Электропривод стола продольно-строгального станка по системе ПЧ-АД

Страницы работы

87 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

прямого хода до пониженной скорости представлены на рисунке 9.3.

w, рад/с

 
 

а)

б)

DP, Вт

 
 

в)

Рисунок 9.3 – Кривые а) , б) , в)  при торможении электропривода со скорости прямого хода до пониженной скорости

6  участок: движение на пониженной скорости:

На данном участке ,  и .

Суммарные потери мощности:

7  участок: торможение до нулевой скорости:

; ; ;

; ;

.

При торможении

< 0 ;  Мдин,0 = Je0 < 0 ;  Dwдин,0 = e0 Тм < 0 ;

w0(t) = w0нач - e0t.

Если  > Мс, торможение будет проходить в два этапа:

Первый этап:  0 £ t £ t0, 0 £ t £ 0,252 с, Mдин,0 = const;

;

;

;

.

При t = t0  , если  >,  то имеем

;

.

Второй этап:   0 £ £ 4Tм =0,0244 с, где t² = t – t0 ; Mдин,0 = var.

;

;

;

.

;

.

Суммарные потери мощности:

Результаты расчёта сведём в таблицу 9.4

Таблица 9.4 - Результаты расчёта кривых , ,  при торможении электропривода с пониженной скорости до нулевой скорости

t, с

, с

Первый этап:  0 £ t £ 0,252 с

1

0

25,90

26,10

47,30

56,40

2

0,01

25,37

25,06

-73,75

93,18

3

0,02

24,43

24,03

-97,24

139,92

4

0,03

23,42

22,99

-101,80

150,49

5

0,04

22,39

21,96

-102,69

152,60

6

0,05

21,35

20,92

-102,86

153,01

7

0,08

18,24

17,81

-102,90

153,11

8

0,11

15,13

14,70

-102,90

153,11

9

0,14

12,03

11,60

-102,90

153,11

10

0,17

8,92

8,49

-102,90

153,11

11

0,2

5,81

5,38

-102,90

153,11

12

0,23

2,70

2,27

-102,90

153,11

13

0,24

1,67

1,24

-102,90

153,11

14

0,25

0,63

0,20

-102,90

153,11

15

0,252

0,42

-0,01

-102,90

153,11

Второй этап:   0 £ t² £ 0,0244 с, где t² = t – t0

16

0,253

0,001

0,33

0,00

-80,19

104,72

17

0,254

0,002

0,25

0,00

-60,91

73,09

18

0,255

0,003

0,19

0,00

-44,55

53,04

19

0,256

0,004

0,13

0,00

-30,66

40,93

20

0,257

0,005

0,08

0,00

-0,40

30,19

Кривые , ,  при торможении электропривода с пониженной скорости до нулевой скорости представлены на рисунке 9.4.

w, рад/с

 
 

а)

б)

DP, Вт

 
 

в)

Рисунок 9.4 – Кривые а) , б) , в)  при торможении электропривода с пониженной скорости до нулевой скорости.

8  участок: разгон до скорости обратного хода

; ; ;

; ;

.

Переходный процесс разбивается на 3 этапа:

Первый этап: М < Мс , w = 0; 0 £ t £ tз ,

М(t) = b×e0 ×t=10086,4 ×t .

Время задержки движения

.

Второй этап:  0 £ t¢ £ t¢0 , 0 £ t¢ £ 1,463 с, где  t¢ = t – tз ;    t¢0 = t0 – tз ;

;

;

;

;

.

При t¢ = t¢0  или t = tз + t¢0 = t0 , если  >,  то имеем

 ;

.

Третий этап:   0 £ t² £ 4Tм =0,0244 с, где t² = t – t0 ;

;

;

;

.

;

.

