Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Расчет и построение статических механических характеристик, на которых двигатель будет работать в течение цикла.



Статические механические характеристики ω (М) проектируемых регулируемых ЭП в первом приближении с учетом известных допущений линейны, поэтому построим

их по двум точкам с координатами:

1) ω = ω oj; M = 0 (точка идеального холостого хода).

2) ω = ω cj; М = Мсi (точка i -го установившегося режима работы, координаты
которых определены в п.7, 8).

Координаты точек для построения статических механических характеристик двигателей определяется следующим образом:

Механические характеристики двигателя в системе ТПЧ-АД рассчитаем в предположении компенсации падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, т.е. при законе частотного управления:

 

 

Предварительно необходимо определить синхронные скорости, частоты и величины напряжения на выходе ТПЧ, обеспечивающие работу двигателя с заданными установившимися скоростями. Для этого находят падение скорости Δ ω 2 при работе с заданной скоростью ω 1, на естественной характеристике при частоте 50Гц. Это позволит определить её жесткость.

 

=

 

 

 

При заданных условиях она будет одинаковой для всех характеристик, на которых должен работать двигатель.

Для каждой из характеристик определим при соответствующих МС1и ω ci:

 

; Δ ω 2 = 3, 5; Δ ω 3 = 3, 5

 

Найдем соответствующие синхронные скорости ш0. и необходимые частоты напряжения на выходе ТПЧ:

 

-1 )

 

-1 )

 

-1 )


 

( Гц )

 

 

( Гц )

 

( Гц )

Соответствующие этим частотам напряжения на выходе ТПЧ для каждого

установившегося режима работы определяются исходя из заданного закона частотного управления. Численное значение коэффициента А определяется из уравнения.

 

( В/ Гц )

 

Для расчета напряжений £ 7ф, необходимо знать в обмотке статора 7/, в каждом установившемся режиме. Они определяется по формулам:

 

 

 

 

где - приведенный установившимся

режиме; номинальный ток намагничивания; приведенный статический момент на валу двигателя и соответствующая ему скорость вращения; скорость идеального холостого хода на j-ой регулировочной характеристике; номинальная перегрузочная способность АД по моменту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим напряжения на выходе ТПЧ для каждого установившегося режима работы:

 

 

 

 

 

 

 

 

11.Расчет переходных процессов ω (t) M(t), ω 0(t). и построение нагрузочной диаграммы ЭП за цикл работы.

Расчет переходных процессов в разомкнутой системе электропривода при питании двигателя от вентильного преобразователя в данном проекте предлагается выполнить в предположении, что управление приводом осуществляется путем линейного изменения во времени скорости идеального холостого хода, т.е. по закону:

 

ω o(t) = ω oнач + ε o · t

 

где ε o - ускорение скорости идеального холостого хода, определяемое из условия полного использования двигателя по моменту.

 

ε o =

 

где mM, mCM - соответственно максимально допустимый момент двигателя и максимальный статический момент;

Для АД Мм < 0, 85 • Мк (критический момент). Знак " +" используется при торможении, знак " -" при разгоне привода.

 

 

Возьмем ММ = 0, 85 · МК=0, 85 · 981=833, 9 (Нм)

Найдем приведенный момент инерции электропривода:

 

 

 

 

 

 

 

ε o = 1013 (c-1) при торможении; ε o = 540 (c-1) при разгоне

Тм - электромеханическая постоянная времени электропривода,

 

 

β, β c - соответственно коэффициенты жесткости механических характеристик двигателя и рабочей машины,

 

 

 

 

 

где Δ M, Δ M, Δ ω - приращения момента двигателя и момента статического

сопротивления; соответствующее приращениям моментов приращение скорости.

 

 

 

 

 

 

Скорость двигателя и его момент в переходных режимах при питании от вентильного преобразователя изменяются по законам:

 

 

ε нач - начальное угловое ускорение электропривода, ε нач =( Mнач –Mc нач )/Ј, где Мнач, Мс нач - начальные моменты двигателя и статического сопротивления, соответствующие началу i- го этапа переходного процесса

 

Расчет переходных процессов:

1. Разгон системы из неподвижного состояния.

В этом случае переходный процесс разбивается на три этапа. I этап.

На первом этапе, 0 ≤ t ≤ to,

 

На I этапе, 0< t< to, двигатель остается неподвижным, поскольку момент двигателя меньше статического. Начальная механическая характеристика двигателя проходит через начало координат, конечная - через точку с координатами ω =0, М=Мсо (ей соответствует скорость идеального холостого хода, равная ω 0кон i).

