- •Электрический привод
- •1. Цель и задачи курсового проекта
- •1.1. Введение
- •1.2. Описание курсового проекта
- •1.3. Организация работы по выполнению и защите курсового проекта
- •1.4. Задание на курсовой проект
- •2. Методические указания к выбору электродвигателя
- •2.1. Общие указания к расчету мощности и выбору электродвигателя
- •3. Основные этапы проектирования
- •3.1. Расчет статических моментов
- •3.1.1.Приведение моментов и сил сопротивления, инерционных масс и моментов инерции
- •3.1.2. Расчет и построение нагрузочных диаграмм электропривода
- •3.2. Выбор электродвигателя.
- •3.2.1.Предварительный выбор двигателя.
- •3.2.2. Проверка двигателя по нагреву и перегрузке
- •4. Расчет характеристик электродвигателя
- •4.1. Расчет и построение электромеханических и механических характеристик электродвигателя
- •4.2. Расчет пусковых и тормозных устройств электродвигателей
- •4.2.1. Расчет пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с фазным ротором
- •4.2.2. Расчет тормозных сопротивлений асинхронного двигателя с фазным ротором.
- •5. Расчет переходного процесса при пуске привода с ад
- •6. Разработка и описание схемы автоматического управления двигателем
- •7. Общие указания к заданию на курсовое проектирование
- •Задание Электропривод механизма подъемной установки мостового крана
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Электропривод механизма подъема
- •7.3. Методические указания к расчету
- •Введение
- •Приведение к валу двигателя момента статической нагрузки
- •Предварительный выбор мощности и типа электродвигателя
- •Уточненный выбор мощности электродвигателя
- •Расчет и построение характеристик двигателя
- •Расчет пусковых и тормозных сопротивлений
- •Расчет переходных процессов
- •Выбор элементов схемы.
- •Выбор тормоза.
- •Описание работы схемы электропривода
- •Обмоточные данные электродвигателей серии 4мт.
- •Основные размеры, мм, и масса электродвигателей серии 4мт
3.2.2. Проверка двигателя по нагреву и перегрузке
Располагая графиком суммарного момента (с учетом динамических моментов), можно произвести проверку двигателя по нагреву методом эквивалентного момента. Для механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме, нужно рассчитать продолжительность включения двигателя
, (3.9)
где – соответственно суммарное время пуска установившегося движения, торможения и пауз.
Эквивалентный момент в общем случае определяется как:
, (3.10)
Здесь и– коэффициенты, учитывающие ухудшение охлаждения двигателя соответственно при пуске (торможении) и остановке.
При расчете нужно учитывать режим работы двигателя, так при повторно-кратковременном режиме работы время паузt0 в формуле (3.10) исключается.
Полученную величину эквивалентного момента при повторно-кратковременном режиме необходимо привести к ближайшей стандартной продолжительности включения по формуле
, (3.11)
Двигатель проходит по нагреву, если,. Если номинальный момент двигателя меньше эквивалентного, то нужно выбирать по каталогу другой ближайший больший двигатель и повторить расчеты.
Проверка двигателя по перегрузке производится с помощью неравенства
, (3.12)
где – максимальный момент по нагрузочной диаграмме;
–коэффициент перегрузки двигателя по моменту, задается в каталоге для данного двигателя.
4. Расчет характеристик электродвигателя
4.1. Расчет и построение электромеханических и механических характеристик электродвигателя
Электромеханической характеристикой называется зависимость угловой скорости двигателя от тока главной цепи, то есть .
Механической характеристикой называется зависимость угловой скорости двигателя от развиваемого им момента на валу, то есть .
Электромеханические и механические характеристики можно изобразить в виде графиков.
Для асинхронного двигателя уравнения механической характеристики выражается формулами [2,5]
, (4.1)
, (4.2)
где – критический момент, развиваемый электродвигателем, Н м;
–критическое скольжение, соответствующее ;
–текущее значение скольжения;
–коэффициент, учитывающий отношение сопротивления обмотки статора к приведенному сопротивлению ротора.
Для двигателей большой мощности можно принять , тогда уравнение механической характеристики принимает вид
, (4.3)
Приведенные уравнения позволяют по паспортным данным машины определить ее естественную характеристику M=f(s). Для этого предварительно вычисляют величины
,
затем, задаваясь скольжением в пределах s=О—I, по уравнению механической характеристики (4.1) или (4.2) определяют значения момента M и строят механическую характеристику.
Для всех типов асинхронных двигателей при построении механических характеристик в тормозных режимах необходимо учитывать изменение величины и знаков перед скольжением и моментом на валу [2, 5].
4.2. Расчет пусковых и тормозных устройств электродвигателей
4.2.1. Расчет пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с фазным ротором
Пуск в ход асинхронных электродвигателей с фазным ротором производится с помощью резистора, включенного в цепь ротора. Это уменьшает начальный пусковой ток и позволяет получить пусковой момент, близкий к максимальному моменту двигателя. Ступени пускового резистора могут служить также для регулирования скорости вращения двигателя. В этом случае пускорегулирующие резисторы должны выдерживать, без опасного для них нагрева, достаточно длительное включение.
Рассчитывают эти резисторы двумя способами: графическим и аналитическим.
Графический метод основан на прямолинейности механических характеристик и аналогичен расчету для двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Методики графического расчета пусковых сопротивлений для указанных двигателей приведены в [5,6,7], примеры расчета показаны в [5], с. 203-206.
При аналитическом расчете необходимо задаваться двумя величинами из трех: М1, М2, m. Для асинхронных двигателей обычно принимают М1=(180-250) от МН; М2=(110-120) от МН, где МН - номинальный момент двигателя, который принимается равным нагрузочному МС, т.е. МН=МС.Н.
При аналитическом расчете необходимо помнить, что для асинхронных двигателей обычно принимают 3-5 ступеней ускорения. Если число ступеней неизвестно, то их можно определить по выражению:
, (4.3)
где m - число ступеней резистора,
М1 - максимальный пусковой момент,
sH - номинальное скольжение электродвигателя, -
;
- отношение максимального пускового момента к переключающему.
Если число ступеней резистора известно, то 1 можно определить по следующим формулам:
- для нормального режима пуска (задаемся моментом М2)
, (4.4)
- для форсированного режима пуска (задаемся М1)
, (4.5)
Сопротивление отдельных секций резистора каждой фазы
В последних выражениях Rр - сопротивление фазы обмотки ротора
, (4.6)
где sH - номинальное скольжение электродвигателя;
E2k - линейное напряжение между кольцами неподвижного ротора, В;
I2ном - номинальный ток ротора, А.
Если задана искусственная механическая характеристика (полностью или частично) или отдельная точка этой характеристики с координатами и,Mи, то сопротивление секции резистора можно определить по одной из двух формул:
, (4.7)
где skи и ske - критическое скольжение на искусственной и естественной характеристиках;
sи и se - скольжения двигателя соответственно на искусственной и естественной характеристиках, соответствующие моменту Ми.