5. Расчет приближенной нагрузочной диаграммы электродвига­теля

Расчет на данном этапе работы приближенной нагрузочной диаграммы двигателя, когда еще не рассчитаны статические характеристики и не оп­ределены способы пуска и торможения двигателя, позволяет выполнить предвари­тельную проверку двигателя по нагреву и тем самым сущест­венно снизить затраты времени на работу в случае, когда предварительно выбранный двигатель окажется неподходящим.

5.1 Номинальный момент двигателя:

5.2 Максимальный (пусковой) момент:

5.3 Момент переключения (минимальный):

5.4 Средний пусковой момент:

5.5 Средний тормозной момент:

5.6 Динамические моменты определяются следующим образом:

5.7 Зная значения динамических моментов, определяем ускорения:

5.8 Далее определяем времена пусков и торможений:

5.9 Углы поворота вала двигателя за время пусков и торможений:

5.10 Угол поворота вала двигателя, эквивалентный длине перемещения рабочего органа:

5.11 Угол поворота вала двигателя за время установившегося движения:

5.12 Время установившегося движения:

6. Предварительная проверка электродвигателя по нагреву

6.1 Допустимый момент предварительно выбранного двигателя, работающего при :

Необходимо выполнения условия , условие выполнено, следовательно двигатель выбран верно.

Причем:

7. Выбор системы электропривода и его структурная схема

Регулирование скорости, пуск и торможение двигателя осуществляется с помощью резисторов, включенных в якор­ную цепь выбранного двигателя.

Таким образом, на данном этапе работы выбирается схема питания двигателя от сети с реостатным регулированием скорости, с реостатным пуском в 2 - 3 ступени (в крайнем случае – 4) и с реостатным же торможением противовключе­нием. Количество пусковых и тормозных ступеней резисторов определяется из расчета статических характеристик электропривода.

В данной работе пуск осуществляется в четыре ступени, торможение противовключением.

Проектируемый электропривод совместно с заданным производственным ме­ханизмом образует единую электромеханическую систему. Электрическая часть этой системы состоит из электромеханического преобразователя энергии постоянного или переменного тока и системы управления (энергетической и информационной). Ме­ханическая часть электромеханической системы включает в себя все связанные дви­жущиеся массы привода и механизма.

В качестве основного представления механической части принимаем двух­массовую расчетную механическую систему (рисунок 3), частным случаем которой при пренебрежении упругостью механических связей является же­сткое приведенное механическое звено электропривода.

Рисунок 3 - Двух­массовая механическая система

Здесь и – приведенные к валу двигателя моменты инерции двух масс

электропривода, связанных упругой связью,

и – скорости вращения этих масс,

– жесткость упругой механической связи.

В результате анализа электромеханических свойств различных двигателей установлено, что при определенных условиях механические характеристики этих двигателей описываются идентичными уравнениями. Поэтому при этих условиях аналогичны и основные электромеханические свойства двигателей, что позволяет описывать динамику электромеханических систем одними и теми же уравнениями.

Вышесказанное справедливо для двигателей с независимым возбуждением, двигателей с последовательным и смешанным возбуждением при линеаризации их механических характеристик в окрестности точки статического равновесия и для асинхронного двигателя с фазным ротором при линеаризации рабочего участка его механической характеристики.

Таким образом, применив одни и те же обозначения для трех типов двигате­лей, получим систему дифференциальных уравнений, описывающих динамику ли­неаризованной электромеханической системы:

где и – части общей нагрузки электропривода, приложенные к первой и второй массам,

– момент упругого взаимодействия между движущимися массами системы,

– модуль статической жесткости механической характеристики,

– электромагнитная постоянная времени электромеханического преобразова­теля.

Структурная схема, соответствующая вышеизложенным уравнениям, представлена на ри­сунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема

Система дифференциальных уравнений и структурная схема (рисунок 4) правильно отражает основные закономерности, свойственные реальным нели­нейным электромеханическим системам в режимах допустимых отклонений от ста­тического состояния.