Статистические характеристики электропривода

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1.1 Расчет механических характеристик

1.1.1 Расчет естественной механической характеристики

Для расчета естественной механической характеристики при скольженьях s<s_К можно воспользоваться формулой Клосса:

Нм.

.

Изменение скорости

В области скольжений удовлетворительные результаты дает формула К.А. Чекунова

1.1.2 Расчет искусственных механических характеристик

1. При частотном управлении по закону момент, критический момент и критическое абсолютное скольжение рассчитываются по формулам, Н?м

где М_К - критический момент, зависящий от закона частотного управления; s_АК - критическое значение параметра абсолютного скольжения, зависящее от закона частотного управления; - относительная частота;

2.Для данных частот находим относительные частоты



Относительная частота при номинальной скорости движения тали

Относительная частота при пониженной скорости движения тали

,

,

,

,

,

,

,

Нм.

3. Искусственные механические характеристики электродвигателя

При =1

При =0,143

Рис.7.1 Механические характеристики электродвигателя

a - естественная характеристика; b - искусственная характеристика при , c - искусственная характеристика при

1.2 Расчет электромеханических характеристик

1.2.1 Расчет естественной электромеханической характеристики

Для расчета естественной электромеханической характеристики воспользуемся формулами



1.2.2 Расчет искусственных электромеханических характеристик

Для расчета искусственных электромеханических характеристик воспользуемся формулами при частотном управлении по закону

При =1



При =0.078

Рис.7.2 Электромеханические характеристики электродвигателя

a - естественная характеристика; b - искусственная характеристика при ; c - искусственная характеристика при

1.3 Расчет зависимости U=f(?,s_A)

Для каждого значения ?, чтобы поддерживался принятый закон частотного управления , необходимо к статору двигателя подводить напряжение

При номинальной скорости движения тали

;

.

При пониженной скорости движения тали;

.

При номинальной скорости движения тали

При пониженной скорости движения тали;

Напряжение, подводимое к статору двигателя при номинальной скорости движения тали

Напряжение, подводимое к статору двигателя при пониженной скорости движения тали

Рис.7.3.1 Зависимость U=f(?,s_A) при



Рис.7.3.2 Зависимость U=f(?,s_A) при

2. ВЫБОР РЕГУЛИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Регулирование скорости в асинхронном электродвигателе осуществляется с помощью частоты. Из справочника фирмы Mitshubishi выбираем частотный преобразователь серии FR-A 540 EC со следующими характеристиками:

P_преобр = 0,37 кВт;

I_вхн =23 А;

I_выхн =29 А;

U = (3-х фазное 380-480 В, -15%,+10%;

f = 50/60 Гц;

Габариты: 250*400*190 (мм);

Масса - 13 кг.

FR-A540 Диапазон мощностей: от 0.4 до 55 кВт.

Привод оснащен самым совершенным на сегодняшний день алгоритмом векторного управления с функцией автоматической настройки и коррекцией параметров двигателя при нагреве. Алгоритмы управления обрабатываются 64-битным процессором RISC-архитектуры, что обеспечивает потрясающие технические характеристики: диапазон регулирования без обратной связи - 1:120, а с обратной связью - 1:1000 при точности поддержания скорости до 0.02%. FR-A540 способен длительно обеспечивать номин. момент на невращающемся валу двигателя.

3. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ И ПОСТРОЕНИЕ

В проекте переходные процессы рассчитываются за цикл нагрузочной диаграммы. В системе ПЧ-АД имеет место плавное изменение управляющего воздействия. При плавном изменении управляющего воздействия можно не учитывать электромагнитные явления и переходный процесс рассчитывать как механический.

Угловая скорость задается по закону

где ?₀ - заданное угловое ускорение (замедление);

- заданная скорость при t=0.

Скорость двигателя в этом случае будет определяться выражением

где - статическое падение скорости

? - модуль жесткости механической характеристики

Т_М - электромеханическая постоянная времени электропривода

J - суммарный момент инерции электропривода;

?_НАЧ - начальная угловая скорость двигателя;

Электромагнитный момент двигателя

где М_НАЧ - начальное значение электромагнитного момента двигателя.

Потери мощности двигателя :

P = P_пост + P_пер = P_ст + P_мх + P_пер , (9.1.9)

P_пер = P_{пер 1} + P_{пер 2} = М(t)(t)(1+R₁/R^'₂), (9.1.10)

(t) = ₀(t)- (t),

P_ст = P_ст.ном^1,3 ,

P_мх = P_мх.ном ²

При =1 При =0,143

P_ст =11,473Вт , P_ст = 0,92 Вт ,

P_мх =21,513 Вт, P_мх = 0,44Вт

P_пер =33+М(t)(t)2,133, P_пер =1,36+М(t)(t)2,133,

3.1 Расчет переходный процессов электропривода при пуске и торможении с грузом

Н?м?с/рад;

рад/с;

с;

рад/с.

Время разгона по характеристике, соответствующей номинальной частоте:

с.

Время задержки движения :

c .

Время перехода на пониженную скорость:

с.

Время остановки:

с.

Пуск.

1.На интервале t_з t 0 ;

0,44 t 0

2.На интервале t₀ t t_з ;

3,73 t 0,44 ;

где t' = t - t_з ,



3.На интервале t₀ + 3T_м t t₀ ;

4,165 t 3,73 ;

где t'' = t- t₀ .

Торможение. До пониженной скорости.

4.На интервале t_пон t 0 ,

где с.

5.На интервале t_пон + 3T_м t' t_пон ;

где t'=t- t_пон



6.Работа на пониженной скорости

на интервале t₁₂ t''' t_пон + 3T_м ;

t_пон1=1 c. , где t'''=t - t_пон + 3T_м ; t₁₂= t_пон + 3T_м+t_пон1

7.Торможение до нуля.

На интервале t₁₂+ t_ост t' t₁₂

где t'=t - t₁₂

Таблица 5 Переходной процесс пуска с грузом

t, c	, рад/с	M, Н?м	P(t)
Первый участок
0	0	0	33
0.1	0	0.9828	38.8864
0.2	0	1.9656	56.5458
0.3	0	2.9484	85.9780
0.4	0	3.9312	127.1831
0.44	0	4.3243	146.9616
Второй участок
0.44	0	4.3520	148.3854
0.8400	7.4143	5.6876	230.1118
1.2400	18.4044	5.7723	236.0245
1.6400	29.6210	5.7776	236.4022
2.0400	40.8521	5.7780	236.4261
2.4400	52.0840	5.7780	236.4277
2.8400	63.3160	5.7780	236.4278
3.2400	74.5480	5.7780	236.4277
3.6400	85.7800	5.7780	236.4278
3.7300	88.3072	5.7780	236.4278
Третий участок
3.7300	88.2140	5.7780	236.4278
3.8300	90.2449	5.0675	189.4612
3.9300	91.2639	4.7110	168.2148
4.0300	91.7751	4.5321	158.1384
4.1300	92.0317	4.4424	153.2295
4.1650	92.0871	4.4230	152.1823



