Электропривод с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Марта 2013 в 12:30, курсовая работа

Описание

Целью данной курсовой работы является рассмотреть особенности электроприводы с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения, с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения, с асинхронным двигателем.
Двигатели параллельного возбуждения применяются обычно для длительного режима работы, когда требуется широкое регулирование частоты вращения, например, для металлообрабатывающих станов, для главных приводов трубопрокатных станков.

Содержание

1. Электропривод с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения.
1.1. По заданному варианту построить нагрузочную диаграмму двигателя. Цикл работы механизмов состоит из следующий операций: перемещение механизма с Mc1 = Mc в одном направлении и перемещение с Мc2 = 0.2 ∙ Мс – в обратном (при реактивном моменте статическом). Операции содержат режимы пуска, установившейся работы, предварительного понижения скорости и торможения. Продолжительность включения ПВ% = 65% при одинаковом времени пауз. Время установившейся работы на естественной характеристике tуст = 2 × tпуск1; время работы на пониженной скорости составляет 0,5 × tпуск1. Во всех переходных режимах момент двигателя должен быть одинаковым, равным Мдоп = 2,5 × Мн. В таблице 1 приведены необходимые для расчета данные.

Таблица 1 – Задание для расчета электропривода с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения
Вариант

МС


21




0,6
4,75
100
157


1.2. По нагрузочной диаграмме выбрать двигатель постоянного тока параллельного возбуждения из серии машин длительного режима работы, имеющих рабочую угловую скорость wр.
1.3. Построить механические w = f(M) или электромеханические w = f(I) характеристики электродвигателя для случаев: пуск в N ступеней (N = 3), торможение противовключением, получение пониженной скорости w = 0,3 × wр шунтированием цепи якоря и возвращение в режим w = 0 (остановка) путём торможения противовключением. Определить параметры резисторов.
1.4. Определить пределы, в которых будет изменяться механическая характеристика в естественной схеме включения при колебаниях напряжения питания в пределах ± 20 %.
1.5. Построить характеристику динамического торможения w = f(I), обеспечивающую замедление с ускорениями, не превышающими |eдоп|. Мс = 0,5×Мн. Определить параметры тормозного резистора.
1.6. Изобразить структурную схему двухмассовой системы механизма передвижения тележки. Принять J1 = Jдв, J2 = 3×J1, W12 = 1,2 с–1, построить АЧХ при воздействии возмущения на вал механизма.
1.7. Рассчитать и построить механическую характеристику разомкнутой системы УП-Д, если Eп = 220 В; внутреннее сопротивление управляемого преобразователя rп = 2 × rяд.
1.8. Изобразить структурную схему и рассчитать уравнение статической механической характеристики в системе УП-Д с замкнутой обратной связью по скорости. Определить коэффициент обратной связи по скорости Кос и задающий сигнал Uзс, если статическая механическая характеристика проходит через точки Мн, wн и имеет жесткость в 10 раз большую, чем в разомкнутой системе. Преобразователь считать инерционным звеном с коэффициентом усиления Кп = 100, постоянной времени Тп = 0,01 с и с внутренним сопротивлением rп = 2 × rяд.
2. Электропривод с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения.
2.1. Согласно заданному варианту двигатель последовательного возбуждения тихоходного исполнения Д–810.
2.2. Рассчитать и построить естественные w = f(I), w = f(M) и диаграмму пусковых характеристик, определить параметры резисторов при пуске в N ступеней (N = 3).
2.3. Рассчитать и построить реостатные w = f(I), w = f(M), если известны координаты рабочей точки: wс = 0,6 × wн, Мс = Мн. Определить величину добавочного резистора.
2.4. Рассчитать и построить w = f(I), w = f(M) при питании двигателя пониженным напряжением U = 0,5 × Uя.
2.5. Рассчитать и построить w = f(M) динамического торможения с самовозбуждением, позволяющего производить спуск груза (Мс = 1,5 × Мн). Расчёт производить для двух случаев: скорость спуска равна wр1 = – 0,8 × wн и wр2 = – 0,3 × wн.
3. Электропривод с асинхронным двигателем.
3.1. По заданному варианту рассчитать мощность двигателя и выбрать по каталогу двигатель с фазовым ротором крановой или краново-металлургической серии.
3.2. Рассчитать и построить естественные и реостатные w = f(M) и w = f(I2), если механическая характеристика проходит через точку wс = 0,5 × wн, Мс = Мн. Определить параметры резистора. Построить пусковую диаграмму при пуске в 4 ступени. Определить параметры пусковых резисторов.
3.3. Построить механические характеристики при частотном регулировании с постоянной мощностью в диапазоне 3:1.
3.4. Рассчитать и построить w = f(M), также рассчитать сопротивление добавочного резистора при ЭДТ с независимым возбуждением, если характеристика должна проходить через точку w = wн, –М = 1,2 × Мн.