Суммарные потери мощности:

Результаты расчёта сведём в таблиц 9.5

Таблица 9.5 - Результаты расчёта кривых , ,  при разгоне электропривода до скорости обратного хода

t, с

, с

Первый этап: 0 £ t £ 0,002 с

1

0

0,00

0,00

0,00

381,60

2

0,001

0,00

-0,10

24,72

374,48

3

0,0015

0,00

-0,16

37,08

365,58

4

0,002

0,00

-0,21

49,44

353,12

Второй этап:  0 £ t¢ £ 1,463 с, где  t¢ = t – tз

5

0,003

0,001

-0,01

-0,31

-70,01

440,47

6

0,01

0,008

-0,37

-1,04

-157,03

672,98

7

0,02

0,018

-1,27

-2,07

-189,65

805,61

8

0,03

0,028

-2,28

-3,11

-195,98

834,23

9

0,04

0,038

-3,31

-4,14

-197,20

839,90

10

0,05

0,048

-4,34

-5,18

-197,44

841,00

11

0,1

0,098

-9,52

-10,36

-197,50

841,26

12

0,2

0,198

-19,88

-20,72

-197,50

841,26

13

0,3

0,298

-30,24

-31,08

-197,50

841,26

14

0,4

0,398

-40,60

-41,44

-197,50

841,26

15

0,5

0,498

-50,96

-51,80

-197,50

841,26

16

0,6

0,598

-61,32

-62,16

-197,50

841,26

17

0,7

0,698

-71,68

-72,52

-197,50

841,26

18

0,8

0,798

-82,04

-82,88

-197,50

841,26

19

0,9

0,898

-92,40

-93,24

-197,50

841,26

20

1

0,998

-102,76

-103,60

-197,50

841,26

21

1,1

1,098

-113,12

-113,96

-197,50

841,26

22

1,2

1,198

-123,48

-124,32

-197,50

841,26

23

1,3

1,298

-133,84

-134,68

-197,50

841,26

24

1,465

1,463

-150,94

-151,77

-197,50

841,26

Третий этап:   0 £ t² £ 0,0244 с, где t² = t – t0

25

1,47

0,005

-151,32

-151,80

-113,47

532,25

26

1,475

0,01

-151,48

-151,80

-76,45

450,10

27

1,48

0,015

-151,55

-151,80

-60,14

424,05

28

1,4894

0,0244

-151,59

-151,80

-50,05

411,03

w, рад/с

 
 

а)

б)

DP, Вт

 
 

в)

Рисунок 9.5 - Кривые а) , б) , в)  при разгоне электропривода до скорости обратного хода.

9  участок: движение со скоростью обратного хода:

На данном участке ,  и .

Суммарные потери мощности:

10  участок: торможение до нулевой скорости:

; ; ;

; ;

.

Если  > Мс, торможение будет проходить в два этапа:

Первый этап:  0 £ t £ t0 , 0 £ t £ 1,465 с, Mдин,0 = const;

;

;

;

;

При t = t0  , если  >,  то имеем

;

.

Второй этап:   0 £ £ 4Tм =0,0244 с, где t² = t – t0 ; Mдин,0 = var.

;

;

;

.

;

.

Суммарные потери мощности:

Результаты расчёта сведём в таблицу 9.6.

Таблица 9.6 - Результаты расчёта кривых , ,  при торможении электропривода со скорости обратного хода до нулевой скорости

t, с

, с

Первый этап:  0 £ t £ 1,465 с

1

0

-151,60

-151,80

-47,30

407,90

2

0,01

-151,07

-150,76

73,75

444,68

3

0,02

-150,13

-149,73

97,24

491,42

4

0,03

-149,12

-148,69

101,80

501,99

5

0,04

-148,09

-147,66

102,69

504,10

6

0,05

-147,05

-146,62

102,86

504,51

7

0,1

-141,87

-141,44

102,90

504,61

8

0,2

-131,51

-131,08

102,90

504,61

9

0,3

-121,15

-120,72

102,90

504,61

10

0,4

-110,79

-110,36

102,90

504,61

11

0,5

-100,43

-100,00

102,90

504,61

12

0,6

-90,07

-89,64

102,90

504,61

13

0,7

-79,71

-79,28

102,90

504,61

14

0,8

-69,35

-68,92

102,90

504,61

15

0,9

-58,99

-58,56

102,90

504,61

16

1

-48,63

-48,20

102,90

504,61

17

1,1

-38,27

-37,84

102,90

504,61

18

1,2

-27,91

-27,48

102,90

504,61

19

1,3

-17,55

-17,12

102,90

504,61

20

1,465

-0,46

-0,03

102,90

504,61

Второй этап:   0 £ t² £ 0,0244 с, где t² = t – t0

21

1,466

0,001

-0,33

0,00

80,19

456,22

22

1,467

0,002

-0,25

0,00

60,91

424,59

23

1,468

0,003

-0,19

0,00

44,55

404,54

24

1,469

0,004

-0,13

0,00

30,66

392,43

25

1,47

0,005

-0,08

0,00

0,40

381,69

Кривые , ,  при торможении электропривода со скорости обратного хода до нулевой скорости представлены на рисунке 9.6.

w, рад/с

 
 

а)

б)

DP, Вт

 
 

в)

Рисунок 9.6 - Кривые а) , б) , в)  при торможении электропривода со скорости обратного хода до нулевой скорости.


10 ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

Расчет переходных процессов электродвигателя за цикл и построение кривых М(t) и DR(t) позволяет провести окончательную проверку двигателя по нагреву и перегрузочной способности. Метод средних потерь является общим методом,  поэтому рекомендуется рассчитать средние потери мощности за цикл независимо от системы электропривода

, где

и затем сравнить их с номинальными.

Если условие  выполняется, то средняя температура двигателя не будет превышать допустимую.

Проверку по перегрузочной способности определяют сопоставлением наибольшего электромагнитного момента в кривой М(t) с допустимым кратковременным моментом для данного электродвигателя:

,                                      где ,

– кратность максимального момента, .

Для подсчёта средних потерь мощности разобьём график суммарных потерь мощности на 9 участков. На каждом участке определим , как площадь трапеции на данном участке, а также определим .

1) , ;

;

;

, ;

, ;

;

;

;

;

.

Аналогично рассчитаем остальные восемь участков и результаты расчётов сведём в таблицу 10.1.

Таблица 10.1 – Результаты расчёта средних потерь мощности.

1

0

0,2764

489,76

489,76

0

25,9

135,37

0,178

2

0,2764

0,3264

96,2

96,2

25,9

25,9

4,81

0,035

3

0,3264

0,9608

6760,35

6760,35

25,9

86,8

4288,77

0,509

4

0,9608

3,171

4601,9

4601,9

86,8

86,8

10171,1

1,933

5

3,171

3,8054

2563,94

2563,94

86,8

25,9

1626,56

0,509

6

3,8054

4,1124

153,11

153,11

25,9

0

47,00

0,198

7

4,1124

5,6018

841,26

841,26

0

151,6

1252,97

1,266

8

5,6018

5,9218

991,1

991,1

151,6

151,6

317,15

0,318

9

5,9218

7,3918

504,61

504,61

151,6

0

741,78

1,249

Сумма

18585,5

6,195

;

;

.

Следовательно, средняя температура двигателя не будет превышать допустимую температуру.

Наибольший электромагнитный момента в кривой М(t) равен .

;

.

Выбранный двигатель удовлетворяет условию перегрузки.


11 РАСЧЁТ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА И ЦИКЛОВОГО КПД ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Потребляемую электромагнитную энергию за цикл работы механизма будем рассчитывать по формуле

.

Полную механическую энергию, затраченную на выполнение работы электродвигателем, тоже будет считать, как это принято, положительной

.

Для системы ПЧ – АД при  выражение для расчета потребляемой А1 и затраченной  А2 энергии за цикл:

,

,

Цикловой к.п.д. электродвигателя, как коэффициент использования электроэнергии, представляет собой отношение

.

Для нахождения потребляемой электромагнитной энергии , полной механической энергии , потребляемой А1 и затраченной  А2 энергии построим графики: электромагнитной мощности за цикл,  механической мощности за цикл и график  за цикл, а затем разобьем их на правильные фигуры и найдём их площади.