 

Для данного этапа справедливы начальные условия:

 

β с = ∞, ω = 0, ε нач = 0, Mнач = 0, ε 0 > 0

 

Момент двигателя на этом этапе изменяется по закону

 

M(t) = -β ·ε 0 · t = 72, 5 · 540t = 4806t

 

Заканчивается Ι этап при увеличении М до Мсо, когда скорсть ω 0 достигает значения:

 

 

При Мсо = 253, 9

 

 

Скорость идеального холостого хода:

 

ω 0(t)= ω 0.нач.0· t = 540· t

 

Длительность этапа:

 

 

II этап.

На II этапе tQ< t< tl происходит разгон двигателя при линейном изменении ω 0 во времени. Начальные условия этого этапа:

 

ω нач = 0, Mнач = Мсо = 253, 9, ε нач = 0, ω 0.нач =72, 5 ε 0 > 0

 

Скорость и момент на данном этапе описываются уравнениями:

 

w(t) = М(t) = Мco -b

 

Величина ε 0 имеет то же значение, что и на первом этапе.

Начальная механическая характеристика двигателя на II этапе совпадает с конечной характеристикой I этапа, конечная характеристика П этапа проходит через точку I заданного установившегося режима работы.

 

Заканчивается этап в момент времени t1, когда двигатель выходит в точку а на характеристику, обеспечивающую заданную скорость рабочей машины, при этом ω о достигает значения ω о.кон=78.5(1/с).

 

 

M(t) = 253, 9 + 72, 5[0, 015 · 540 •(1- )] = 253, 9 + 587, 1(1 - )

 

Скорость идеального холостого хода:

 

ω 0(t) = ω 0.нач + ε 0 · t = 72, 5 + 540 · t

 

Длительность П этапа:

 

tІІ = t1 – t0 =

III этап.

На III этапе t> t1 происходит окончательный разгон двигателя до установившегося

режима при постоянном значении скорости идеального холостого хода

Для этого этапа начальные условия:

 

ω нач. III = ω кон. II = 40, 5 Мнач. III = Mкон. III = 839, 4 (Н· м) ε 0 = 0

 

 

ε нач. =

Уравнение скорости на этапе имеет вид: ω (t) = ω нач. + Tм · ε нач. · ( 1- )

 

Уравнение момента имеет вид: M(t) = Mc + ( Mнач. – Mc ) ·

 

ω (t) = 40, 5 +0, 015 · 545, 6(1- ) =40, 5 + 9, 2(1- ) (c-1)

 

M(t) = 253, 9 + ( 839, 4 –253, 9 ) · = 253, 9 + 585, 5 ·

 

Длительность этапа: tIII = ( 3 – 4 )· 4· 0, 015 = 0, 06 (c)

 

Расчет этапа разгона сведен в таблицу:

таблица 5

t I этапа с M Нм ω с-1 t II этапа с M Нм ω c-1 t III этапа M Нм ω с-1
253, 9 839, 4 40, 5
0, 006 253, 9 0, 02 686, 1 2, 7 0, 01 554, 6 44, 7
      0, 05 819, 9 19, 1 0, 02 46, 9
      0, 06 24, 1 0, 03 333, 1
      0, 07 835, 3 29, 7 0, 04 294, 5 48, 6
      0, 08 35, 1 0, 05 274, 7 48, 9
      0, 09 839, 4 40, 5 0, 06 264, 6 49, 1

 

2.Увеличение скорости системы. Полагаем, что исходный режим работы был установившимся, двигатель работал на начальной характеристике. В данном случае переходный процесс разбивается на два этапа: этап разгона при линейном изменении w0 и при .

 

Начальные условия IV этапа:

 

Уравнения для скорости и момента в функции времени на данном этапе:

 

,

 

 

ω (t) = ω нач. + 540

 

 

M(t) = 264, 6+ 72, 5[0, 015 · 540 •(1- )] = 264, 6 + 587, 2(1 - )

 

 

I этап заканчивается в момент времени (t1, когда двигатель выходит на характеристику заданного режима.

Длительность этапа:

 

 

Для расчета переходного процесса нужно определить новое численное значение величины e0.Дальнейший разгон двигателя протекает при постоянном значении . Скорость и момент на этом этапе описываются уравнениями

 

V этап.

 

На II этапе t> t1 происходит окончательный разгон двигателя до установившегося

режима при постоянном значении скорости идеального холостого хода

Для этого этапа начальные условия:

 

ω нач. III = ω кон. II = 65, 7 Мнач. III = Mкон. III = 811, 7ε 0 = 0

 

установившемся режиме работы, до полного разгона.