Скачать (1.12 Мб) Сколько стоит заказать работу?
Работа состоит из  1 файл

МОЙ КУРСАЧ ЭП.doc

— 2.54 Мб (Скачать документ)

 

2.1 Выбор двигателя

 

Согласно заданию  тип двигателя: Д–810, его параметры  приведены в таблице 2.1 [1].

 

Таблица 2.1 –  Параметры двигателя Д–810

Pн = 55 кВт

rя + rдп = 0,036 Ом

nн  = 550 об/мин

Rдв = 0,053 Ом

Iн = 294 А

N = 26

nmax  = 2200 об/мин

Ф = 50,3 мВб

rпос = 0,017 Ом

J = 3,625 кг∙м2


 

 

2.2 Построение  естественных электромеханических,  механических и 

пусковых характеристик

 

Естественные  характеристики w = f(I), w = f(M) рассчитываем по универсальным, приведённым в справочной литературе [1]. Результаты расчётов приведены в таблице 2.2, графики – на рисунках 2.1, 2.2.

 

c-1;

 Н×м;

 А;

c-1;

 Н×м.

Для построения диаграммы пусковых характеристик и нахождения резисторов зададимся пусковым током I1 = 2,5 × Iн = 2,5 × 294 = 735 А и током переключения I2 = 2 × Iн = 2 × 294 = 588 А.

 

Таблица 2.2 – Естественные характеристики

I*

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

I, A

117,6

176,4

235,2

294

352,8

411,6

470,4

529,2

588

n*

1,9

1,35

1,1

1

0,9

0,8

0,75

0,7

0,65

ω, 1/c

109,44

77,76

63,36

57,6

51,84

46,08

43,2

40,32

37,44

M*

0,25

0,5

0,75

1

1,3

1,6

1,9

2,2

2,55

M, Н∙м

238,73

477,47

716,2

954,93

1241

1528

1814

2101

2435


 

Схема пуска  двигателя в 3 ступени приведена на рисунке 2.3.

 

Рисунок 2.3 –  Пуск двигателя в 2 ступени

 

Полные пусковые сопротивления цепи якоря:

 

 Ом;

 Ом.

 

 

 

 

Рисунок 2.1 –  Естественная электромеханическая характеристика

 

 

 

Рисунок 2.2 –  Естественная механическая характеристика

 

 

 

2.3 Построение реостатных  характеристик

 

Рассчитаем  и построим реостатные характеристики w = f(I), w = f(M)

, если известны координаты рабочей точки: wс = 0,6 × wн = 34,56 с-1, Mc = Мн = 954,93 Н∙м. Реостатное включение представлено на рисунке 2.5.

Определим величину добавочного резистора по выражению:

 

;              (2.1)

 Ом.

 

Искусственную электромеханическую характеристику можем рассчитать по формуле:

 

.   (2.2)

 

Результаты  расчета по выражению (2.2) представлены в таблице 2.3, графики электромеханических и механических характеристик приведены на рисунках 2.6, 2.7.

 

Таблица 2.3 – Реостатные характеристики

I, A

117,6

176,4

235,2

294

352,8

411,6

470,4

529,2

588

M, Нм

238,73

477,47

716,2

954,93

1241

1528

1814

2101

2435

ωе, 1/c

109,44

77,76

63,36

57,6

51,84

46,08

43,2

40,32

37,44

ωи, 1/c

92,70

59,66

43,40

34,57

26,58

19,48

14,24

9,42

5,03


 

 

 

Рисунок 2.5 – Реостатное включение

 

 

 

Рисунок 2.6 – Реостатная электромеханическая характеристика

 

 

 

Рисунок 2.7 – Реостатная механическая характеристика

 

2.4 Питание двигателя  пониженным напряжением

 

Построим w = f(I), w = f(M) при питании двигателя пониженным напряжением

U = 0,5∙Uн = 110 В.

Расчёт ведём по формуле:

 

                                        (2.3)

 

Результаты расчета по выражению (2.3) представлены в таблице 2.4, графики – на рисунках 2.8, 2.9.

 

Таблица 2.4 – Характеристики при пониженном напряжении

I, А

117,6

176,4

235,2

294

352,8

411,6

470,4

529,2

588

M, Нм

238,73

477,47

716,2

954,93

1241

1528

1814

2101

2435

ωе, 1/c

109,44

77,76

63,36

57,6

51,84

46,08

43,2

40,32

37,44

ωи, 1/c

53,12

37,15

29,78

26,60

23,51

20,50

18,84

17,21

15,63


 

 

2.5 Электродинамическое  торможение

 

Рассчитаем  и построим w = f(M) ЭДТ с самовозбуждением

, позволяющего производить спуск груза с Mc = 1,5 × Мн. Расчет произведем для двух случаев: скорость спуска груза равна wр1 = -0,8 × wн  и wр2 = -0,3 × wн. Схема торможения приведена на рисунке 2.10.

