Министерство образования и науки Российской Федерации
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Кафедра «Электроники и микроэлектроники
Расчетно-графическая работа № 2 по «Основам электропривода» Расчет мощности электроприводов
(вариант 40)
Выполнил студент группы ЭП-00-03 ____________________ ( В.А. Сидоров )
(подпись)
Максимальное количество баллов 16
Работу принял “___” ”___” 2006 г. _____________________ (И.А. Селиванов)
(подпись)
Работа оценена в ____ баллов
Магнитогорск 2006
1. И с х о д н ы е д а н н ы е
При
движении электропривода “вперед”
(промежутки времени
,
,
)
момент сопротивления на валу механизма
равен
,
электропривод разгоняется от нуля до
номинальной скорости, работает на этой
скорости и тормозится до нуля.
Заданная установившаяся угловая скорость вала механизма соответствует основной (номинальной) скорости двигателя
При
движении электропривода “назад”
(промежутки времени
,
,
,
,
)
момент сопротивления на валу механизма
равен
электропривод
разгоняется от нуля до максимальной
скорости за счет ослабления магнитного
потока, работает на этой скорости и
тормозится до нуля.
Путь
вала механизма как “вперед”, так и
“назад”
одинаков. При разгоне и торможении
система управления электроприводом
обеспечивает постоянство углового
ускорения вне зависимости от направления
движения
.
Рис.
1. Тахограмма и зависимость
проектируемого
электропривода
Т р е б у е т с я :
1. Используя исходные данные (табл.1) определить мощность двигателя, его номинальную и максимальную скорости (вариант 60).
Таблица 1
|
N/N |
Наименование |
Единицы измерения |
Значение |
|
1 |
Номинальная
скорость вала механизма,
|
Об/мин |
375 |
|
2 |
Диапазон регулирования |
|
2,3 |
|
3 |
Момент
сопротивления на валу механизма при
работе "вперед",
|
Нм |
295 |
|
4 |
Момент
сопротивления на валу механизма при
работе "назад",
|
Нм |
29 |
|
5 |
Путь
рабочего органа " вперед" или
"назад",
|
обороты |
38 |
|
6 |
Передаточное число редуктора |
|
4 |
|
7 |
КПД редуктора |
|
0,9 |
|
8 |
Момент
инерции механизма,
|
|
3 |
|
9 |
Угловое
ускорение на валу механизма,
|
|
40 |
|
10 |
Время цикла |
с |
14 |
|
|
Коэффициент ухудшения охлаждения во время паузы |
|
0,5 |
|
|
Коэффициент ухудшения охлаждения во время пуска и торможения |
|
0,75 |
Номинальная
угловая скорость вала механизма .
.
Требуемые
номинальная и максимальная угловые
скорости двигателя
,
.
Моменты
сопротивления на валу двигателя при
работе "вперед" и "назад"
,
.
Для предварительного выбора двигателя необходимо знать мощность двигателя хотя бы в первом приближении. Так как в условиях отсутствуют сведения о месте применения электропривода, технологических особенностях, поэтому мощность определяю по следующему уравнению
,
Путь
вала двигателя " вперед" или "назад"
Результаты расчетов сведены в табл. 2.
Таблица 2
|
|
Номер подварианта |
Обозначение |
1 |
Ед. изм. |
|
1 |
Число |
|
3,14 |
|
|
2 |
Номинальная угловая скорость механизма |
|
39,27 |
1/c |
|
3 |
Требуемая номинальная угловая скорость двигателя не менее |
|
157,08 |
1/c |
|
4 |
Требуемая максимальная угловая скорость двигателя не менее |
|
361,28 |
1/c |
|
5 |
Требуемая номинальная скорость двигателя не менее |
|
1500 |
об/мин |
|
6 |
Требуемая максимальная скорость двигателя не менее |
|
3450 |
об/мин |
|
7 |
Момент сопротивления на валу двигателя при работе "вперед" |
|
81,944 |
Нм |
|
8 |
Момент сопротивления на валу двигателя при работе "назад" |
|
8,06 |
Нм |
|
9 |
Требуемая мощность двигателя |
|
12,87 |
Квт |
|
6 |
Путь вала двигателя " вперед" или "назад" |
|
955,04 |
рад |
в
2. Провести выбор двигателя из серии 2ПН. Паспортные данные двигателя приведены в табл. 3.
