Материал: КП. Драчев Г.И.Теория электропривода.2002_КП
16
2
p
ро
пр
j
/
J
J
=
–
приведенный
к
валу
двигателя
суммарный
момент
инерции
движущихся
исполнительных
органов
рабочей
машины
и
связанных
с
ними
дви
-
жущихся
масс
(
грузов
,
заготовок
и
т
.
п
.).
В
проекте
допускается
рассчитывать
момент
инерции
электропривода
при
-
ближенно
,
принимая
в
формуле
(11.1)
коэффициент
δ
=1,
3…1,5
.
Для
возможности
учета
влияния
упругостей
в
механизме
в
каждом
варианте
задания
указана
крутильная
жесткость
С
к
,
отнесенная
к
рабочему
валу
,
либо
ли
-
нейная
жесткость
С
л
механизма
,
отнесенная
к
поступательно
движущемуся
ис
-
полнительному
органу
.
Приведенную
к
валу
двигателя
жесткость
упругой
механической
связи
С
пр
определяют
через
значение
крутильной
жесткости
рабочего
вала
(
упругой
муфты
)
по
формуле
:
,
j
/
С
C
2
p
к
пр
=
(11.2)
через
значение
линейной
жесткости
–
по
формуле
:
.
j
4
D
С
C
2
р
2
л
пр
=
(11.3)
Разделом
11
проекта
заканчивается
подготовка
данных
к
дальнейшим
рас
-
четам
электропривода
.
Целесообразно
в
табл
. 12.1
для
каждого
участка
работы
электропривода
записать
значения
установившейся
скорости
двигателя
,
j
D
2
р
0
с
ν
ω
=
(11.4)
приведенного
статического
момента
М
c
,
суммарного
приведенного
момента
инерции
системы
J.
В
таблицу
,
в
строку
М
д
оп
.
уск
,
необходимо
включить
также
требуемые
пус
-
ковые
М
п
и
тормозные
М
т
моменты
двигателя
,
при
которых
обеспечивается
воз
-
можность
разгона
и
торможения
электропривода
с
заданным
допустимым
ускоре
-
нием
:
;
D
j
2
J
M
р
дин
⋅
⋅
=
a
(11.5)
;
М
М
М
дин
с
п
+
=
(11.6)
.
М
М
M
с
дин
т
−
=
(11.7)
Если
момент
М
доп
.
уск
больше
максимального
допустимого
момента
двигателя
,
то
ускорение
приходится
снижать
,
что
повлечет
за
собой
уменьшение
производи
-
тельности
рабочей
машины
,
или
выбирать
двигатель
большей
мощности
,
обеспе
-
чивающий
требуемое
ускорение
электропривода
.
Для
приближенного
расчета
времени
переходного
процесса
оценивают
средний
момент
двигателя
М
ср
:
–
при
реостатном
пуске
;
2
M
2
,
1
M
М
c
п
р
c
⋅
+
=
(11.8)
17
–
при
динамическом
торможении
2
М
М
т
ср
=
; (11.9)
–
при
торможении
противовключением
.
2
М
М
нач
0
нач
0
т
ср
ω
+
ω
ω
+
ω
=
(11.10)
При
питании
от
преобразователя
с
задатчиком
интенсивности
средний
мо
-
мент
двигателя
можно
принять
равным
моменту
,
допустимому
по
ускорению
:
–
при
пуске
,
М
М
п
ср
=
(11.11)
–
при
торможении
.
М
М
т
ср
=
(11.12)
12.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ
ПРОВЕРКА
ДВИГАТЕЛЯ
ПО
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
И
НАГРЕВУ
Целями
предварительной
проверки
являются
:
–
изучение
приближенных
способов
оценки
времени
переходных
процес
-
сов
;
–
уточнение
нагрузочных
диаграмм
момента
и
скорости
двигателя
с
учетом
момента
инерции
предварительно
выбранного
двигателя
;
–
снижение
затрат
времени
на
выполнение
курсового
проекта
для
случая
,
когда
предварительно
выбранный
двигатель
не
проходит
по
нагреву
.
