Материал: Расчет характеристик электропривода (120

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

4. Изменение скорости двигателя в соответствии с заданной тахограммой движения обеспечивается скачкообразным изменением выходных параметров преобразователя частоты. Переходные процессы, отмеченные звездочкой (*) в табл. П1, П2 и П4, формируются по линейному закону при плавном изменении выходных параметров того же преобразователя. Электромагнитная инерционность двигателя не учитывается.

Паспортные данные асинхронных двигателей серии 4А с синхронной частотой вращения 1500 и 1000 мин−1 приведены в табл. П3.

Отчет о выполнении задания должен содержать: расчетнопояснительную записку с графиками, отражающими статические, динамические и нагрузочные диаграммы электропривода. Пунктам задания, включая дополнительные условия, должны соответствовать названия этапов работы.

2. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Задание. Выполнить расчет статических и динамических характеристик электропривода механизма, нагрузочная диаграмма и тахограмма движения которого изображены на рис. 2. Вариант задания приведен в табл. П4.

2.1. Предварительный выбор двигателя

Номинальный момент двигателя оцениваем по формуле

tpi + β t0

i=1

где kз — коэффициент запаса, учитывающий динамические режимы работы электропривода; Мс.,ср — средний момент сопротивления нагрузки с учетом паузы; Mci — момент сопротивления нагрузки на i-м рабочем интервале; tpi — длительность i-го рабочего

6

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рис. 2

интервала; n — число интервалов; β — коэффициент ухудшения теплоотдачи неподвижного двигателя; t0 — длительность паузы.

Для нагрузочной диаграммы механизма, изображенной на рис. 2, с учетом формулы (1)

Mн ≥ 1,3 · 14,08 = 18, H · м.

Здесь принято:

k3 = 1,3; β = 0,5, что соответствует двигателю закрытого исполнения.

Предполагая регулирование частоты вращения двигателя однозонным (в сторону уменьшения относительно основной частоты вращения на естественной характеристике) номинальное ее значение nн выбираем из соотношения

где nmax — максимальное значение частоты вращения двигателя из тахограммы движения механизма, мин−1.

В расчетах вместо частоты вращения двигателя n, мин−1, удобнее использовать его угловую скорость ω = πn/30c−1.

7

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Выбираем в соответствии с табл. П3 асинхронный двигатель типа 4А100S4УЗ со следующими паспортными данными:

Рн = 3 кВт; nн = 1435 мин−1; I1н = 6,3 А; Iп/I1н = 6,0; Мп/Mн = 2,0; Мmin/Mн = 1,6; Мк/Mн = 2,4; Jp = 0,0087 кг · м2.

2.2. Расчет естественных и регулировочных механических характеристик

В связи с тем, что механические характеристики асинхронных двигателей нелинейны и не имеют точного аналитического описания, при их расчете учтем, что они обладают двумя характерными зонами. В первой (рабочей) зоне при малых скольжениях механические характеристики в соответствии с дополнительными условиями (см. разд. 1) могут быть аппроксимированы линейными зависимостями, а во второй зоне, расположенной в области больших скольжений, где их нелинейность проявляется наиболее существенно, вид механических характеристик может быть определен приближенно по координатам наиболее характерных точек, поскольку эта зона является нерабочей.

Естественная характеристика. Эта характеристика соответствует номинальным значениям амплитуды и частоты напряжения на статоре двигателя, а также отсутствию каких-либо дополнительных элементов в цепи статора.

Синхронная частота вращения двигателя определяется как ближайшая большая из стандартного ряда значений 3000, 1500, 1000, 750 и 600 мин−1 по значению номинальной частоты вращения выбранного двигателя nн = 1435 мин−1 и равна n = 1500 мин−1, что соответствует синхронной угловой скорости двигателя

ω0 = πn0 = 3,14 · 1500 = 157 c−1. 30 30

8

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Перепад угловой скорости двигателя при критическом моменте

Δωк = ω0sк = 157 · 0,197 = 30,93 c−1.

Примечание. На этом этапе при резко переменном графике нагрузки предварительно выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способности. Правильно выбранный двигатель должен удовлетворять условию Мсmax ≤ Mmax, где Мсmax — максимальный момент из нагрузочной диаграммы механизма; Mmax = 0,8Мк. Так

как Мсmax = 25 Н ·м, Мmax = 0,8 ·48 = 38,4 Н ·м в данном случае это условие выполняется с большим запасом.

Первая регулировочная характеристика. Рабочая угловая скорость двигателя

ωp1 = πnp1 = 3,14 · 300 = 31,4 c−1. 30 30

В соответствии с заданием угловая скорость двигателя ωp1 должна быть обеспечена при моменте нагрузки Мс1 = 15 Н · м. Тогда угловая скорость идеального холостого хода двигателя для этой характеристики

ω0p1 = ωp1 + Δωc1 = 31,4 + 5,1 = 36,5 c−1.

Угловая скорость двигателя при номинальном значении момента нагрузки

ωp1н = ω0p1 − Δωн = 36,5 − 6,8 = 29,7 c−1.

Угловая скорость двигателя при критическом моменте

ωp1к = ω0p1 − Δωк = 36,5 − 30,93 = 5,57 c−1.

Вторая регулировочная характеристика. Рабочая угловая скорость двигателя

ωp2 = πnp2 = 3,14 · 1200 = 125,6 c−1. 30 30

В соответствии с заданием угловая скорость двигателя ωp2 должна быть обеспечена при моменте нагрузки Mc2 = 25 Н ·м Тогда угловая скорость идеального холостого хода двигателя для этой характеристики

ω0p2 = ωp2 + Δωc2 = 125,6 + 8,5 = 134,1 c−1.

10