При этом ε 0 > 0

 

ε нач. =

Уравнение скорости на этапе имеет вид: ω (t) = ω нач. + Tм · ε нач. · ( 1- )

ω (t) = 65, 7.+ 0, 015 · 557, 8 · ( 1- ) =65, 7 + 8, 4 · ( 1- )

 

 

Уравнение момента имеет вид: M(t) = Mc + ( Mнач. – Mc ) ·

 

 

M(t) = 253, 9 + ( 811, 7 – 253, 9 ) · = 253, 9 + 557, 8 ·

 

 

Длительность этапа: tIII = ( 3 – 4 )· 4· 0, 015 = 0, 06 (c)

 

 

Расчет этапа разгона сведен в таблицу:

таблица 6

t I этапа с M Нм ω с-1 t II этапа с M Нм ω c-1
264, 6 49, 1 811, 7 65, 7
0, 01 539, 5 50, 6 0, 02 400, 9 71, 4
0, 02 686, 2 53, 9 0, 03 329, 3 72, 4
0, 03 761, 5 58, 3 0, 04 292, 6 72, 9
0, 04 63, 2 0, 05 273, 7 73, 2
0, 045 811, 7 65, 7 0, 06 264, 1 73, 4

 

Этап VI.Снижение скорости системы от начальной скорости исходного установившегося режима дo некоторой конечной, ненулевой. Переходный процесс разбивается на два этапа. На I этапе w0 снижается от wо.нач до wо.кон с постоянным замедлением e0. Начальные условия I этапа:

 

 

Скорость и момент на данном этапе описываются выражениями:

 

 

 

ω (t) = ω нач. + 1013 = 73, 4 +1013 =

 

M(t) = 264, 6+ 72, 5[0, 015 · 1013 •(1- )] = 264, 6 + 1101, 6(1 - )

 

 

 

Этап VII. На II этапе (t> t2) происходит дальнейшее снижение скорости двигателя при работе его с постоянным значением НАЧ I.= MКОН III. = -794 ω НАЧ I = ω КОН III.= 38, 4

 

ε нач. =

 

Скорость и момент двигателя на данном этапе описываются выражениями.

 

 

ω (t) = 38, 4. + 0, 015 · -976, 6 · ( 1- ) =38, 4 –14, 6 · ( 1- )

 

 

 

M(t) = 253, 9 + ( -794, 9 – 253, 9 ) · = 253, 9 - 1048, 8 ·

 

 

Начальные и установившиеся значения скорости и момента определяются соответственно координатами точек.

 

длительность этапа: = 4 · 0, 015 = 0, 06 (c-1 )

Расчет этапа торможения I сведен в таблицу:

таблица 7

t I этапа с M Нм ω с-1 t II этапа с M Нм ω c-1
264, 6 73, 4 -794, 9 38, 4
0, 01 -271, 4 70, 6 0, 02 -22, 5 27, 6
0, 02 -546, 6 64, 3 0, 03 111, 9 25, 8
0, 03 -687, 9 56, 1 0, 04 24, 8
0, 04 -760, 4 0, 05 216, 4 24, 3
0, 049 -794, 9 38, 4 0, 06 234, 7 24, 1

 

Этап VIII. Торможение системы от начальной скорости wНАЧ которую она имела в исходном установившемся режиме работы, до полной остановки. Переходный процесс разбивается на два этапа. На I этапе w0 снижается по линейному закону от wО.НАЧ до 0. При этом e0< 0.

 

Начальные условия I этапа:

.

 

Для скорости и момента в функции времени на этом этапе справедливы выражения Заканчивается этап при , длительность его:

 

 

ω (t) = ω нач. - 1013 = 24, 1 - 1013 =

 

M(t) = 234, 7+72, 5[ 1013· 0, 003 + 0, 015 · (-1013)× (1- )] =

= 234, 7 - 1101, 6 · (1 - )

 

 

Заканчивается этап при , длительность его:

 

= ( c )

 

На II этапе (t> t2) переходный процесс протекает при .Двигатель работает в режиме динамического торможения. Скорость и момент на данном этапе описываются выражениями. Необходимо отметить, что величины wНАЧ и МНАЧ, входящие в эти уравнения, определяются координатами точки, а wС и МС – координатами точки условного установившегося режима. Точка находится в месте пересечения продолжений механических характеристик двигателя и рабочей машины.

 

II этап переходного процесса заканчивается при снижении скорости и момента двигателя до нуля. Далее привод остается неподвижным. Длительность переходного процесса на этом этапе:

 

 

 

 

 

Расчет этапа остановки сведен в таблицу:

таблица 8

t I этапа с M Нм ω с-1 t II этапа с M Нм ω c-1
234, 7 24, 1
0, 001 181, 3 19, 5 0, 01 0, 5
0, 002 119, 5 13, 8 0, 02 0, 003
0, 0025 14, 3 11, 2 0, 029
0, 003      

 

 

tnn=0, 006 + 0, 09 + 0, 06 + 0, 045 + 0, 06 + 0, 049 + 0, 06 + 0, 003+0, 029 = 0, 402 с

 

tnn% = ∑ tnn ∙ 100%/tц = 0, 402∙ 100/180, 402 = 0, 22 %, что не превышает (3+4)% от времени цикла и удовлетворяет заданному быстродействию.