Используя
выбранные
выше
значения
пусковых
и
тормозных
моментов
,
скоростей
установившихся
режимов
и
возможности
выбранной
схемы
управления
двигателем
,
рассчитывают
:
–
время
переходных
процессов
;
М
M
J
t
c
р
c
c
i
−
ω
=
(12.1)
–
угол
поворота
вала
двигателя
за
время
переходного
процесса
;
2
t
ω
α
i
c
i
⋅
=
(12.2)
–
время
работы
с
установившейся
скоростью
(
)
;
ω
α
α
α
t
c
т
п
y
+
−
=
(12.3)
/D,
р
j
L
2
α
⋅
⋅
=
(12.4)
где
α
–
угол
поворота
вала
двигателя
,
соответствующий
величине
переме
-
щения
в
данном
режиме
;
α
п
,
α
т
–
угол
поворота
вала
за
время
пуска
и
торможения
соответственно
.
18
На
предварительном
этапе
расчета
принимают
,
что
момент
двигателя
за
время
переходного
процесса
от
начального
до
конечного
значения
скорости
остается
постоянным
,
т
.
е
.
не
учитываются
изменение
момента
в
процессе
пуска
по
пра
-
вильной
пусковой
диаграмме
при
управлении
от
магнитного
контроллера
,
а
также
нарастание
и
снижение
момента
–
при
управлении
от
тиристорных
преобразова
-
телей
.
Результаты
расчета
удобно
представить
в
виде
таблицы
(
см
.
табл
. 12.1).
Проверка
двигателя
по
производительности
заключается
в
сравнении
сум
-
марного
фактического
времени
работы
электропривода
в
цикле
t
ф
с
заданным
значением
времени
работы
t
р
в
исходных
данных
для
проектирования
.
Задание
по
производительности
должно
быть
безусловно
выполнено
,
t
ф
<
t
р
.
Таблица
12.1
Предварительный
расчет
нагрузочных
диаграмм
Участок
Движения
Движение
с
грузом
Движение
без
груза
пуск
уст
.
режим
тормо
-
жение
пуск
уст
.
режим
тормо
-
жение
t,
с
α
,
м
ν
,
м
/c
М
рост
,
кНм
J
рост
,
кгм
2
М
родин
,
кНм
М
ро
,
кНм
М
р
c
,
Нм
М
вс
,
Нм
М
с
,
Нм
ω
c
,
рад
/
с
J
пр
,
кгм
2
J,
кгм
2
М
дин
,
Нм
М
доп
.
уск
,
Нм
М
ср
,
Нм
t,
с
α
,
рад
Предварительная
проверка
двигателя
по
нагреву
осуществляется
по
величине
среднеквадратичного
момента
:
19
;
доп
М
n
1
i
i
t
n
1
i
i
t
2
i
M
сркв
M
≤
∑
=
∑
=
=
(12.5)
,
ПВ
ПВ
M
M
ф
кат
кат
доп
=
(12.6)
%,
100
t
t
ПВ
ц
n
1
i
i
ф
⋅
∑
=
=
(12.7)
где
М
кат
–
момент
двигателя
при
ПВ
кат
,
ближайшем
к
ПВ
ф
.
Для
асинхронных
двигателей
,
двигателей
постоянного
тока
последователь
-
ного
возбуждения
,
для
режима
ослабления
поля
двигателя
независимого
возбуж
-
дения
метод
эквивалентного
момента
дает
значительные
погрешности
.
Для
этих
двигателей
следует
величину
допустимого
по
нагреву
момента
М
доп
снижать
на
15 . . . 20 %.
Если
двигатель
проходит
по
условиям
нагрева
,
М
М
доп
сркв
≤
то
следует
при
-
ступать
к
детальному
точному
расчету
выбранного
электропривода
.
Если
двигатель
по
нагреву
не
проходит
или
значительно
недоиспользуется
,
то
переходят
к
выбору
нового
двигателя
,
мощность
которого
можно
ориентировочно
определить
по
соотношению
,
М
М
P
P
доп
сркв
нвыб
н
=
(12.8)
где
Р
нвыб
–
номинальная
мощность
предварительно
выбранного
двигателя
,
кВт
.
13.