Рис.9.1.1 Зависимость при пуске

Рис.9.1.2 Зависимость при пуске



Рис.9.1.3 Зависимость P(t) при пуске

Таблица 6 Переходной процесс торможения с грузом

t, c	, рад/с	M, Н?м	P(t)
Первый участок
0	92.2900	4.3520	148.3854
0.3000	87.4271	3.1061	91.7595
0.6000	79.4530	2.9488	85.9531
0.9000	71.0858	2.9289	85.2412
1.2000	62.6690	2.9264	85.1516
1.5000	54.2459	2.9260	85.1403
1.8000	45.8220	2.9260	85.1388
2.1000	37.3980	2.9260	85.1387
2.4000	28.9740	2.9260	85.1386
2.7000	20.5500	2.9260	85.1386
3	12.1260	2.9260	85.1386
3.2000	6.5100	2.9260	85.1386
Второй участок
3.2000	6.6060	2.9260	85.1386
3.3000	4.5751	3.6365	113.5520
3.4000	3.5561	3.9930	130.1275
3.5000	3.0449	4.1719	139.0281
3.6000	2.7883	4.2616	143.6409
3.6350	2.7329	4.2810	144.6500
Третий участок
3.6350	2.5300	4.3520	99.8321
4.0700	2.5300	4.3520	99.8321
Четвертый участок
4.0700	2.5300	4.3520	99.8321
4.1200	2.3148	3.9361	82.1258
4.1700	1.7529	3.6415	67.4637
4.2200	0.9453	3.4328	54.9232
4.2680	0.0058	3.2900	44.2384

Рис.9.1.4 Зависимость при торможении



Рис.9.1.5 Зависимость при торможении

Рис.9.1.6 Зависимость P(t) при торможении

3.2 Расчет переходный процессов электропривода при пуске и торможении без груза

Н?м?с/рад;

рад/с;

с;

рад/с.

Время разгона по характеристике, соответствующей номинальной частоте:

с.

Время задержки движения :

c .

Пуск.

1.На интервале t_з t 0 ;

0,136 t 0

2.На интервале t₀ t t_з ;

3,73 t 0,136 ;

где t' = t - t_з ,

3.На интервале

t₀ + 3T_м t t₀ ;

3,85 t 3,73 ;

где t'' = t- t₀ .

Торможение до пониженной скорости.

4.На интервале

t_пон t 0 ,

где t_пон = 3,2 с.

5.На интервале

t_пон + 3T_м t' t_пон ;

t'=t- t_пон

6.Работа на пониженной скорости

на интервале

t₁₂ t''' t_пон + 3T_м ;

t_пон1=1 c. , где t'''=t - t_пон + 3T_м ; t₁₂= t_пон + 3T_м+t_пон1



7.Торможение до нуля.

На интервале

t₁₂+ t_ост t' t₁₂

где t'=t - t₁₂

Таблица 7 Переходной процесс пуска без груза

t, c	, рад/с	M, Н?м	P(t)
Первый участок
0	0	0	-33
0.0500	0	-0.4914	-34.4716
0.1000	0	-0.9828	-38.8864
0.1360	0	-1.3366	-43.8876
Второй участок
0.1360	0	-1.3400	-43.9413
0.5360	-10.0971	-1.7370	-51.3876
0.9360	-21.3290	-1.7370	-51.3880
1.3360	-32.5610	-1.7370	-51.3880
1.7360	-43.7930	-1.7370	-51.3880
2.1360	-55.0250	-1.7370	-51.3880
2.5360	-66.2570	-1.7370	-51.3880
2.9360	-77.4890	-1.7370	-51.3880
3.3360	-88.7210	-1.7370	-51.3880
3.7300	-99.7845	-1.7370	-51.3880
Третий участок
3.7300	-99.7570	-1.7370	-51.3880
3.7600	-100.3559	-1.5275	-47.2193
3.7900	-100.6387	-1.4286	-45.4363
3.8200	-100.7724	-1.3818	-44.6355
3.8500	-100.8355	-1.3598	-44.2665

