НИРС Андреев / 140600.68_СДМ.Ф.4_Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации. ч2

является проверка на соответствие выделяемой тормозной энергии допустимому уровню. В режиме остановки с постоянным замедлением скорость двигателя п = птax[1 -(t/tT)]. Соответственно мощность двигателя при торможении

Общий вид зависимости мощности двигателя от времени в режиме торможения нагрузки с квадратичной зависимостью момента от частоты вращения приведен на рис. 3.18. Отрицательная область характеристики соответствует режиму выделения тормозной энергии. Энергия, выделяемая при торможении на внешнем резисторе,

Время t0 можно определить из условия PДB = 0:

Отрицательное значение t0 показывает, что даже в самом начале торможения тормозной момент превышает момент нагрузки. В этом случае значение t0 в выражении для расчета энергии торможения необходимо приравнять к нулю. Тогда

Допустимая энергия торможения, рассеиваемая на данном тормозном резисторе за 90 с (время рабочего цикла для тормозного резистора),

т.е. рассчитанное значение энергии находится в пределах допустимого.

Можно определить, что торможение привода должно осуществляться с минимальной цикличностью Т(WТ/WТ.ДОП)90 = 74,2 с.

Диаграммы изменения мощности и момента двигателя при торможении привода до полной остановки за 17,52 с приведены на рис.

3.19).

Проверка правильности выбора преобразователя частоты.

Максимальный момент, развиваемый двигателем в режиме торможения в момент перехода через нулевую скорость (n = 0),

Максимальный ток двигателя, соответствующий моменту MДВ.Т max

Рис. 3.18. Зависимость мощности двигателя от времени в режиме торможения нагрузки с квадра-

тичной зависимостью момента от частоты вращения

Рис. 3.19. Диаграммы изменения за период торможения мощности (а) и момента (б) двигател

4. Расчет режима торможения с постоянным тормозным моментом.

Максимальная мощность торможения в этом режиме достигается при n = nmах. Момент торможения определяется на основе пиковой мощности тормозного резистора:

т. е. при той же пиковой мощности время торможения с постоянным тормозным моментом больше. Мощность двигателя при торможении в этом случае

где

Рис. 3.20. Диаграммы изменения за период торможения мощности (а) и частоты вращения (б) двигателя

Энергия торможения здесь может быть рассчитана только численными методами. Например, при разделении участка торможения на т сегментов можно получить следующую аппроксимацию:

При разбиении участка торможения на 10 сегментов энергия торможения

Результаты численного расчета энергии торможения приведены в табл. 3.7.

Диаграммы изменения мощности и частоты вращения двигателя при торможении привода с постоянным моментом за 26,9 с приведены на рис.

3.20.

5. Расчет торможения с постоянным замедлением и последующим ограничением тормозного момента. При торможении с фиксированным темпом замедления момент двигателя возрастает при переходе частоты его вращения через нуль. В некоторых случаях необходимо ограничивать момент торможения, например до значения номинального момента двигателя.

Однако при этом увеличивается продолжительность торможения. Для оптимизации использования тормозного резистора момент торможения ог-

раничивают только при достижении максимальной мощности торможения,

которая достигается на частоте вращения

Для расчета режима торможения с фиксированным темпом замедления без ограничения момента следует использовать ранее вычисленное время торможения tT min = = 17,52 с. Момент торможения двигателя при достижении максимальной мощности

Момент торможения двигателя при переходе через нулевую скорость

Таким образом, ограничивать тормозной момент можно в диапазоне от -1354,4 до -2032 Н м. В данном примере момент торможения

где

В этом случае энергия торможения может быть рассчитана только численными методами. При разбиении участка торможения на 10

сегментов энергия торможения WT2 =-815 кВт с. Таким образом, суммарная энергия торможения

Результаты численного расчета энергии торможения приведены в табл. 3.8. Диаграммы изменения мощности и частоты вращения двигателя при торможении привода с постоянным моментом за 19,28 с приведены на рис. 3.22)

Рис. 3.22. Диаграммы изменения за период торможения мощности (а)

и момента (б) двигателя

Лекция 7. Расчет режимов работы и выбор автоматизированных

электроприводов.

1.Расчет и выбор электропривода циклического действия с рекуперацией энергии торможения в электросеть.

2.Выбор электроприводов с учетом влияния условий эксплуатации и окружающей среды.

Литература: Учебное пособие, часть 2, стр. 165-173.

1. Расчет и выбор электропривода циклического действия с рекуперацией энергии торможения в электросеть

Пример 3.4. Для примера рассмотрим расчет электропривода

центрифуги. Центрифуга оснащена асинхронным шестиполюсным

двигателем с системой принудительного охлаждения. Данные системы электропривода следующие: момент инерции пустого барабана JL = 565

кгм2; момент инерции заполненного барабана JV= 1165 кгм2; момент инерции заполненного барабана после удаления воды JE= 945 кгм2; частота вращения при загрузке пF= 180 мин-1; частота вращения при отжиме nS= 1240

мин"1; частота вращения при выгрузке nR = 70 мин-1; время загрузки tF = 34

с; время отжима tS = 35 с; время выгрузки tR = 31,83 с; время разгона от nf до nS tbS = 45 с; время торможения от nS до nR tV= 39 с; момент при выгрузке MR = 500 Н м; момент трения Мтр = 120 Н м; номинальная мощность двигателя Рдв.ном = 250 кВт; номинальный ток двигателя Iдв.ном = 430 А; номинальный момент двигателя Mдв.ном = 2410 Н м ; номинальная частота вращения двигателя nдв.ном = 989 мин-1; КПД двигателя ηдв = 0,96; момент инерции двигателя Jдв = 7,3 кгм2.

На рис. 3.23 приведена диаграмма изменения частоты вращения центрифуги в течение рабочего цикла.

На диаграмме можно выделить следующие участки: 1 — разгон с частоты вращения выгрузки до частоты вращения загрузки, t1 = tbF, 2 —

загрузка с частотой вращения nF, t2 = tF — разгон с частоты вращения загрузки до частоты вращения отжима, t3= tbS; 4 — отжим с частотой вращения nS, t4= tS; 5 — торможение с частоты вращения отжима до частоты

осуществляться с тем же ускорением, что и разгон до частоты вращения nS.

Таким образом

Суммарное время цикла Диаграмма изменения момента инерции центрифуги в течение цикла

представлена на рис. 3.24. Предполагается, что момент инерции центрифуги линейно увеличивается в течение загрузки (участок 2) и уменьшается при

разгоне до скорости отжима (участок 3) и выгрузке (участок 6). В общем случае для момента привода при изменении частоты вращения и момента инерции справедливо следующее выражение:

где М — в Н м ; J — в кгм2; п — в мин-1.

С учетом линейности характеристик n(t) и J(t) можно использовать следующие отношения:

1. Расчет момента двигателя на участках цикла. Момент двигателя необходимо рассчитывать в начальной и конечной точках каждого участка

(рис. 3.25). Момент в начальной точке участка будем обозначать индексом

0, в конечной точке — 1. Между этими точками момент изменяется линейно.

На участке 1 при разгоне с частоты вращения выгрузки до частоты вращения загрузки