Таблица 3
|
|
|
|
|
|
1 |
Номер варианта |
28 |
|
|
2 |
Тип двигателя |
2ПН180МУХЛ4 |
|
|
3 |
Мощность |
15 |
Квт |
|
4 |
Напряжение |
440 |
В |
|
5 |
Номинальная скорость двигателя |
1500 |
об/мин |
|
6 |
Максимальная скорость двигателя |
3500 |
об/мин |
|
7 |
КПД |
86 |
% |
|
8 |
Сопротивление якорной цепи при 80 град |
0,70434 |
Ом |
|
9 |
Перегрузочная способность |
3 |
|
|
10 |
Момент инерции |
0,2 |
|
3. Рассчитать и построить нагрузочную диаграмму.
Прежде чем начать расчет нагрузочной диаграммы, предварительно найдем:
-
номинальный якорный ток
;
-
номинальную скорость двигателя
;
-
постоянную двигателя при номинальном
магнитном потоке
:
-
постоянную двигателя при ослабленном
магнитном потоке
;
-
установившийся ток двигателя при
движении "вперед"
;
-
установившийся ток двигателя при
движении "назад"
;
-
приведенный момент инерции электропривода
;
-
заданное угловое ускорение на валу
двигателя
;
-
динамический момент
;
-
установившаяся скорость вращения
двигателя "вперед" при номинальном
потоке
;
-
установившаяся скорость вращения
двигателя "назад" при ослабленном
потоке
.
Результаты расчетов по выше приведенным уравнениям сведены в табл. 4.
Таблица 4
|
1 |
Номинальный якорный ток |
39,64 |
А |
|
2 |
Номинальная скорость двигателя |
157,08 |
1/c |
|
3 |
Постоянная двигателя при номинальном магнитном потоке |
2,62 |
Вс |
|
4 |
Постоянная двигателя при ослабленном магнитном потоке |
1,14 |
Вс |
|
5 |
Установившийся ток двигателя при движении "вперед" |
31,24 |
A |
|
6 |
Установившийся ток двигателя при движении "назад" при ослабленном потоке |
7,06 |
A |
|
7 |
Приведенный момент инерции электропривода |
0,39 |
|
|
8 |
Заданное угловое ускорение двигателя |
160,00 |
|
|
9 |
Динамический момент при пуске и торможении |
62,00 |
Нм |
|
10 |
Установившаяся скорость вращения двигателя "вперед" при номинальном потоке |
159,34 |
1/c |
|
11 |
Установившаяся скорость вращения двигателя "назад" при ослабленном потоке |
381,40 |
1/c |
Расчет нагрузочной диаграммы ведется в следующей последовательности
1.
Время пуска двигателя
на 1-ом участке, момент, ток и путь,
проходимый валом двигателя
;
;
;
.
2.
Время торможения двигателя
на 3-ом участке , момент, ток и путь,
проходимый валом двигателя
;
;
;
.
3.
Путь, время
,
момент и ток двигателя на 2-ом участке
при работе двигателя “вперед” на
установившейся скорости
;
;
.
4.
Время разгона двигателя в обратном
направлении
до скорости
при
номинальном магнитном потоке (4-ый
участок), момент, ток и путь, проходимый
валом двигателя
;
;
;
5.
Время разгона двигателя в обратном
направлении
до скорости
за
счет ослабления магнитного потока (5-ый
участок), момент, ток в начале участка
,
ток в конце участка
,
эквивалентный ток
и путь, проходимый валом двигателя
;
;
;
;
6.
Время торможения двигателя при движении
“назад”
от максимальной скорости
до
скорости
за
счет усиления магнитного потока (7-ой
участок), момент, ток в начале участка
,
ток в конце участка
,
эквивалентный ток
и путь, проходимый валом двигателя
;
;
;
;
;
7.
Время торможения двигателя при движении
“назад”
от скорости
до
нуля при номинальном магнитном потоке
(8-ой участок), момент, ток и путь, проходимый
валом двигателя
;
;
;
8.
Путь, время
,
момент и ток двигателя на 6-ом участке
при работе двигателя “назад” на
установившейся скорости
;
;
.
7. Суммарное время работы
8. Время паузы
.
Результаты расчетов по выше приведенным уравнениям сведены в табл. 5.