ВЫБОР
ТИПА
(
СИСТЕМЫ
)
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
И
ОСНОВНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ
На
основании
требований
,
предъявляемых
к
электроприводу
,
и
анализа
ре
-
зультатов
предварительной
проверки
двигателя
по
производительности
,
нагреву
и
обеспечению
технологических
условий
осуществляется
выбор
системы
электро
-
привода
.
На
данном
этапе
должен
быть
обоснован
выбор
системы
,
приняты
и
обос
-
нованы
способы
регулирования
скорости
,
способы
пуска
и
торможения
электро
-
привода
.
При
выборе
рода
тока
и
типа
электропривода
было
принято
решение
о
сис
-
теме
электропривода
.
Выбор
системы
определил
главное
направление
дальней
-
ших
расчетов
.
1.
Электродвигатель
получает
питание
от
сети
неизменного
напряжения
(
цеховой
сети
)
и
для
обеспечения
технологических
требований
осуществляется
регулирование
параметров
цепи
двигателя
(
резисторов
в
цепях
обмоток
).
20
2.
Электродвигатель
получает
питание
от
индивидуального
преобразователя
постоянного
напряжения
или
преобразователя
частоты
.
В
зависимости
от
выбранного
типа
электропривода
меняются
методы
расче
-
та
характеристик
электропривода
и
способы
обеспечения
переходных
процессов
согласно
требованиям
технологии
рабочей
машины
.
13.1.
Выбор
преобразователя
(
комплектного
электропривода
)
Комплектный
тиристорный
электропривод
включает
в
себя
[12]:
–
электродвигатель
;
–
силовой
трансформатор
(
или
токоограничивающий
реактор
);
–
силовой
тиристорный
преобразователь
для
питания
двигателя
,
состоящий
из
силовых
тиристоров
с
системой
охлаждения
,
защитных
предохранителей
,
раз
-
рядных
,
фильтрующих
и
защитных
R, L,
С
-
цепей
;
–
для
привода
постоянного
тока
–
тиристорный
преобразователь
для
пита
-
ния
обмотки
возбуждения
при
регулируемом
магнитном
потоке
двигателя
посто
-
янного
тока
(
или
встроенный
источник
возбуждения
,
или
аппаратуру
для
под
-
ключения
обмотки
возбуждения
к
сети
постоянного
напряжения
при
нерегули
-
руемом
потоке
двигателя
);
–
систему
импульсно
-
фазового
управления
,
устройства
выделения
аварий
-
ного
режима
,
контроля
предохранителей
и
защиты
от
перенапряжений
;
–
коммутационную
и
защитную
аппаратуру
в
цепях
постоянного
и
перемен
-
ного
тока
(
автоматические
выключатели
,
линейные
контакторы
,
рубильники
);
–
сглаживающий
реактор
в
цепи
постоянного
тока
(
при
необходимости
);
–
устройство
динамического
торможения
(
при
необходимости
);
–
шкаф
высоковольтного
ввода
(
при
необходимости
);
–
систему
управления
электроприводом
;
–
комплект
аппаратов
,
приборов
и
устройств
,
обеспечивающих
оперативное
управление
,
контроль
состояния
и
сигнализацию
электропривода
;
–
узлы
питания
обмотки
возбуждения
тахогенератора
и
электромеханиче
-
ского
тормоза
.
В
проекте
выбираются
электродвигатель
,
силовой
тиристорный
преобразова
-
тель
для
питания
двигателя
,
силовой
трансформатор
для
питания
преобразователя
(
или
токоограничивающий
реактор
),
сглаживающий
реактор
в
цепи
постоянного
тока
(
при
необходимости
).
Питание
двигателей
постоянного
тока
предусматривается
от
преобразовате
-
лей
по
трехфазной
мостовой
схеме
выпрямления
с
раздельным
управлением
тири
-
сторных
групп
[12].
Типовые
схемы
реверсивных
тиристорных
преобразователей
постоянного
тока
рассмотрены
в
[12,24].
В
приложении
Г
приведена
схема
ревер
-
сивного
преобразователя
типа
КТЭУ
.
Выбор
преобразователей
осуществляется
по
каталогам
электротехнической
промышленности
или
по
справочникам
[
12,24
]
на
базе
номинальных
данных
предварительно
выбранного
двигателя
U
нтп
>=U
н
;
I
нтп
>=
I
н
.