Тип двигателя
|
, Вт, об/м, об/м, кг м2iтрiоптiф
|
|
|
|
|
|
|
Д-806
|
16 кВт
|
710
|
2600
|
1
|
28,16
|
10,52
|
28
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Где - требуемое передаточное число;
- оптимальное передаточное число;
- момент инерции якоря двигателя с вращающимися элементами
кинематических передач на его валу;
Выбираю двигатель «Д-806», его номинальные данные:
Мощность 16 кВт,
Частота вращения 710 об/мин;
Ток Iн= 84 А;
Магнитный поток 25 мВб;
Сопротивление якорной цепи 0,1085 Ом;
Максимальная частота вращения двигателя 2600 об/мин;
Момент инерции якоря 1 кг м2;
Режим ПВ=40%;
Сопротивления даны при температуре .
Отклонения фактического передаточного отношения от требуемого
значения:
Вт
с
Нагрузочная способность и выбор редуктора
Требуемая мощность выбираемого редуктора:
Вт,
где - коэффициент режима работы, - коэффициент нагрузки.
Выбираем редуктор РЦТ:
Передаточное число 28; частота вращения 700 об/мин;
Мощность редуктора 14,9 кВт;
Межосевое расстояние 600 мм.
2.
Расчет статических характеристик электропривода
2.1 Коэффициент пропорциональности между ЭДС
двигателя и его скоростью
В с;
Где
Ом - общее сопротивление якорной цепи двигателя, - температурный коэффициент, Ом/С0;
- температура, при которой даны значения
сопротивления в каталоге, С0; - допустимая температура нагрева.
Номинальный электромагнитный момент двигателя, Н м:
Момент двигателя при прямом ходе и полной нагрузке (при
резании), Н×м:
,
где - рабочая скорость двигателя при резании,
с-1.
КПД двигателя при частичной загрузке, - КПД двигателя, - мощность сети; - коэффициент потерь; .
Ток якоря двигателя при резании, А:
Далее находится скорость идеального холостого хода двигателя
(с-1) при резании (с полной нагрузкой и рабочей скоростью):
Минимальная скорость резания (при заданном диапазоне регулирования
D), с-1:
При подрезке торца детали на токарно-отрезном станке скорость
двигателя увеличивается по мере уменьшения диаметра обработки за счет
ослабления магнитного потока. В результате процесс резания происходит с
постоянной мощности резания, или, что то же самое, с постоянной мощностью на
валу двигателя . При увеличении скорости в D=3 раза момент двигателя соответственно уменьшается в 3
раза. Тогда необходимо ослабить магнитный поток двигателя также в 3 раза:
Следует принять В и Ом.
Скорость идеального холостого хода двигателя при обратном холостом
ходе стола, с-1.
Ток якоря при резании сохраняет свое значение, поскольку
Электромагнитный момент при резании изменяется от максимального до
минимального значений:
Н м
Н м
2.2
Пуск
При питании двигателя непосредственно от сети используется реостатный
пуск. Для приводов с частыми пусками и реверсами применяется форсированный пуск
с максимальным пусковым моментом, ограничиваемым допустимым током по условиям
коммутации - .
При предварительных расчетах пускового реостата для двигателя
средней мощности число ступеней принимается равным трем.
Необходимые формулы для расчета пусковой диаграммы:
А
; ;Ом
А
Ом
Ом
Ом
3. Расчет переходных процессов и построение
полной нагрузочной диаграммы электропривода
3.1 Расчет параметров, определяющих динамику
электропривода
Величину электромеханической постоянной времени (с) можно
определить графически по линейным приращениям скорости и момента на
механической характеристике двигателя.
Для ДПТ возможен аналитический расчет по его параметрам:
,
где - сопротивление якорной цепи, включающее
активное сопротивление обмоток ДПТ и добавочное сопротивление .
Электромагнитная постоянная времени якорной цепи электропривода
постоянного тока, с:
,
где - индуктивность обмоток якоря ДПТ, Гн;
Здесь - число пар полюсов;, , - номинальные данные двигателя;- коэффициент для компенсированных машин.
3.2 Общие сведения о расчете переходных процессов
Уравнения для скорости, момента и тока (при ) двигателя при его питании от сети будут
иметь вид:
,
,
где - установившаяся скорость вращения
двигателя при статическом моменте (токе ); , , - значения угловой скорости, момента и тока двигателя в начале
переходного процесса.
Время переходного процесса по выражениям (4.2) - (4.4)
определяется по формуле:
,
где - значение момента двигателя в конце
переходного процесса.
Расчет переходных процессов для 3х ступеней пускового
реостата.
Первая ступень.
Изменяя от 0 до 0.225 получаю координаты
переходных процессов первой ступени реостатного пуска.
t
|
ω
|
I
|
0
|
0
|
280
|
0,0225
|
2,94
|
269,1
|
0,045
|
5,73
|
258,8
|
0,0675
|
8,37
|
249,06
|
0,09
|
10,87
|
239,81
|
0,1125
|
13,24
|
231,05
|
0,135
|
15,48
|
222,75
|
0,1575
|
17,61
|
214,88
|
0,18
|
19,63
|
207,43
|
0,2025
|
21,54
|
200,37
|
0,225
|
23,35
|
193,68
|
Вторая ступень.
;; ; ; ;
Изменяя tп2 от 0 до 0.155 получаю координаты
переходных процессов второй ступени реостатного пуска.
t
|
w
|
I
|
0
|
24
|
280
|
0,0155
|
25.8
|
269.4
|
0,031
|
27.6
|
258.8
|
0,0465
|
29.3
|
249.2
|
0,062
|
30.9
|
240.1
|
0,0775
|
32.5
|
0,093
|
33.9
|
223.4
|
0,1085
|
35.3
|
215.4
|
0,124
|
36.6
|
208
|
0.1395
|
37.8
|
200
|
0,155
|
39
|
194.3
|
Третья ступень.
;; ; ; ;
t
|
w
|
I
|
0
|
38
|
280
|
0,0107
|
39.5
|
269.3
|
0,0214
|
40.8
|
259.1
|
0,0321
|
42.1
|
249.4
|
0,0428
|
43.4
|
240.3
|
0,0535
|
44.5
|
231.7
|
0,0642
|
45.6
|
223.5
|
0.0749
|
46.7
|
215.7
|
0.0856
|
47.8
|
208.3
|
0.0963
|
48.7
|
201.3
|
0,107
|
49.6
|
194.7
|
Изменяя tп3 от 0 до 0.107 получаю координаты переходных
процессов третьей второй ступени реостатного пуска.
Естественная характеристика.
;; ; ; ; ;
t
|
w
|
I
|
0
|
280
|
0,1
|
61,1
|
183,4
|
0,2
|
67,2
|
130.2
|
0,3
|
71,4
|
100.3
|
0,4
|
73,1
|
83.6
|
0,5
|
74,3
|
74.4
|
0,6
|
75,7
|
68.7
|
0,7
|
75,8
|
66.5
|
0.8
|
75,8
|
64.3
|
0.9
|
75,9
|
63.2
|
1
|
76,02
|
63
|
Прием нагрузки.
При расчете переходных процессов в режиме торцевой подрезки
детали на токарном станке следует учитывать изменение скорости вращения и
момента двигателя от времени. Легче всего выразить скорость двигателя от
изменения диаметра обработки:
.
Зависимость времени обработки детали от максимального диаметра
детали до какого-либо значения можно определить как:
.
Расчет переходных процессов следует вести, задаваясь значениями
диаметра обработки от до (10 значений) и определяя время обработки и скорость двигателя по
выше приведенным формулам.
При изменении время будет изменяться от 0 до 94. Теперь можно построить графики
переходных процессов при приеме нагрузки.
;; ; ; ; ;
t
|
w
|
I
|
0
|
76,1
|
62,4
|
0.18
|
230.5
|
71
|
0.36
|
271
|
73.3
|
0.54
|
282
|
73.9
|
0,72
|
285,8
|
74.1
|
0,9
|
286.7
|
74.2
|
1.08
|
286.9
|
74.2
|
1.26
|
286.9
|
74.2
|
1.44
|
74.2
|
1.62
|
286.9
|
74.2
|
1.8
|
287
|
74.2
|
Торможение.
Тормозные режимы работы электропривода используются для
уменьшения скорости двигателя вплоть до его полной остановки, а также
ограничения скорости на требуемом уровне.
Режим электродинамического торможения, производимого по
прямолинейной механической характеристике двигателя, описывается уравнениями.
Скорость определяется по статической
характеристике динамического торможения при соответствующем моменте нагрузки , т.е. . Величину можно рассчитать аналитически по
выражениям, приведенным в [18]. Время торможения от начальной скорости до полной остановки определяется по
формуле:
с-1
Значение тока в начале торможения для
обеспечения нормальной работы коллектора ограничивают на уровне, А:
Определяется необходимое сопротивление
динамического торможения, Ом:
Электромеханическая постоянная времени при торможении, с:
Электромагнитная постоянная времени при торможении, с:
Т.к. , то рассчитываются только механические
процессы при торможении по формулам:
t
|
w
|
I
|
0
|
287
|
-224
|
0,28
|
236,6
|
-185,2
|
0,56
|
192.8
|
-150,8
|
0,84
|
154,4
|
-120,5
|
1,12
|
121,4
|
-95,5
|
1,4
|
93,4
|
-72,8
|
1.68
|
68,6
|
-53,9
|
1.96
|
46,7
|
-36,1
|
2,24
|
28.7
|
-22
|
2,52
|
11.4
|
-9,3
|
2.8
|
0
|
0
|
Вывод
При курсовом проектировании я знакомился с практическими
методами определения нагрузок и моментов инерции производственных механизмов,
приобрел навыки расчета переходных процессов, построения нагрузочных диаграмм
электропривода, выбора мощности двигателей производственных механизмов,
разработки принципиальных электрических схем электропривода.
При проектировании глубже изучил основную и специальную
литературу по автоматизированному электроприводу, ознакомился с серийно
выпускаемым электрооборудованием (электродвигателями, преобразователями,
аппаратурой управления и др.), освоил распространенные методы расчета
электропривода, выбора электрооборудования, а также проверки корректности
такого выбора путем оценки статических, динамических и энергетических
показателей электропривода.