 

 

12.Проверка предварительно выбранного

двигателя на нагрев и перегрузоч­ную способность.

 

Проверку произведем методом эквивалентного момента для чего:

1.Выполним линеаризацию кривой M0t) за цикл работы с учетом установившихся режимов стандартными фигурами - треугольник, трапеция, прямоугольник. Для каждой стандартной фигуры определим эквивалентный момент Мэ, .При этом воспользуемся следующими формулами:

 

 

 

 

где, Mм, M1, M2, -максимальное значение в треугольниках и трапециях.

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

( Н∙ м )

 

Значения эквивалентных моментов для каждой фигуры (см рис)

3, Определим эквивалентный момент за цикл;

 

 

где ti - отрезок времени, на который опирается i-я стандартная фигура; n - число

этих фигур;

 

tпп ∑ - суммарное время переходных процессов за цикл; α, β. - коэффициенты

учитывающие ухудшение(улучшение) условий охлаждения двигателя в переходных процессах и в статических режимах работы при ω сi ≠ ω н.; ti'. - времена работы привода в

установившихся режимах.

3962 ∙ 0, 02 + 6222 • 0, 03 + 8342 • 0, 06 + 6302 • 0, 02 + 3382 • 0, 04 + 264, 6 • 20 +

+ 1522 • 0, 02 + 3112 • 0, 01 + 6132 • 0, 01 + 5912 • 0, 015 + 7862 • 0, 02 + 6172 • 0, 02 + 3472 • 0, 025 + 2782 • 0, 021 + 264 • 10 +1522 • 0, 008 + 1562 • 0, 01 + 4162 • 0, 01 + 6172 • 0, 012 + 7412 - 0, 02 + 4642 • 0, 022 + 712 ∙ 0, 01 + 642 ∙ 0, 01 + 1472 ∙ 0, 008 + 181 ∙ 10 + 2252 ∙ 0, 006 + 2082 ∙ 0, 021 + 104 ∙ 0, 01 = 636975

 

где β 0 - коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя во время паузы. В нашем случае β 0 ≈ 0, 5.

 

 

 

 

 

t1 = 20; t2 = 10; t3 = 10

 

Подставим все численные значения и вычислим:

( Н∙ м )

 

Определить фактическую продолжительность включения:

 

 

Пересчитаем найденное значение М'э на номинальную продолжительность включения:

 

 

где ε ф ε н α - относительные продолжительности включения и коэффициент постоянных потерь мощности,


 

где kн, vн - номинальные постоянные и переменные потери мощности. Найдем номинальные переменные потери мощности:

 

Vн = Мн · ω 0 · Sн · ( 1+ ) = 345, 78∙ 78, 5∙ 0, 066-(1 + ) = 2551, 5(Вт)

 

Найдем номинальные постоянные потери мощности:

 

6. Проверим предварительно выбранный двигатель на нагрев.

 

Условие проверки: Мэ < Мн. 132< 345, 7. В нашем случае двигатель по нагреву проходит.

 


Поделиться:



Популярное:

  1. А. 4 Укажите ,чем отличается двигатель с фазным ротором от двигателя с короткозамкнутым ротором .
  2. А.20 К сильноточным относятся аппараты , у которых сила тока
  3. Абдулла ибн Умар (да будет доволен им Аллах)
  4. Адаптация к повышению и понижению двигательной активности. Средства управления адаптацией.
  5. Аиша бинт Абу Бакр,да будет доволен Аллах ими обоими.
  6. АКУШЕРСКО-ГИНЕКОЛОГИЧЕСКОЕ КРОВОТЕЧЕНИЕ
  7. Анализ влияния ошибочных действий на формирование самоконтроля над двигательными действиями
  8. Анализ влияния самоконтроля занимающихся на успешность формирования двигательных навыков
  9. АРХИТЕКТОНИКА ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
  10. Б-16.1..Модель двигательного режима в режимных моментах детского сада
  11. Б10.1. Циклический характер развития экономики. Основные фазы цикла.
  12. База данных - это воплощенные на материальном носителе совокупности данных, подбор и расположение которых представляют результат творческого труда.


Последнее изменение этой страницы: 2016-06-05; Просмотров: 727; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.212 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь