ЗАДАНИЕ

Рассчитать и спроектировать электрический привод рабочего механизма по его нагрузочной диаграмме и режиму работы. Задание предусматривает:

• предварителькмй расчет мощности и выбор приводного ч.екгродвигателя;

• разработку принципиальной электрической схемы управления электроприводом;

• расчет и построение естественной и искусственных, пусковых и тормозных механических характеристик электродвигателя, временной пусковой диаграммы привода;

• расчет параметров и выбор аппаратуры управления, защиты и сигнализации;

• расчет и выбор кабеля для питания электропривода.

Исходные данные

М1	t1	M2	t2	M3	t3	M4	t4	M5	t5	ωм	Jм	Тип	tос	lk2
130	90	270	180	130	200	150	120	100	60	94.2	1.05	ПТ	35	58

1 Предварительный расчет мощности и выбор приводного электродвигателя

• Построить в масштабе нагрузочную диаграмму привода и определить среднее арифметическое значение момента сопротивления на входном валу механизма

• По среднему значению момента сопротивления и частоте вращения рассчитать мощность приводного двигателя

где = 1,1 .1,3 - коэффициент запаса по мощности;

⁼ 0.96 0.98 - механический КПД передачи (редуктора)

• По справочной литературе выбрать электродвигатель по значениям Р_р н режиму работы Для ПР ЭП выбирается ЭД общего назначения постоянного или переменного тока

Тип	Мощность, кВт	Ток, А	КПД, %	Частота, об/мин
П 52М	20	104,5	87	3000

Передаточное отношение редуктора

(из таблицы)

2 Проверка выбранного электродвигателя но тепловому режиму и перегрузочной способности

Проверку выбранного ЭД по тепловому режиму рекомендуется проводить с помощью метода средних потерь, как наиболее универсального и пригодного для любого электродвигателя:

• значения моментов сопротивления на входном валу механизма пересчитать к валу ЭД, затем по ним построить нагрузочную диаграмму ЭД М_с =f(t):

Где М_j – значение j-го момента на валу механизма, соответствующего времени нагрузки t_j:

i – передаточное отношение редуктора

M_c1 = 37,36 Н*м;

М_с2 = 77,6 Н*м;

М_с3 = 37,36 Н*м;

М_с4 = 43,1 Н*м;

М_с5 = 28,74 Н*м

• Определить степень загрузки ЭД для каждого значения М_cj:

• Определитьчастоту вращения для каждого значения β_j:

• Найти значение мощности ЭД для каждого β_j:

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

• Определить значения КПД для каждого β_j по каталожной зависимости η = f(β) или по приближенной формуле:

• Определить мощность потерь для каждого β_j:

• Найти средние потери за рабочий период привода:

• Для ПР ЭП сравнить расчетное значение средних потерь с номинальными потерями выбранного ЭД по условию:

4 Расчет и построение естественной и искусственных, пусковых и тормозных механических характеристик эд, временной пусковой диаграммы привода.

4.1. Электродвигатель постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока (ЭД ПТ) имеют два основных исполнения по способу возбуждения: независимое - с обмоткой параллельного возбуждения и небольшой (легкой) компенсационной обмоткой последовательного возбуждения и смешанное - с двумя обмотками возбуждение из которых параллельная обмотка имеет постоянную намагничивающую силу, а последовательная обмотка - переменную намагничивавшую силу, пропорциональную току якорной цепи.

Для расчета и построения характеристик ЭД ПТ с независимым возбуждением используются их каталожные данные: номинальная мощность Р_н, номинальный ток I_н номинальный КПД η_н сопротивления якорной обмотки, дополнительных полюсов, последовательной обмотки, параллельной обмотки , число витков параллельной и последовательной обмоток, номинальная частота вращения допустимая кратность тока якоря, допустимая кратность момента.

На основе каталожных данных ЭД ПТ определить:

• Номинальную частоту вращения вала ЭД

• Номинальный ток якорной цепи

• Номинальный электромагнитный момент

• Коэффициент пропорциональности между электромагнитным моментом и током якорной цепи

• Номинальное значение ЭДС якорной обмотки

В

• Сопротивление якорной цепи

• Частота вращения идеального холостого хода

Построить:

• Естественную скоростную характеристику по уравнению

• Естественную механическую характеристику

Принимаем величину пускового тока якоря I_яп=2*I_ян=2*103=206 A, определяем величину пускового реостата

• Пусковая скоростная характеристика

• Пусковая механическая характеристика

Для запуска и регулирования частоты вращения ЭД ПТ обычно используется многоступенчатый (многосекционный) пускорегулировочный реостат. Многоступенчатый пуск ЭД ПТ позволяет уменьшать время пуска при более равномерном ускорении и не допускает перегрузки ЭД по току. Необходимое число ступеней пуска определяется в процессе расчета пусковой диаграммы привода. Величина пускового сопротивления зависит от перегрузочной способности ЭД по току.

• Количество ступеней пуска m зависит от отношения пускового тока I_яп=I₁ к току переключения I_{яп к}=I₂. Ток переключения – это ток, при котором отключается часть секции пускового реостата:

• Рекомендуется для первого решения принять количество степеней m=3. Определяем . Находим момент переключения М_пк(1)=М₂=М₁/λ=2М_н/λ=2*63,7/1,62=78,6 Нм.

Это значение момента переключения значительно больше момента сопротивления при пуске ЭД М_с1=37,36. Принимаем второе приближение m=2 и . Находим момент переключения М_пк(2)=М₂=М₁/λ=2М_н/λ=2*63,7/2,06=61,84 Нм.

М_пк(2)=61,84>М_с1=37,36*1,2=44,8

• Расчитываем сопротивление якорной цепи на пусковых ступенях.

• Расчитываем сопротивление якорной секций пускового реостата

• Производим проверку правильности расчета сопротивления пусковых секций.

• сопротивление динамического торможения принимаем равным сопротивлению пускового резистора R_д =R_п. Дополнительное сопротивление к пусковому реостату для обеспечения торможения ЭД в режиме противовключения также можно принять равным пусковому – R_пвк=R_п.

• Уравнение скоростной характеристики динамического торможения

• Уравнение механической характеристики противовключения

Уравнения скоростных и механических характеристик ЭД ПТ с независимым возбуждением представляют собой уравнения прямых линий, построение которых можно осуществить по расчетным значениям 2-х точек. В качестве расчетных точек выбираем режим идеального холостого хода (М=0; I_я=0; ω=ω₀=354,8 рад/с), номинальной нагрузки (М_н=63,7 Нм; I_ян=103А; ω_н=314 рад/с) и пусковой режим (М_п=127,4 Нм; I_яп=206 А; ω=0).: