Электротехника \ Теория электропривода

Электропривод стола продольно-строгального станка по системе ПЧ-АД

Страницы работы

87 страниц (Word-файл)

Скачать 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 ; М_дин,0 = Je₀ < 0 ; Dw_дин,0 = e₀ Т_м< 0 ;

w₀(t) = w_0нач - e₀t.

Если > М_с, торможение будет проходить в два этапа:

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

;

При t = t₀ , если >, то имеем

;

Второй этап: 0 £ £ 4T_м =0,0244 с, где t² = t – t₀ ; M_дин,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 < М_с , w = 0; 0 £ t £ t_з ,

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 – t_з ; t¢₀ = t₀ – t_з ;

;

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

;

Третий этап: 0 £ t² £ 4T_м =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 – t_з
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 > М_с, торможение будет проходить в два этапа:

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

;

При t = t₀ , если >, то имеем

;

Второй этап: 0 £ £ 4T_м =0,0244 с, где t² = t – t₀ ; M_дин,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.