Исходные данные для проектирования электропривода. Описание рабо- чей машины

 

Число параллельных ветвей: 2а=2. Число полюсов: 2р=4.

Двигатель серии  ПБСТ62 выполняется с независимым возбуждением и он предназначен для работы в широко регулируемых приводах с диапазоном регулирования 1:2000  и выполняется со встроенным тахогенератором типа ТС – 1М.

Двигатель допускает перегрузку по току до 4I_ном в течении 10 секунд при номинальном возбуждении. Момент при этом должен быть не менее 3МНОМ при 1000 об/мин.

Двигатели – реверсивные. Допустимое число реверсов в час – не более 400 при условии, что среднеквадратичный ток якоря не превышает номинального.

Двигатель допускает  регулирование скорости вращения вверх  от номинальной. Частота вращения не должна превышать  3600 об/мин.

Двигатель допускает  работу с малыми скоростями вращения (0,5-1,5 об/мин) при номинальном возбуждении и моменте.

Таблица 5 - Основные данные тахогенератора типа ТС-1М

Наименование показателя	числовое значение	Размерность
Мощность номинальная, Рном	5	Вт
Номинальное напряжение якоря, Uном	100	Вольт
Частота вращения, nном	3000	об/мин
Тип возбуждения	постоянные магниты	-

 

4.2 Выбор редуктора

 

Передаточное число редуктора  определяется по формуле:

,

где Vуст – наибольшая скорость исполнительного органа рабочей машины, м/с.

.

Принимается в соответствии с ГОСТ передаточное число: i=12,5.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

Выбирается редуктор цилиндрический двухступенчатый узкий горизонтальный общего назначения марки Ц2У-100. Редуктор предназначен для применения в макроклиматических районах с умеренным климатом.

Редуктор допускает кратковременные  перегрузки в 2,2 раза превышающие устанавливаемые стандартом нагрузки, возникающие при пусках и остановах двигателя.

 

Таблица 6 - Паспортные данные для редуктора Ц2У-100-12,5-23ЦУ2

Межосевое расстояние, мм	тихоходной ступени	быстроходной ступени
	100	80
Номинальный крутящий момент на тихоходном валу, Нм	500
Номинальная радиальная нагрузка на выходном валу, Н	тихоходном	быстроходном
	2000	125
Передаточное число i	12,5
КПД ,%	97
Масса не более,  кг	35

 

 

 

5 Расчёт приведённых статических моментов и моментов инерции системы: электропривод - рабочая машина

 

5.1 Расчёт приведённых статических  моментов

 

Если привод работает в  двигательном режиме, то статические  моменты рабочей машины приводятся к валу двигателя по формуле:

,

где М_рм   - статические момент рабочей машины, H∙м;

      i - передаточное число;

      h - суммарные КПД механизма.

.

.

Если привод работает в генераторном режиме:

.

 

5.2 Расчёт приведённых моментов инерции

                    

При приведении моментов инерции к валу двигателя исходят из равенства запасов кинетической энергии в реальной и эквивалентной системах.

Суммарный приведенный момент инерции системы может быть рассчитан по формуле:

,

где a =1,3 - коэффициент, учитывающий приведение моментов инерции отдельных элементов электропривода: муфт, шкивов, редуктора и т. д.;

      J_дв - момент инерции двигателя, кг∙м².

       J_i - момент инерции исполнительного органа привода, находящегося во вращательном движении, кг∙м²;

      m_k - масса поступательно движущихся элементов привода, кг;

      ρ – радиус приведения, м.

Момент инерции определяется по формуле:

.

.

Радиус определяется по формуле:

.

.

Результаты расчета приведённых моментов статической нагрузки и моментов инерции сводят в таблицу 7.

 

Таблица 7 - Результаты расчёта

Рассчитываемый параметр	Результат расчёта при движении механизма
	с грузом	без груза
Приведенный момент статической нагрузки,  Н∙м
Приведенный момент инерции, кг∙м2
Приведенный  динамический момент при пуске,  Н∙м
Приведенный динамический момент при торможении,  Н∙м

 

    Рисунок Р.4 - Диаграмма приведённых моментов

 

 

 

 

 

6 Предварительная проверка двигателя по нагреву

 

Предварительная проверка производится методом эквивалентного момента из условия:

,

где М_экв – эквивалентный момент, при работе с которым в двигателе выделяется такое же количество тепла, что и при переменном графике нагрузки, Н∙м;

      М_доп – допустимый момент для выбранного двигателя, Н∙м.

.

.

Н∙м.

Проверка условия:

Предварительная проверка двигателя  по нагреву проходит.

 

 

 

 

7 Разработка разомкнутой системы электропривода

 

7.1 Построение пусковой  диаграммы

 

Данные для построения пусковой диаграммы:

 ,

где R_яц – сопротивление якорной цепи, Ом.

где =1,54 - температурный коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления при нагреве для двигателей типа ПБСТ 4,5 и 6 габаритов.

.

.

Угловая скорость холостого хода двигателя определяется по формуле:

рад/с.

7.1.1 Построение естественной характеристики.

Уравнение естественной характеристики имеет вид:

.

рад/с.

Расчётное значение момента короткого замыкания:

,

где - жёсткость естественной механической характеристики двигателя, Н∙м∙с.

Жёсткость определяется по формуле:

.

7.1.2 Построение искусственных характеристик.

Установившаяся скорость двигателя

с грузом:

;

без груза:

Уравнение искусственной характеристики при движении с грузом при Н∙м, примет вид:

.

,

где - коэффициент наклона соответствующей механической характеристики.

.

.

Уравнение искусственной характеристики

Момент короткого замыкания при данном коэффициенте наклона:

Уравнение искусственной характеристики при движении без груза при  Н∙м и :

.

.

.

.

Уравнение искусственной характеристики примет вид:

Момент короткого замыкания  при данном коэффициенте наклона:

Момент короткого замыкания механической характеристики при движении без груза превышает момент короткого замыкания естественной характеристики двигателя. Жёсткость будет выше жёсткости естественной характеристики, что невозможно при реостатном регулировании. Поэтому движение без груза производится на естественной характеристике. Скорость w_С2 равна при М_С2=6,14 Н∙м:

.

Скорость w_С2 входит в 5% отклонение скорости от заданного значения.

Первая и вторая искусственные характеристики строятся с учетом диапазона регулирования (Д=5,5)

с грузом:  Н∙м        рад/с;

без груза:  Н∙м      рад/с.

Уравнение минимальной искусственной характеристики при движении с грузом при Н∙м и :

.

.

.

.

Уравнение искусственной характеристики примет вид:

Момент короткого замыкания  при данном коэффициенте наклона:

Уравнение минимальной искусственной  характеристики при движении без  груза при  Н∙м и :

.

.

.

.

Уравнение искусственной характеристики примет вид:

Момент короткого замыкания  при данном коэффициенте наклона:

7.1.3 Построение дополнительных пусковых искусственных характеристик.

Принимается: – относительный максимальный пусковой момент, z = 3 - число ступеней. Дополнительные данные для построения:

 

Рисунок Р.5 - Пусковая диаграмма разомкнутой  системы

 

7.2 Расчёт пусковых сопротивлений

 

Сопротивления ступеней определяются по формуле:

,

где U – напряжение сети, U=220 В;

     М_кз- моменты короткого замыкания для соответствующих ступеней механических характеристик, определяются из рисунка Р.5, H∙м.

Результаты расчета сопротивлений сводят в таблицу 8.

 

Таблица 8 - Расчет пусковых сопротивлений

Номер характеристики	Добавочное сопротивление, Ом	Сопротивление ступени, Ом
1		56,907
2		25,254
3		6,737
4		3,271
5		1,961
6		1,175