Оглавление

1. Аннотация 3

2. Задание на курсовое проектирование 4

3. Введение. 5

4. Основная расчетная часть курсового проекта. 7

4.1.Тахограмма рабочей машины 8

4.2. Механическая характеристика механизма 9

4.3. Нагрузочная диаграмма механизма 10

4.4. Расчет мощности приводного двигателя 11

4.5. Выбор приводного двигателя и редуктора 12

4.6. Расчет и выбор управляемого преобразователя 17

4.7. Тахограмма работы двигателя 18

4.8. Расчет моментов сопротивления приведенных к валу механизма 19

4.9. Расчет режимов работы электропривода 21

4.10. Расчет статических механических характеристик 22

4.11. Проверка выбранного двигателя по нагреву 47

4.12. Расчет потерь энергии и энергетических показателей в установившихся режимах работы 49

5. Разработка системы мониторинга состояния и управления асинхронным двигателем на базе частотного преобразователя ОВЕН ПЧВ3 55

5.1. Описание учебного стенда 56

5.2. Краткое описание среды разработки LabVIEW. 57

5.3. Концепция системы мониторинга и управления асинхронным двигателем 59

5.4. Примеры опроса регистров 60

6. Заключение 64

7. Список литературы 65

7. Графическая часть 66

7.1. Структурная схема разомкнутой системы ПЧ-АД 66

7.2. Структурная схема разомкнутой системы пч-ад 67

7.3. Функциональная схема разомкнутой системы ПЧ-АД 68

7.4. Функциональная схема замкнутой системы ПЧ-АД 69

7.5. Функциональная схема учебного стенда 70

7.6.Концептуальная схема системы мониторинга состояния и управления асинхронного двигателя 71

1. Аннотация

Целью курсового проекта является детальный расчет регулируемого электропривода производственной установки с двигателем переменного тока в системе ПЧ-АД.

При выполнении курсовой работы производится анализ данных о режимах нагрузки, построении нагрузочных диаграмм механизма, выбираются электрические машины и преобразовательные устройства с учетом требований технологического процесса, рассчитываются параметры и выбираются элементы заданной системы электропривода, оцениваются энергетические показатели спроектированной системы.

Данный курсовой проект отражает механику электромеханической системы ПЧ-АД и электромеханические свойства двигателя и представляется в виде расчетно-пояснительной записки, включающей в себя заданные и расчетные графики, диаграммы, тип выбранного двигателя и преобразователя, характеристики системы электропривода, а также принципиальную схему спроектированной системы.

В ней приводятся все необходимые расчеты (мощности приводного двигателя по заданной тахограмме и механической характеристике механизма, выбор двигателя и преобразовательного устройства, расчет и построение механических характеристик электропривода, расчет энергетики).

2. Задание на курсовое проектирование

Рассчитать регулируемый электропривод производственной установки с двигателем переменного тока в системе ПЧ-АД по заданному варианту тахограммы, закону изменения момента сопротивления (нагрузки) механизма и значения момента инерции механизма в долях от момента инерции выбранного приводного двигателя. Исходные данные рабочей машины указаны в таблице 1.

Таблица 1 Исходные данные

ω1, рад/с	ω2, рад/с	ω3, рад/с	t1,c	t2,c	t3,c	t0,c	Мсм, Н*м	Jм, кг*м2
20	15	4	10	20	60	110	1600-40*ω	3,5

3. Введение.

В данном курсовом проекте представлен расчет регулируемый электропривод производственной установки с двигателем переменного тока в системе ПЧ-АД.

Асинхронные приводы нашли применение во всех сферах нашей жизни. Впервые конструкция трёхфазного асинхронного двигателя была разработана, создана и опробована нашим русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1889-91 годах. Демонстрация первых двигателей состоялась на Международной электротехнической выставке во Франкфурте на Майне в сентябре 1891 года. На выставке было представлено три трёхфазных двигателя разной мощности. Самый мощный из них имел мощность 1.5 кВт и использовался для приведения во вращение генератора постоянного тока. Конструкция асинхронного двигателя, предложенная Доливо-Добровольским, оказалась очень удачной и является основным видом конструкции этих двигателей до настоящего времени.

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части, называемой статором, и подвижной – ротора. Различают два вида асинхронных двигателей – с фазным ротором и короткозамкнутым ротором. Как видно из названий они отличаются конструкцией ротора.

В первом случаи обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины.

Во втором случаи обмотка ротора состоит из стержней, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки”. Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов. В настоящее время чаще всего применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором

Данный вид электрических машин по всем параметрам превосходит двигатели постоянного тока, обладая более высокими показателями надежности, низкой стоимостью, простотой конструкции. До недавнего времени асинхронные двигатели мало применялись в промышленных приводах из-за сложностей в регулировании скорости, так как нельзя было осуществлять плавное регулирование частоты вращения, существовало всего несколько ступеней скоростей, а их переключение требовало существенных усилий. Однако с появлением современных преобразователей частоты эта проблема была решена, и асинхронный привод стал повсеместно вытеснять двигатели постоянного тока. В настоящее время на большинстве производств используется регулируемый асинхронный привод.

Во время расчета курсового проекта предполагается использовать современный зарубежный частотный преобразователь Danfoss, который обладает высокой надежностью, простотой использования, а так же большим функционалом для решения любых поставленных задач.

4. Основная расчетная часть курсового проекта.

Выполним необходимые расчеты и построим графики характеристик для проектирования системы ПЧ-АД.

4.1.Тахограмма рабочей машины

Тахограмму рабочей машины строится по данным табл. 1. В ней указаны три установившиеся скорости , , и время t₁, t₂, t₃ работы с этими скоростями, а также время паузы t₀.

Расчетное ПВ%_расч определяется как:

,1/с

t, с

Рис 1. - Тахограмма рабочей машины

4.2. Механическая характеристика механизма

Механическая характеристика рабочей машины задана уравнением в таблице 1, при ее построении в уравнение подставляется абсолютное значение скорости.

,1/с

,

Рис 2. – Механическая характеристика механизма

4.3. Нагрузочная диаграмма механизма

,

Нагрузочная диаграмма рабочей машины строится на основании ее тахограммы и механической характеристики. Для каждой из трех установившихся скоростей по механической характеристике рабочей машины определяются моменты сопротивления. Нагрузочная диаграмма получается путем замены на тахограмме скорости соответствующим ей моментом сопротивления .

t, с

Рис 3. – Нагрузочная диаграмма механизма