 

Мс = 1,5 × 954,93 = 1432,4 Н×м.

 

По универсальным  характеристикам [1] для заданного Мс находим ток:

 

 

Рисунок 2.8 – Электромеханическая характеристика при пониженном

напряжении

 

 

Рисунок 2.9 – Механическая характеристика при пониженном напряжении

 

 

Рисунок 2.10 – Схема электродинамического торможения

Ic = I* × Iн = 1,33 × 294 = 391,02 A.

 

При таком токе постоянная двигателя:

 

.

 

При спуске груза со скоростью wр1 = -0,8×wн:

 

wр1 = -0,8 × wн = –0,8 × 57,6 = –46,08 c-1.

 

Сопротивление тормозного резистора:

 

  Ом.

 

При I > Iн характеристику строим по двум точкам, заданной в условии и граничной:

 

 Н×м;

  с-1.

 

При I<Iн характеристика рассчитывается на основе универсальной по формуле:

 

  .                 (2.4)

 

При спуске груза со скоростью wр1 = -0,3 × wн:

wр2 = -0,3 × wн= –0,3 × 57,6 = –17,28  c-1;

 Ом;

c-1.

 

Результаты  расчетов по выражению (2.4) представлены в таблице 2.5, графики – на рисунке 2.11.

 

Таблица 2.5 – Характеристики электродинамического торможения

Первый случай

Второй случай

I*

0,4

0,6

0,8

I*

0,4

0,6

0,8

I, A

117,6

176,4

235,2

I, A

117,6

176,4

235,2

M*

0,25

0,5

0,75

M*

0,25

0,5

0,75

M, Нм

238,73

477,47

716,2

M, Нм

238,73

477,47

716,2

ω, 1/c

25,08

28,22

33,45

ω, 1/c

9,44

10,62

12,59


 

 

Рисунок 2.11 – Элетродинамическое торможение

3 ЭЛЕКТРОПРИВОД  С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

 

3.1 Выбор двигателя

 

Согласно варианту в качестве производственного механизма  выбираем механизм транспортера. Для заданного устройства по каталогу выбираем двигатель с фазным ротором крановой серии МТ111–6, параметры которого приведены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 – Параметры двигателя МТ111-6

Pн = 3,5 кВт

Ерн = 181 В

nн = 915 об/мин

Iсн = 10,5 А

Iрн = 13,7 А

Uн = 380 В

Iсх = 6,6 А

rр = 0,525 Ом

Mк/Mн = 2,3

rс = 2,16 Ом

xр = 0,755 Ом

xс = 2,03 Ом

ke = 1,96


 

3.2 Расчет и построение естественных и реостатных характеристик

 

 Построим w = f(M) и w = f(I2)

, если механическая  характеристика проходит через точку wс = 0,5 × wн, Mс = Мн. Определим параметры резистора. Естественная схема включения асинхронного двигателя и реостатная схема приведены на рисунке 3.1.

Естественная  механическая характеристика строится по 4-м точкам.

Точка 1:

 

 c-1; М=0.

 

 

 

Рисунок 3.1 – Естественная схема а); реостатная схема б)

 

Точка 2:

 

 c-1; Н×м.

 

Точка 3:

 

 Н×М;

;

;

c-1.

 

Точка 4:

 

 Н×М; w=0.

 

Естественная механическая характеристика приведена на рисунке 3.2 (кривая 1).

 

 

Рисунок 3.2 – Естественная механическая характеристика

 

Сопротивления двигателя (ротора), приведенные  к напряжению статора:

 

 Ом;

 Ом;

 Ом.

 

Электромеханическая характеристика, представленная на рисунке 3.3, строится по формуле:

 

 

Пусковая диаграмма. Для определения  параметров пусковых резисторов зададимся  пусковым моментом: M1 = 2 × Mн = 73 Н × м. Применим аналитический метод.

.

 

Момент переключения:

 

М2 = М1 / l = 73 / 1,79 = 40,8 Н×м.

 

Сопротивления ступеней:

 

r3 = r´р × (l – 1) = 2,017 × (1,79 – 1) = 1,59 Ом;

r2 = r3 × l = 1,59 × 1,79 = 2,85 Ом;

r1 = r2 × l = 2,85 × 1,79 = 5,11 Ом.

 

Полное сопротивление пускового  реостата:

 

rп = r1 + r2 + r3 = 1,59 + 2,85 + 5,11 = 9,55  Ом.

Информация о работе Электропривод с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения