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

I_1i – значениетока на i-м участке работы электропривода (условно принят равным номинальному);

f_1i – значениечастоты напряжения на i-м участке работы электропривода.

Предварительно определяем следующие параметры, обеспечивающие работу двигателя с заданными установившимися скоростями:

1. 
   Скорость синхронная:
   

2. 
   Падение скорости на естественной характеристике и на искусственных характеристиках при пониженном напряжении питания при разных частотах скорости будут различными:
   

3. 
   Соответствующие синхронные скорости рассчитаны ранее и составляют:
   

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

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

ω₀₃ = ω_С3 + Δω = -(9+4,407) = -13,407 с^-1.

Необходимые частоты напряжения на выходе ТПЧ:

4. 
   Напряжения на выходе ТПЧ, соответствующие этим частотам для каждого установившегося режима работы, определяются исходя из заданного закона частотного управления. Численное значение коэффициента А определяется из уравнения:
   

.

5. 
   Расчет переходных процессов.
   

Расчет переходных процессов в разомкнутой системе электропривода при питании двигателя от вентильного преобразователя выполняется в предположении, что управление приводом осуществляется путем линейного изменения во времени скорости вращения магнитного поля, т.е. по закону:



где ₀ – ускорение скорости вращения магнитного поля, определяемое из условия полного использования двигателя по моменту.

Так как скорость нарастания управляющего сигнала ограничивается, электромагнитная инерция силовой цепи двигателя в переходном процессе проявляется незначительно и ею можно пренебречь.

Знак ускорения ₀ > 0 при пуске в области положительных скоростей и при торможении в области отрицательных скоростей. ₀ < 0 при пуске в области отрицательных скоростей и при торможении в области положительных скоростей.

Ускорение скорости вращения магнитного поля ₀, из условия полного использования двигателя по моменту в переходных процессах:



где М_м – максимально допустимый момент двигателя в долях от критического момента:

,

Максимально допустимый момент двигателя:

Ускорение при разгоне привода:

ускорение при торможении ЭП:

гдеJ = 1,81 кг·м² – момент инерции электроприводаиз п. 5.2;

Мс = 314,8 Н·м – максимальный из моментов сопротивления механизма, приведённых к скорости вращения ротора.

Электромеханическая постоянная времени электропривода не изменяется в течение цикла работы электропривода:





Для определения βc берём моменты сопротивления механизма и скорости для участков работы механизма, находящихся в одном квадранте.

Начальное угловое ускорение электропривода также рассчитываем для каждого этапа переходных процессов по формуле:



где М_НАЧ – начальный момент двигателя, соответствующий началу i- го участка переходного процесса,

М_С.НАЧ – начальный момент статического сопротивления, соответствующий началу i- го участка переходного процесса времени, приведенный к валу двигателя.

Произведём расчёт переходных процессов

Расчет переходных процессов предполагает постоянство момента сопротивления.

Расчет переходных процессов проводится в такой последовательности:

1. 
   Разгон системы из неподвижного состояния.
   

В этом случае переходный процесс разбивается на три этапа. На I этапе, 0 ≤ t≤ t₀, ротор двигателя остается неподвижным, поскольку электромагнитный момент двигателя меньше момента статического сопротивления. Начальная механическая характеристика двигателя проходит через начало координат и через точку с координатами  = 0, М = М_С0 (ей соответствует скорость идеального холостого хода, равная _0.кон.I).

Для данного этапа справедливы начальные условия:


Момент двигателя на этом этапе изменяется по закону



Начальный статический момент сопротивления



Заканчивается 1-й этап при увеличении электромагнитного момента двигателя М до значения М_С0, при этом скорость идеального холостого хода двигателя ₀ достигает значения:

.

Длительность первого этапа:



Задаваясь значением времени от 0 до 0,0118 с, проводим расчёт момента. Результаты отражены в графической части.

На II этапе t₀ ≤ t≤ t₁ происходит разгон двигателя при линейном изменении ₀ во времени. Начальные условия этого этапа:

ω_{0 НАЧ II} = 4,090173; ε₀ > 0.

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

Скорость и момент на данном этапе описываются уравнениями:





Начальная координаты точек механической характеристики двигателя на II этапе совпадает с конечными координатами характеристики I этапа, конечная характеристика II этапа проходит через точку I заданного установившегося режима работы.

Заканчивается этап в момент времени t₁, когда скорость идеального холостого хода ₀ достигает значения _{0.КОН II} и двигатель выходит в точку

а на характеристике, обеспечивающей заданную скорость рабочей машины.

Длительность II этапа:

.

На III этапе t > t₁ происходит окончательный разгон двигателя до установившегося режима при постоянном значении скорости идеального холостого хода _0. Для этого этапа начальные условия: _нач.III = _{кон. .II} = 103,4139 с^-1, М _нач.III = М _{кон. .II} = 2939,727 Н·м, ε₀ = 0;

Уравнение скорости на III – м этапе можно представить в виде:

,

Уравнение момента получаем после ряда преобразований и используем в расчётах:



Длительность этапа:



Результаты вычислений сводим в таблицу. Характеристики разгона двигателя из неподвижного состояния до скорости ω1Д показаны на рис.7.

Таблица 2 Расчётные значения для построения механической характеристики и временной диаграммы на этапе разгона электропривода


Таблица №4 Расчётные значения для построения механической характеристики и временной диаграммы на этапе разгона электропривода

t цикла	t этапа	ω0	ω(t)	М(t)
1-й этап разгона
0	0	0	0	0
0,00118	0,00118	0,408812	0	29,20023
0,00236	0,00236	0,817624	0	58,40046
0,00354	0,00354	1,226437	0	87,60068
0,00472	0,00472	1,635249	0	116,8009
0,0059	0,0059	2,044061	0	146,0011
0,00708	0,00708	2,452873	0	175,2014
0,00826	0,00826	2,861685	0	204,4016
0,00944	0,00944	3,270497	0	233,6018
0,01062	0,01062	3,67931	0	262,802
0,0118	0,0118	4,088122	0	292,0023
2-й этап разгона
0,0118	0	4,090173	0	292,0023
0,04047	0,02867	14,02087	3,387511	855,517
0,06914	0,05734	23,95362	9,280491	1102,995
0,09781	0,08601	33,88637	15,60965	1335,3
0,12648	0,11468	43,81912	22,01475	1564,965
0,15515	0,14335	53,75187	28,43307	1794,169
0,18382	0,17202	63,68462	34,85369	2023,293
0,21249	0,20069	73,61737	41,27471	2252,404
0,24116	0,22936	83,55012	47,6958	2481,512
0,26983	0,25803	93,48287	54,11691	2710,619
0,2985	0,2867	103,4156	60,53801	2939,727
3-й этап разгона
0,2985	0	103,4139	60,53801	2939,727
0,30506	0,00656	103,4139	73,21816	2074,341
0,31162	0,01312	103,4139	81,71791	1494,256
0,31818	0,01968	103,4139	87,41547	1105,413
0,32474	0,02624	103,4139	91,23466	844,7636
0,3313	0,0328	103,4139	93,79474	670,0452
0,33786	0,03936	103,4139	95,51081	552,928
0,34442	0,04592	103,4139	96,66112	474,422
0,35098	0,05248	103,4139	97,4322	421,7978
0,35754	0,05904	103,4139	97,94908	386,5228
0,3641	0,0656	103,4139	98,29554	362,8772

Рисунок 6 - Характеристики разгона электропривода: механическая характеристика ω=f(М)


Рисунок 7 -Характеристики разгона электропривода: зависимости М(t), ω(t), ω₀(t)

2. 
   Реверс системы.
   

Реверс системы от скорости ω1Д до скорости ω2Д.

Торможение системы:

Переходный процесс разбиваем на пять этапов.

1. 
   На I этапе ₀ снижается от _о.нач до 0 с постоянным замедлением ₀.
   

Начальные условия I этапа:





Зависимости (t) и М(t) описываются выражениями:





Заканчивается этап при , длительность его:



Задаемся значениями времени от t = 0 до t = 0,1489 с, и проводим расчёты
1-го этапа реверса. Результаты расчётов сведены в таблицу 4.

Заканчивается этап при .

12.2.2. Начальные условия II этапа (при М(0)  М_С0):





Значения берутся из графика механических характеристик, построенных по примеру [9, рис. 7]. Из точки c координатами ω_{КОН I} и М _{КОН I} через начало координат проводится прямая до пересечения в четвёртом квадранте с продолжением механической характеристики механизма. Координаты точки пересечения характеристик и будут соответствовать вышеуказанным значениям.