Для построения графиков электромагнитной мощности за цикл,  механической мощности за цикл и графика  за цикл воспользуемся данными из пункта 9. Для удобства сведём их в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 – Расчётные данные для построения электромагнитной мощности за цикл,  механической мощности за цикл и графика за цикл.

t, c

1

0

0

0

0

0

0

0

2

0,001

0,00

0,10

24,72

611,03

2,56

0,00

3

0,0015

0,00

0,16

37,08

1374,82

5,76

0,00

4

0,002

0,00

0,21

49,44

2444,12

10,24

0,00

5

0,003

0,01

0,31

70,01

4901,48

21,76

0,58

6

0,01

0,37

1,04

157,03

24659,29

162,69

57,87

7

0,03

1,27

2,07

189,65

35965,23

392,94

240,42

8

0,05

2,28

3,11

195,98

38406,31

609,09

446,27

9

0,07

3,31

4,14

197,20

38889,43

817,21

652,36

10

0,09

4,34

5,18

197,44

38983,56

1022,75

857,50

11

0,11

7,45

8,29

197,50

39006,08

1636,88

1471,53

12

0,13

10,56

11,40

197,50

39006,25

2250,71

2085,36

13

0,15

13,67

14,50

197,50

39006,25

2864,54

2699,19

14

0,17

16,77

17,61

197,50

39006,25

3478,37

3313,02

15

0,19

19,88

20,72

197,50

39006,25

4092,20

3926,85

16

0,21

22,99

23,83

197,50

39006,25

4706,03

4540,68

17

0,23

24,03

24,86

197,50

39006,25

4910,64

4745,29

18

0,25

25,06

25,90

197,50

39006,25

5115,25

4949,90

19

0,252

25,27

26,11

197,50

39006,25

5156,17

4990,83

20

0,257

25,62

26,10

113,47

12876,47

2961,69

2907,49

21

0,262

25,78

26,10

76,45

5845,35

1995,47

1970,83

22

0,267

25,85

26,10

60,14

3617,42

1569,78

1554,51

23

0,2764

25,89

26,10

50,05

2505,10

1306,33

1295,74

24

0,277

25,90

26,10

47,30

2237,29

1234,53

1225,07

25

0,3264

25,90

26,10

47,30

2237,29

1234,53

1225,07

26

0,3264

25,90

26,10

47,30

2237,29

1234,53

1225,07

27

0,3364

24,57

27,14

613,44

376308,18

16646,30

15070,17

28

0,3464

25,14

28,17

723,33

523208,40

20377,69

18186,56

29

0,3564

26,09

29,21

744,66

554521,89

21750,10

19427,87

30

0,3664

27,11

30,24

748,80

560705,53

22646,79

20298,67

31

0,3764

28,14

31,28

749,61

561909,79

23447,69

21094,53

32

0,4264

33,32

36,46

749,80

562199,96

27337,71

24983,33

33

0,5264

43,68

46,82

749,80

562200,04

35105,64

32751,26

34

0,6264

54,04

57,18

749,80

562200,04

42873,56

40519,19

35

0,7264

64,40

67,54

749,80

562200,04

50641,49

48287,12

36

0,8264

74,76

77,90

749,80

562200,04

58409,42

56055,05

37

0,9364

86,16

89,30

749,80

562200,04

66954,14

64599,77

38

0,9414

86,52

89,30

665,77

443255,72

59453,67

57604,43

39

0,9464

86,68

89,30

628,75

395332,74

56147,81

54499,04

40

0,9514

86,75

89,30

612,44

375088,83

54691,33

53127,23

41

0,9608

86,79

89,30

602,35

362826,74

53789,95

52277,12

42

0,961

86,80

89,30

599,60

359520,16

53544,28

52045,28

43

3,171

86,80

89,30

599,60

359520,16

53544,28

52045,28

44

3,171

86,79

89,30

599,60

359520,16

53544,28

52039,28

Продолжение таблицы 11.1

t, c

45

3,181

86,26

88,26

478,55

229014,81

42239,17

41280,97

46

3,191

85,32

87,23

455,06

207078,86

