Автоматизировоный электропривод

 

.

 

 

По знайденим точкам для нормального  режиму роботи і режиму холостого ходу будуємо природну характеристику двигуна (рисунок 4.4).

 

Рисунок 4.4 – Природна характеристика двигуна

 

4.3 Розрахунок і побудова  пускової діаграми двигуна

 

Розрахунок ступеней пускового реостату зручно здійснювати  графоаналітичним методом. Побудоване таким чином сімейство пускових реостатних характеристик називається нормальною пусковою діаграмою. Опори r₁,..r_n називаються ступенями пускового реостату. Збільшення кількості ступеней пускового реостату робить пуск більш плавним. Однак, з економічної точки зору для пуску електродвигуна застосовують не більше 2 4 пускових ступеней.

Використовуючи паспортні  дані двигуна і умови його роботи проведемо розрахунок пускових опорів і побудуємо пускову діаграму при пуску двигуна. За даними розрахунками в п. 4.2 будуємо пускову діаграму двигуна (рис. 4.5).

Визначаємо пусковий струм першої ступені  :   

 

.

 

Підбираємо величину мінімального струму перемикання  при якому необхідно замкнути першу ступень опору :

 

;

.

 

Рисунок 4.5 – Побудова пускової діаграми двигуна

 

Знаходимо силу струму І_с, що відповідає навантаженню М_с:

 

.

 

Повний опір якірного кола двигуна визначається за формулою:

 

.

 

Повний опір якірного кола також визначається за формулою:

 

.

 

 

Тоді опір ступеней пускового реостата можна знайти з рис.4.5:

 

;

.

 

Використовуючи отримані результати, знайдемо значення опору  пускового реостату:

 

;

.

 ≈ R₁;

1,89 ≈ 1,83.

 

4.4 Розрахунок режиму  пуску, гальмування і реверсування двигуна

 

Розрахунок кривих перехідного  процесу ω=f(t) та i=f(t) при роботі двигуна за пусковою діаграмою (рис.4.5) для першої ступені пуску виконується за рівняннями:

 

;

.

 

Повний опір кола якоря  для 1-ї ступені пуску визначається за формулою:

 

.

 

Електромеханічна постійна часу для 1-ї ступені пуску визначається за формулою:

 

.

 

Визначаємо частоту  обертання електродвигуна в кінці пуску на 1-й ступені w_с1 з рисунка 4.5

 

;

;

;

;

;

.

 

За формулами отримуємо залежності для розрахунку перехідних процесів 1-ї ступені пуску:

 

;

.

 

Час пуску двигуна  на 1-й ступені визначаємо за формулою:

 

.

 

Розбиваємо час пуску  на одній ступені на 5 ділянок  по 0,0688 с кожна. В кожній з визначених значень часу визначаємо кутову швидкість та споживаний струм електричного двигуна згідно формулам.

Результати  цих розрахунків  заносимо до таблиці 4.2

 

Таблиця 4.2 - Розрахунок кутової швидкості і споживаного струму для 1-ї ступені розгону двигуна

t,c	0	0,0688	0,138	0,206	0,275	0,344
ω, рад/с	0	13,67	25,43	35,31	43,9	51,39
і, А	105,75	92,2	80,55	70,75	62,25	55

 

Розрахунок прямого  перехідного процесу ω=f(t) та i=f(t) при роботі двигуна за пусковою діаграмою (рисунок 4.5) для другої ступені пуску виконується за рівнянням:

 

;

;

;

;

.

 

Таблиця 4.3 - Розрахунок кутової швидкості і споживаного струму на 2-й ступені розгону

t,c	0	0,037	0,075	0,112	0,15	0,187
ω, рад/с	51,39	58,41	64,57	69,7	74,21	78,1
і, А	105,75	92,38	80,63	70,84	62,25	55

 

Розрахунок прямого  перехідного процесу ω=f(t) та i=f(t) при роботі двигуна за пусковою діаграмою (рисунок 4.5) для третьої ступені пуску (вихід на природну характеристику) виконується за рівнянням:

 

;

;

;

;

.

 

Таблиця 4.4 - Розрахунок кутової швидкості і споживаного струму на 3-й ступені розгону (на природній характеристиці)

t,c	0	0,02	0,041	0,061	0,082	0,102	0,25
ω, рад/с	78,1	81,74	85	87,65	90,03	91,96	99,87
і, А	105,75	92,4	80,43	70,69	61,96	54,85	25,82
t,c	0,5	0,75	0,9
ω, рад/с	103,06	103,52	103,6
і, А	14,14	12,43	12,14

 

Криві ω=f(t) і і=f(t) перехідного процесу, побудовані за результатами розрахунків наведені на рисунку 4.6.

 

Рисунок 4.6 – Залежності перехідних процесів від часу

 

Виходячи з режимів роботи підйомної  установки режим динамічного  гальмування розраховується для  наступного режиму роботи двигуна:

 

;

.

 

Повний опір двигуна  при динамічному гальмуванні:

 

.

 

Додатковий опір, який вводиться в коло якоря при  динамічному гальмуванні:

 

.

 

Для визначення перепаду швидкостей ∆w_c при динамічному гальмуванні будуємо характеристику двигуна для цього режиму рисунок 4.7.

Рисунок 4.7 - Характеристика двигуна  при динамічному гальмуванні  для визначення перепаду швидкостей Δω_с.

 

З характеристики динамічного гальмування (рисунок 4.7) знаходимо

Δω_с =11,63 рад/с при І_с=12,14 А.

Електромеханічна постійна часу:

 

.

Час гальмування:

 

.

Для побудови залежностей ω=f(t) і і=f(t) розрахункові формули мають вигляд:

;

.

 

Розбиваємо час гальмування на 12 ділянок. Кожний момент часу визначається згідно формули. Визначаємо кутову швидкість та споживаний струм електро двигуна. Результати вносимо до таблиці.

 

Таблиця 4.5 - Розрахунок кутової швидкості і споживаного струму

t,c	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,01	1,05	1,2
ω	103,6	83,44	66,81	53,09	41,76	32,42	24,72	18,36	13,11	5,6	4,89	3,67	0
і,А	-96	-77,1	-61,47	-48,59	-37,97	-29,2	-22	-16	-11,1	-7	-3,4	-2,22	0

 

Рисунок 4.8 - Графіки залежності частоти обертання та струму від часу динамічного гальмування

 

При реверсуванні двигуна під навантаженням  рівняння для визначення швидкості  ω та величини струму і мають вигляд:

 

;

.

 

Приймаємо початкове  значення допустимого струму при реверсуванні:

 

І_поч= 2,5·І_н = 2,4·48 = 120 А.

 

Для визначення перепаду швидкості Δω_с і величини усталеної швидкості ω_уст будуємо характеристику двигуна в цьому режимі (рисунок 4.8).

 

Рисунок 4.9 – Характеристика двигуна при реверсуванні під навантаженням.

 

Для підйомних пристроїв момент навантаження є активним, тобто зі зміною напрямку обертання знак перепаду швидкості не змінюється.

З побудованих характеристик  знаходимо:

 

Δω_с = 19,37 рад/с;

ω_уст = ω₀ + Δω_с = 107,055 + 19,37 = 126,43 рад/с.

 

Загальний опір якірного кола двигуна при реверсі:

 

;

.

 

Додатковий опір при  реверсі:

 

.

 

Електромеханічна постійна в режимі противмикання:

 

 

Таблиця 4.6 – Розрахунок кутової швидкості і споживаного струму

t, с	0	0,084	0,168	0,252	0,336	0,42	0,504	0,588	0,672	0,756	0,84	1	1,5	2	3,5
ω, рад/с	103,6	81,7	61,9	44	27,8	13,1	-0,19	-12,2	-23,1	-32,9	-41,8	-56,43	-88	-105,2	-126,4
і, А	-120	-107,4	-96,1	-85,8	-76,4	-68	-60,4	-53,5	-47,23	-41,6	-36,5	-28	-10	-1	10,1

 

За даними таблиці 4.6 будуємо характеристики перехідних процесів, які наведені на рисунках 4.10, та 4.11.

Рисунок 4.10 – Залежність ω=f(t).

 

Рисунок 4.11 – Залежність і=f(t).

 

5 ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК

 

5.1 Теоретичні  відомості

 

Ступінь використання двигуна  і припустима тривалість його роботи під навантаженням визначається нагріванням ізоляції двигуна.