Таблица 5
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Номер варианта |
|
60 |
|
|
3 |
Первый этап |
|
|
|
|
4 |
Время пуска "вперед" |
|
0,9958 |
c |
|
5 |
Момент двигателя при пуске "вперед" |
|
143,9440 |
Нм |
|
6 |
Тое двигателя при пуске "вперед" |
|
54,87 |
A |
|
7 |
Путь пройденный валом двигателя при пуске "вперед" |
|
79,34 |
рад |
|
8 |
Третий этап |
|
|
|
|
9 |
Время торможения при работе "вперед" |
|
0,9958 |
c |
|
10 |
Момент двигателя при торможении "вперед" |
|
19,9440 |
Нм |
|
11 |
Ток двигателя при торможении "вперед" |
|
7,60 |
A |
|
12 |
Путь пройденный валом двигателя при торможении "вперед" |
|
79,34 |
рад |
|
13 |
Второй этап |
|
|
|
|
14 |
Путь пройденный валом двигателя на установившейся скорости "вперед" |
|
796,37 |
рад |
|
15 |
Время при работе "вперед" на установившейся скорости |
|
5,00 |
c |
|
16 |
Момент двигателя при работе "вперед" на установившейся скорости |
|
81,94 |
Нм |
|
17 |
Ток двигателя при работе "вперед" на установившейся скорости |
|
31,24 |
A |
|
18 |
Четвертый этап |
|
|
|
|
19 |
Время пуска "назад" от нуля до номинальной скорости |
|
0,9958 |
c |
|
20 |
Момент двигателя при пуске "назад" от нуля до номинальной скорости |
|
-70,06 |
Нм |
|
21 |
Ток двигателя при пуске "назад" от нуля до номинальной скорости |
|
-26,70 |
A |
|
22 |
Путь пройденный валом двигателя при пуске "назад" |
|
79,34 |
рад |
|
23 |
Пятый этап |
|
|
|
|
24 |
Время пуска "назад" от номинальной скорости до максимальной |
|
1,39 |
c |
|
25 |
Момент двигателя при пуске "назад" от номинальной скорости до максимальной |
|
-70,06 |
Нм |
|
26 |
Начальный ток двигателя при пуске "назад" от номинальной скорости до максимальной |
|
-26,70 |
A |
|
27 |
Конечный ток двигателя при пуске "назад" от номинальной скорости до максимальной |
|
-61,42 |
A |
|
28 |
Эквивалентный ток на пятом этапе |
|
45,19 |
A |
|
29 |
Путь пройденный валом двигателя при пуске "назад" от номинальной скорости до максимальной |
|
375,25 |
рад |
|
30 |
Седьмой этап |
|
|
|
|
31 |
Время торможения "назад" от максимальной до номинальной скорости |
|
1,3879 |
c |
|
32 |
Момент двигателя при томожени "назад" от максимальной до номинальной скорости |
|
53,95 |
Нм |
|
33 |
Начальный ток двигателя при торможении "назад" от максимальной до номинальной скорости |
|
47,30 |
A |
|
34 |
Конечный ток двигателя при пуске "назад" от максимальной до номинальной скорости |
|
20,56 |
A |
|
35 |
Эквивалентный ток на шестом этапе |
|
34,80 |
A |
|
36 |
Путь пройденный валом двигателя при пуске "назад" от максимальной до номинальной скорости |
|
375,25 |
рад |
|
37 |
Восьмой этап |
|
|
|
|
38 |
Время торможения "назад" от номинальной скорости до нуля |
|
0,9958 |
c |
|
39 |
Момент двигателя при томожени "назад" от номинальной скорости до нуля |
|
53,95 |
Нм |
|
40 |
Ток двигателя при торможении "назад" от номинальной скорости до нуля |
|
20,56 |
A |
|
41 |
Путь пройденный валом двигателя при пуске "назад" от номинальной скорости до нуля |
|
79,34 |
рад |
|
42 |
Шестой этап |
|
|
|
|
43 |
Путь пройденный валом двигателя на установившейся скорости "назад" |
|
45,88 |
рад |
|
44 |
Время при работе "назад" на установившейся скорости |
|
0,12 |
c |
|
45 |
Момент двигателя при работе "назад" на установившейся скорости |
|
-8,055 |
Нм |
|
46 |
Ток двигателя при работе "назад" на установившейся скорости |
|
-7,062 |
A |
|
47 |
Расчет эквивалентного момента |
|
|
|
|
48 |
Время работы |
|
11,878 |
c |
|
49 |
Время паузы |
|
2,122 |
c |
|
50 |
Время цикла с учетом коэффициентов ухудшения охлаждения |
|
11,943 |
c |
|
51 |
Эквивалентный ток |
|
33,725 |
A |
|
52 |
Номинальный ток |
|
39,64 |
A |
|
53 |
Запас по току (нагреву) |
k'зап |
14,92 |
% |
|
54 |
Базовое значение тока |
|
39,64 |
A |
|
55 |
Базовое значение скорости |
|
157,08 |
1/c |
