Материал: Курсовая работа по дисциплине Электрический привод тема выполнил студент группы аэп201б шифр 13. 03. 02

Таблица №2. Технические данные двигателя 4МТКН-8:

Номинальная мощность Рнд, кВт	30
Номинальное напряжениеUнд, В	380
Номинальная скорость ωн, с-1	97,9
Коэффициент мощности cosφ, %	0,77
КПД н, %	83,5
Перегрузочная способность по моменту λм	3,3
Номинальный ток статора I1н, А	70
Ток статора холостого хода Iхх, А	42
Активное сопротивление обмотки статора R1, Ом	0,13
Индуктивное сопротивление обмотки статора Х1, Ом	0,2
Номинальный ток ротора I`2н, А	46
Активное сопротивление обмотки ротора , Ом	0,24
Индуктивное сопротивление обмотки ротора X`2, Ом	0,25
Момент инерции ротора JД, кгм2	0,638

* Сопротивления обмоток даны в нагретом состоянии, ω_макс = 2,5ω₀

5.1 Рассчитаем передаточное число редуктора для двигателя 4МТКН-8



Принимаем передаточное число редуктора (меньшим расчётного или близким к расчётному значению, чтобы применить однозонное регулирование), т.е. – 4,5.

Рассчитаем мощность редуктора:


где коэффициент для тяжёлого режима работы редуктора,

Принимаем мощность редуктора ЦОН-25 Р_нр = 77 кВт при синхронной скорости вращения быстроходного вала 1000 об/мин.
Рассчитаем передаточное число редуктора для двигателя 4АС250:



Где

-номинальная скорость двигателя 4АС200.

Принимаем передаточное число редуктора – 4,5

Рассчитаем мощность редуктора:



где коэффициент для тяжёлого режима работы редуктора,

Принимаем мощность редуктора Р_нр = 77 кВт.

При заданной мощности и синхронной скорости вращения быстроходного вала 1000 об/мин выбираем редуктор ЦОН-25.

Все имеющиеся технические данные и расчетные величины сведены в табл. 1.

Таблица №3. Выбор двигателя по оптимальной скорости и передаточному отношению

Тип двигателя	Рнд, кВт	ωн, с-1	i	JД, кгм2	Тип редуктора	Рнр, кВт	ωнр, с-1	нр	Jд·i2
4АС250	40	99,046	4,5	1,16	ЦОН-25	77	1000	0,96	23,49
4МТКН-8	30	97,9	4,5	0,638	ЦОН-25	77	1000	0,96	12,92

Двигатель 4МТКН-8 не подходит по условию , далее из двух вариантов останавливаемся на двигателе 4АС250 и редукторе ЦОН-25.

Рассчитаем основную рабочую скорость механизма для двигателя 4АС250 и редукторе ЦОН-25:

2. 
   Рассчитаем момент инерции электропривода, приведённый к валу двигателя
   

где δ = 1,2 - коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей редуктора и полумуфт;

Jд = 1,16 кгм² - момент инерции двигателя 4АС250;

Jм = 7·Jд, кгм² - момент инерции рабочей машины.

5. 
   Проверка двигателя на перегрузочную способность
   

В течение циклов возможны случайные кратковременные перегрузки, превышающие максимальный статический момент в 2,5 раза.

Фактическая перегрузка двигателя по моментам:



Условие устойчивости двигателя к перегрузке выполняется.

5. 
   Выбор преобразователя частоты для питания асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
   

Для выбранного двигателя 4АС250 и на основании нагрузочной диаграммы рабочей машины выбран реверсивный преобразователь частоты серии Триол АТ05 (асинхронный транзисторный интеллектуальный электропривод). Электроприводы Триол АТ05 высокодинамичные, реализующие 4х квадрантное управление АД с рекуперацией энергии в сеть.

Таблица №3. Технические данные Триол АТ05

Напряжение питающей сети, В	3х380 В
Выходное напряжение, В	3х(0 380) В
Выходная частота, Гц	0,400Гц
КПД н, %	0,95
Коэффициент мощности cosφ, %	0,95
Мощность ПЧ, кВт	72
Мощность двигателя, кВт	40
Выходной ток, А	110

5. 
   Расчет и построение тахограммы ω_i = f(t) работы двигателя
   

ω_С = ω_М · i_р;

ω_С1 = ω_М1 · i_р = 22 · 4,5 = 99 с^-1;

ω_С2 = ω_М2 · i_р = -10 · 4,5= -45 с^-1;

ω_С3 = ω_М3 · i_р = -2 · 4,5 = -9 с^-1.



Рисунок 4 – Тахограмма работы двигателя

5. 
   Определение приведенных к валу двигателя статических моментов
   

Момент холостого хода двигателя:



Номинальный электромагнитный момент двигателя:



где X_K = Х₁ + X`₂ = 0,23+ 0,291= 0,521 Ом;

Номинальное скольжение;



Скорость синхронная:

Номинальный момент на валу:



Рассчитаем приведенные к валу двигателя статические моменты:

Приведённые моменты сопротивления:




Фактические моменты сопротивления:






Характеристика момента сопротивления на валу двигателя показана в графической части проекта и на рисунке 5.


Рисунок 5 – Характеристика момента сопротивления на валу двигателя

5. 
   Регулирование скорости рабочего механизма
   

Как правило, регулирование скорости рабочего механизма обеспечивается заданием различной скорости двигателя, поддержанием на заданном уровне изменением во времени по требуемым законам с определённой точностью.

В связи с простотой технической реализации, в разомкнутой системе широкое применение находит регулирование скорости изменением параметров и управляющих воздействий, определяющих искусственные механические характеристики электропривода.

В разомкнутой системе ТПЧ-Д возможны следующие способы управления двигателем:

1. 
   Изменением подводимого к двигателю напряжения;
   
2. 
   Введением добавочного активного и индуктивного сопротивлений в цепь статора;
   
3. 
   Введением добавочного активного сопротивления в цепь ротора;
   

Изменением частоты питающей сети, например

.

Определим на основной механической характеристике жесткость и скорость двигателя при М_С = 314,8 Н·м; М_хх = 2,69 Н·м; ω₀ = 104,7 с^-1

Моменту М_С будет соответствовать:



коэффициент жесткости механической характеристики двигателя.



Таким образом, если принять участок механической характеристики АД линейным, то на основных характеристиках моментам М_С = 314,8 Н·м

будет соответствовать скорости:

ω₀₁ = ω_С1 + Δω = 99 +4,407 = 103,407 с^-1;

ω₀₂ = ω_С2 + Δω = -(45+4,407) = -49,407 с^-1;

ω₀₂ = ω_С2 + Δω = -(9+4,407) = -13,407 с^-1.

По условиям выбора способа регулирования скорости указано, что технологический процесс допускает изменение рабочих скоростей машин в пределах ± 3%. Исходя из данного допущения, принимаем решение, что двигатель будет работать на основной механической характеристике, расположенной ниже естественной, в точках М_С = 314,8 Н·м; ω₀₁ =103,407 с^-1;

5. 
   Статические механические характеристики
   

Статические механические характеристики проектируемых регулируемых электроприводов в первом приближении с учетом известных допущений линейны, поэтому в рамках курсового проекта рекомендуется их строить по двум точкам с координатами:

1. , – (точка идеального холостого хода),

2. , – (точка установившегося режима работы).

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

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



где U_Фi – значениефазного напряжения на i-м участке работы электропривода;