Расчет электропривода

Расчет электропривода

Исходные данные

U_н=220 В - номинальное напряжение

р=4 - двигатель четырехполюсный

Тип Д-810

Р_н=55 кВт - номинальная мощность

n_н=550 об/мин - номинальная частота вращения

I_н=282 А - номинальный ток якоря

r_я+r_дп=0,0356 Ом - сопротивление якорной обмотки и добавочных полюсов

N=234 - число активных проводников якоря

a=2 - число параллельных ветвей якоря

Ф_н=47,5 мВб - номинальный магнитный поток полюса

Решение

1.      Рассчитать и построить естественные электромеханическую и механическую характеристики.

= pN/2a=2*234/2=234 - конструктивный коэффициент двигателя

kФн=Е/ω=(Uн.-Iн.×(Rя.+ Rд.п.))/ω=3,65 (Вб.)

ω_н=2×π×n_н/60=57,57 (рад./с.)

Построение электромеханической характеристики - ω(I)

ω(I)=(Uн. - I×(Rя.+ Rд.п.))/ kФн

ω=0, I=6179,78 (A.)

I=0, ω=60,27 (рад./c.)

Построение механической характеристики - ω(M)

ω(M)=Uн - M×(Rя.+ Rд.п.)/(kФн)

ω=0, M=22 (кН/м)

M=0, ω=60,27 (рад./c.)

2.      Определить величину добавочного сопротивления, которое необходимо ввести в цепь якоря для снижения скорости до ω=0,4ω_н при номинальном токе якоря двигателя I=I_н. Построить электромеханическую характеристику, на которой будет работать двигатель с пониженной скоростью

Схема реостатного регулирования двигателя независимого возбуждения:

ω=0,4ω_н=23,03 (рад/с)

ω=(Uн. - Iн×(Rя.+ Rд.п.+Rд))/ kФн

kФн* ω= Uн. - Iн×(Rя.+ Rд.п.+Rд)

Iн×(Rя.+ Rд.п.+Rд)= Uн - kФн* ω

Rд=(Uн - kФн*ω)/ Iн - (Rя.+Rд.п)=(220-84,06)/282-0,0356=0,4465 (Ом) - добавочное сопротивление

Построение электромеханической характеристики - ω(I)

ω(I)=(Uн. - I×(Rя.+ Rд.п.+Rд))/ kФн

ω=0, I=456,43 (A)

I=0, ω=60,27 (рад./c.)

двигатель якорь тормозной электромеханический

3.      Определить добавочное тормозное сопротивление, ограничивающее ток якоря двукратным значением от номинального I=2Iн при переходе из номинального режима в генераторный:

а) торможение противовключением

Из формулы: ω(I)=(Е - I× R)/ kФн находим Rобщ:

Rобщ=(ω_н.×(kФ)_н. - (-Uн.))/-2×Iн=(57,57*3,65+220)/(2*282)=0,7626 (Ом.)

Rд=Rобщ - (Rя.+ Rд.п)=0.727 (Ом)

Берём, при расчётах, сопротивление по модулю.

Построение электромеханической характеристики - ω(I)

ω(I)=(E - I× R)/ kФн

ω=0, I=-288,5 (A.)=0, ω=-60,27 (рад./c.)

Построение механической характеристики - ω(M)

ω(M)= E - M*R /(kФ)

ω=0, M=-1,05 (кН/м)

M=0, ω=-60,27 (рад./c.)

б) динамическое торможение

Так как при динамическом торможении якорные цепи машины отключены от сети, то в выражении следует приравнять нулю напряжение Uн, тогда уравнение примет вид:

М = - I_н Ф=-13,4 Н/м

ω=М*Rобщ/(kФн)²

Rобщ= ω_н*(kФн)²/М=57,57*3,65²/13,4=57,24 (Ом)

Rд=Rобщ - (Rя.+ Rд.п)=57.2 (Ом)

Построение электромеханической характеристики - ω(I)

ω(I)=(E - I× R)/ kФн

Построение механической характеристики - ω(M)

ω(M)= E - M*R /(kФн)

ω=0, M=-14,03 (кН/м)

M=0, ω=60,27 (рад./c.)

4.      Рассчитать и построить электромеханическую и механическую характеристики при ослабленном потоке Ф=0,8Фн

Ф=0,8Фн=0,8*47,5=38 (мВб)

kФ=2,92 (Вб.)

Построение электромеханической характеристики - ω(I)

ω(I)=(Uн. - I×(Rя.+ Rд.п.))/ kФ

ω=0, I=6179,78 (A.)

I=0, ω=75,34 (рад./c.)

Построение механической характеристики - ω(M)

ω(M)=Uн - M×(Rя.+ Rд.п.)/kФ

ω=0, M=18 (кН/м)

M=0, ω=75,34 (рад./c.)

5.      Рассчитать и построить электромеханическую и механическую характеристики при пониженном напряжении U=0,3Uн

U=0,3Uн=66 (B)

Построение электромеханической характеристики - ω(I)

ω(I)=(U. - I×(Rя.+ Rд.п.))/ kФн

ω=0, I=1853,93 (A.)

I=0, ω=18,08 (рад./c.)

Построение механической характеристики - ω(M)

ω(M)=U - M×(Rя.+ Rд.п.)/(kФн)

ω=0, M=6.77 (кН/м)

M=0, ω=18,08 (рад./c.)

6.      Определить скорость двигателя при рекуперативном спуске груза, если момент двигателя составляет М=1,5Мн

М=1,5Мн=1,5*13,4=20,1 (Н/м)

ω(M)=Uн - M×(Rя.+ Rд.п.)/(kФн)=60 (рад/с)

n=60*ω/(2*π)=574 (об/мин)

7.      Рассчитать пусковую диаграмму и пусковые сопротивления для пуска двигателя в четыре ступени аналитическим методом. Пуск форсированный, построить пусковую диаграмму.

Схема включения пусковых резисторов

Значения токов переключения I₁ и I₂ выбираем, исходя из требований технологии к электроприводу и коммутационной способности двигателя.

I₁=2,4* I_н

I₂=1,2*I_н

λ= I₁/I₂=R₁/(Rя+Rдп)=2 - отношение токов переключения

R₁= λ*(Rя+Rдп)=0,0712 (Ом)

r₁= R₁ - (Rя+Rдп)=0.0356 (Ом)

R₂= R₁* λ=0,1424 (Ом)

r₂= R₂ - R₁=0.1068 (Ом)

R₃= R₂* λ=0,2848 (Ом)

r₃= R₃ - R₂=0,178 (Ом)

Построение пусковой диаграммы

ω(I)=(Uн. - I×(Rя.+ Rд.п.))/ kФн

ω₀=0, I₁(R₃)=772,47 (A)

ω₁(I₁)=(Uн. - I₁×R₂)/ kФн=30,14 (рад/с)

ω₂(I₁)=(Uн. - I₁×R₁)/ kФн=45,21 (рад/с)

ω₃(I₁)=(Uн. - I₁×(Rя+Rдп))/ kФн=52,72 (рад/с)=0, ω=60,27 (рад./c.)