д814	55	138	550/560	3870/3380
	Д816	70	175	530/540	5400/4760
	Д818	83	205	460/470	7210/6380
Быстроходное 440 В	Д22	5,6	15,5	1510/1550	90/78
	Д32	12	31,5	1200/1240	270/235
	Д806	21	55	1050/1060	677/510

¹ Числитель – со стабилизирующей обмоткой; знаменатель – без стабилизирующей обмотки.

Определяем сопротивление якоря двигателя при температуре окружающей среды :

.

Определяем номинальный ток якоря:

.

Определяем частоту вращения якоря двигателя при идеальном холостом ходе:

Определяем КПД двигателя:

.

Построение естественной механической характеристики (см.рис. 2).

Естественная механическая характеристика представляет собой прямую, проходящую через две точки:

О₁ ,

.

5. Расчет и построение статических пуско-регулировочных характеристик

Определение максимального и минимального нагрузочных моментов на валу двигателя:

;

,

где М_наим. – наименьший отличный от нуля момент;

Построение искусственных пуско-регулировочных характеристик проводим в соответствии с рис.3.

Первую пусковую характеристику, соответствующую полному пусковому сопротивлению в главной цепи, строим по точкам О₁ и а (n = 0 ; M_max = 52,63 ).

Задаемся нижним пределом пускового момента в расчете, что при выбранном значении M_max , разгон двигателя по мере отключения секций реостата будет происходить с одинаковыми колебаниями пускового момента.

Проводим через точки a и b, определяющие принятые границы пускового момента, ac и bd, параллельные оси координат, до пересечения с горизонтальной прямой О₁е.

Вторую и последующие пусковые характеристики строим на основе следующих соображений. После включения двигателя в сеть увеличения частоты вращения его якоря, в цепь которого введены все секции пускового реостата, и изменение вращающего момента происходят по закону, характеризуемому прямой О₁а.

Когда вращающий пусковой момент уменьшится до величины M_min, а частота вращения якоря достигнет значения n_A, характеризуемого ординатой точки пересечения прямых О₁а и bd (точка А), первая секция пускового реостата должна быть выключена. Её выключение приведёт к повторному возрастанию тока в якоре, а вместе с ним и вращающего момента. Оставшиеся секции пускового реостата должны ограничивать ток до значения, определяемого вращающим моментом M_max при частоте вращения n_А.

Дальнейшее увеличение частоты вращения якоря и уменьшение вращающего момента происходит по закону, характеризуемому второй пусковой характеристикой (если она есть), которую следует провести через точки О₁ и k. Когда частота вращения якоря и развиваемый им вращающий момент достигнут значений, характеризуемых ординатой точки пересечения прямой О₁k с прямой bd (точка К), должна быть выключена вторая секция реостата и т.д.

После выключения последней секции реостата работа двигателя будет определяться его естественной механической характеристикой (прямой О₁f).

Если при построении семейства пусковых характеристик окажется, что горизонтальная прямая, проведенная из точки М, и естественная механическая характеристика не пересекутся на прямой ас (точка F), то необходимо задаться другим значением M_min и все построения повторить сначала.

По построенным пуско-регулировочным характеристикам определяем, что пусковой реостат имеет три секции.

Определение сопротивления всех секций пускового реостата:

;

;

Определение масштаба сопротивлений:

,

где ас – участок, соответствующий полному сопротивлению, мм (см. рис. 3.).

Измеряем .

Определение сопротивление трех секций на основе данных с рис 3. ( измеряем):

.

.

.

6. Описание принципиальной схемы управления пуском электродвигателя постоянного тока

Электрическая принципиальная схема пуска двигателя постоянного тока приведена на рис.4.

Пусковой реостат имеет 3 секции. На схеме (см.рис.4) приняты следующие обозначения:

Л - намагничивающая катушка, главный, блокировочный контакты линейного контактора;

1КУ, 2КУ, 3КУ - намагничивающие катушки, главные и блокировочные контакты контакторов ускорения;

1РВ, 2 РВ, 3 РВ – намагничивающие катушки и замыкающие контакторы реле времени;

ОВД - обмотка возбуждения двигателя.

R_1, R_2, R₃ – ступени пускового реостата.