Рис.9.2.1 Зависимость при пуске



Рис.9.2.2 Зависимость при пуске

Рис.9.2.3 Зависимость P(t) при пуске

Таблица 8 Переходной процесс торможения без груза

t, c	, рад/с	M, Н?м	P(t)
Первый участок
0	-100.8920	-1.3400	-43.9413
0.3000	-93.6024	-0.9432	-38.4193
0.6000	-85.1790	-0.9430	-38.4168
0.9000	-76.7550	-0.9430	-38.4168
1.2000	-68.3310	-0.9430	-38.4168
1.5000	-59.9070	-0.9430	-38.4168
1.8000	-51.4830	-0.9430	-38.4168
2.1000	-43.0590	-0.9430	-38.4168
2.4000	-34.6350	-0.9430	-38.4168
2.7000	-26.2110	-0.9430	-38.4168
3	-17.7870	-0.9430	-38.4168
3.2000	-12.1710	-0.9430	-38.4168
Второй участок
3.2000	-12.2670	-0.9430	-38.4168
3.2500	-11.4572	-1.2263	-42.1620
3.3000	-11.2252	-1.3074	-43.4154
3.3200	-11.1885	-1.3202	-43.6207
Третий участок
3.3200	-10.3960	-1.5970	-16.9068
3.4400	-10.3960	-1.5970	-16.9068
Четвертый участок
3.4400	-10.3960	-1.5970	-16.9068
3.5400	-8.6298	-1.2326	-10.6202
3.6400	-5.9074	-1.2027	-10.1761
3.7400	-3.1064	-1.2002	-10.1401
3.8400	-0.2989	-1.2000	-10.1371
3.8500	-0.0182	-1.2000	-10.1371



Рис.9.2.4 Зависимость при торможении

Рис.9.2.5 Зависимость при торможении



Рис.9.2.6 Зависимость P(t) при торможении

4. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

Исходя из полученных кривых переходных процессов необходимо окончательно проверить двигатель по нагреву и перегрузочной способности. Оценив полученные кривые необходимо найти эквивалентный момент за цикл работы механизма, поэтому мы можем каждую кривую разбить на несколько простейших с целью нахождения общей площади кривой момента за цикл работы. Подробное описание данных вычислений опустим из-за достаточной громоздкости вычислений, поэтому в итоге запишем окончательное выражение для эквивалентного момента.

Эквивалентный момент электродвигателя за время работы

Нм.

Пересчитаем этот момент на ПВ=100%



Нм.

Двигатель будет удовлетворять условиям нагрева, если выполняется условие

Нм;

Условие выполняется, значит двигатель проходит по нагреву.

Двигатель проходит по перегрузочной способности, если выполняется условие

где М_МАХ - максимальный момент (находится из расчетов переходных процессов), Нм;

Нм.

- перегрузочная способность при данном частотном управлении.

М_МАХ=5,78 Нм.

Условие выполняется.

5. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ, РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ И ЦИКЛОВОГО КПД

Потери энергии при линейном задании скорости

1) от потерь в стали

а) в переходном процессе

(11.1)

б) в установившемся режиме

(11.2)

2) от механических потерь

а) в переходном процессе

(11.3)

б) в установившемся режиме

(11.4)

3) от переменных потерь мощности

а) в переходном процессе

(11.5)

где

(11.6)

(11.7)

(11.8)

б) в установившемся режиме

(11.9)

Полная механическая энергия за цикл

(11.10)

где - механическая энергия на i-ом интервале переходного процесса - механическая энергия на j-ом интервале установившегося режима

(11.11)

(11.12)

(11.13)

(11.14)

Цикловой КПД электропривода

(11.15)

где - механические потери на валу электродвигателя за цикл

- потребляемая за цикл энергия

Средние потери за цикл

(11.16)

где ,

Разгон при перемещении тали с грузом

Торможение тали с грузом

Движение на пониженной скорости

Торможение до нуля

Разгон при перемещении тали без груза

Торможение тали без груза

Движение на пониженной скорости

Торможение до нуля

Цикловой КПД

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

электродвигатель таль скорость статор

В данном курсовом проекте был рассчитан электропривод передвижения тали по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель.

Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям необходимым для нормальной работы.

Для расчетов характеристик и переходных процессов был использован компьтерный пакет MATLAB 6.1.

ЛИТЕРАТУРА

Фираго Б.И. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода. Мн.: БГПА, 1993.-127 с.

2. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1985.- 560 с.

Размещено на Allbest.ru