39693,90

38827,59

47

3,201

84,31

86,19

450,50

202948,89

38829,37

37980,35

48

3,211

83,28

85,16

449,61

202152,05

38287,26

37441,59

49

3,221

82,24

84,12

449,44

201997,56

37807,01

36961,98

50

3,271

77,06

78,94

449,40

201960,37

35475,64

34630,76

51

3,371

66,70

68,58

449,40

201960,36

30819,85

29974,98

52

3,471

56,34

58,22

449,40

201960,36

26164,07

25319,20

53

3,571

45,98

47,86

449,40

201960,36

21508,28

20663,41

54

3,671

35,62

37,50

449,40

201960,36

16852,50

16007,63

55

3,781

24,22

26,10

449,40

201960,36

11731,14

10886,27

56

3,786

25,16

26,10

224,46

50380,34

5858,29

5647,27

57

3,791

25,57

26,10

125,35

15712,76

3271,65

3205,70

58

3,796

25,76

26,10

81,69

6672,80

2132,04

2103,96

59

3,8054

25,87

26,10

54,66

2988,23

1426,75

1414,13

60

3,806

25,90

26,10

47,30

2237,29

1234,53

1225,07

61

3,8554

25,90

26,10

47,30

2237,29

1234,53

1225,07

62

3,8554

25,90

26,10

47,30

2237,29

1234,53

1225,07

63

3,8654

25,37

25,06

-73,75

5438,34

1848,35

1871,04

64

3,8754

24,43

24,03

-97,24

9455,78

2336,50

2376,01

65

3,8854

23,42

22,99

-101,80

10363,55

2340,62

2383,93

66

3,8954

22,39

21,96

-102,69

10544,57

2254,59

2298,65

67

3,9054

21,35

20,92

-102,86

10579,89

2151,80

2196,01

68

3,9354

18,24

17,81

-102,90

10588,35

1832,85

1877,10

69

3,9654

15,13

14,70

-102,90

10588,41

1513,04

1557,29

70

3,9954

12,03

11,60

-102,90

10588,41

1193,23

1237,48

71

4,0254

8,92

8,49

-102,90

10588,41

873,42

917,66

72

4,0554

5,81

5,38

-102,90

10588,41

553,60

597,85

73

4,0854

2,70

2,27

-102,90

10588,41

233,79

278,04

74

4,0954

1,67

1,24

-102,90

10588,41

127,18

171,43

75

4,1054

0,63

0,20

-102,90

10588,41

20,58

64,83

76

4,1074

0,42

-0,01

-102,90

10588,41

0,74

43,51

77

4,1084

0,33

0,00

-80,19

6430,34

0,00

26,84

78

4,1094

0,25

0,00

-60,91

3710,36

0,00

15,47

79

4,1104

0,19

0,00

-44,55

1984,77

0,00

8,25

80

4,1114

0,13

0,00

-30,66

940,20

0,00

3,89

81

4,1124

0,08

0,00

-0,40

0,16

0,00

0,03

82

4,1124

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

83

4,1134

0,00

-0,10

24,72

611,03

2,56

0,00

84

4,1139

0,00

-0,16

37,08

1374,82

5,76

0,00

85

4,1144

0,00

-0,21

49,44

2444,12

10,24

0,00

86

4,1154

-0,01

-0,31

-70,01

4901,48

21,76

0,58

87

4,1224

-0,37

-1,04

-157,03

24659,29

162,69

57,87

88

4,1324

-1,27

-2,07

-189,65

35965,23

392,94

240,42

89

4,1424

-2,28

-3,11

-195,98

38406,31

609,09

446,27

90

4,1524

-3,31

-4,14

-197,20

38889,43

817,21

652,36

Продолжение таблицы 11.1

t, c

91

4,1624

-4,34

-5,18

-197,44

38983,56

1022,75

857,50

92

4,2124

-9,52

-10,36

-197,50

39006,24

2046,10

1880,75

93

4,3124

-19,88

-20,72

-197,50

39006,25

4092,20

3926,85

94

4,4124

-30,24

-31,08

-197,50

39006,25

6138,30

5972,95

95

4,5124

-40,60

-41,44

-197,50

39006,25

8184,40

8019,05

96

4,6124

-50,96

-51,80

-197,50

39006,25

10230,50

10065,15

97

4,7124

-61,32

-62,16

-197,50

39006,25

12276,60

12111,25

98

4,8124

-71,68

-72,52

-197,50

39006,25

14322,70

14157,35

99

4,9124

-82,04

-82,88

-197,50

39006,25

16368,80

16203,45

100

5,0124

-92,40

-93,24

-197,50

39006,25

18414,90

18249,55

101

5,1124

-102,76

-103,60

-197,50

39006,25

20461,00

20295,65

102

5,2124

-113,12

-113,96

-197,50

39006,25

22507,10

22341,75

103

5,3124

-123,48

-124,32

-197,50

39006,25

24553,20

24387,85

104

5,4124

-133,84

-134,68

-197,50

39006,25

26599,30

26433,95

105

5,5774

-150,94

-151,77

-197,50

39006,25

29975,37

29810,02

106

5,5824

-151,32

-151,80

-113,47

12876,47

17225,43

17171,24

107

5,5874

-151,48

-151,80

-76,45

5845,35

11605,86

11581,22

108

5,5924

-151,55

-151,80

-60,14

3617,42

9130,00

9114,74

109

5,6018

-151,59

-151,80

-50,05

2505,10

7597,74

7587,16

110

5,602

-151,60

-151,80

-47,30

2237,29

7180,14

7170,68

111

5,9218

-151,60

-151,80

-47,30

2237,29

7180,14

7170,68

112

5,9218

-151,60

-151,80

-47,30

2237,29

7180,14

7170,68

113

5,9318

-151,07

-150,76

73,75

5438,34

11118,10

11140,80

114

5,9418

-150,13

-149,73

97,24

9455,78

14559,67

14599,18

115

5,9518

-149,12

-148,69

101,80

10363,55

15137,07

15180,38

116

5,9618

-148,09

-147,66

102,69

10544,57

15162,32

15206,38

117

5,9718

-147,05

-146,62

102,86

10579,89

15081,13

15125,34

118

6,0218

-141,87

-141,44

102,90

10588,41

14554,17

14598,42

119

6,1218

-131,51

-131,08

102,90

10588,41

13488,13

13532,38

120

6,2218

-121,15

-120,72

102,90

10588,41

12422,09

12466,34

121

6,3218

-110,79

-110,36

102,90

10588,41

11356,04

11400,29

122

6,4218

-100,43

-100,00

102,90

10588,41

10290,00

10334,25

123

6,5218

-90,07

-89,64

102,90

10588,41

9223,96

9268,20

124

6,6218

-79,71

-79,28

102,90

10588,41

8157,91

8202,16

125

6,7218

-69,35

-68,92

102,90

10588,41

7091,87

7136,12

126

6,8218

-58,99

-58,56

102,90

10588,41

6025,82

6070,07

127

6,9218

-48,63

-48,20

102,90

10588,41

4959,78

5004,03

128

7,0218

-38,27

-37,84

102,90

10588,41

3893,74

3937,98

129

7,1218

-27,91

-27,48

102,90

10588,41

2827,69

2871,94

130

7,2218

-17,55

-17,12

102,90

10588,41

1761,65

1805,90

131

7,3868

-0,46

-0,03

102,90

10588,41

2,68

46,92

132

7,3878

-0,33

0,00

80,19

6430,34

0,00

26,84

133

7,3888

-0,25

0,00

60,91

3710,36

0,00

15,47

134

7,3898

-0,19

0,00

44,55

1984,77

0,00

8,25

135

7,3908

-0,13

0,00

30,66

940,20

0,00

3,89

136

7,3918

-0,08

0,00

0,40

0,16

0,00

0,03

Графики электромагнитной мощности за цикл,  механической мощности за цикл и график  за цикл представлены на рисунках 11.1, 11.2, 11.3 соответственно.

Для подсчёта электромагнитной энергии  разобьём график электромагнитной мощности за цикл на 8 участков (рисунок 11.1). Сумма площадей разбитых участков и есть . Таким образом:

, где  - площадь i-ого участка.

Рассчитаем площадь на первом участке.

1) , ;

, ;

;

;

Аналогично рассчитаем остальные 7 участков и результаты расчётов

Похожие материалы

Информация о работе