Технологическое описание механизма. Диаграммы скорости и статических нагрузок. Скоростная и упрощенная нагрузочные диаграммы ЭП

Статические характеристики разомкнутого ЭП приведены на рис 7.1

Статического характеристики замкнутого ЭП приведены на рис 7.2

 

Рис. 7.1. Статическая характеристика замкнутого ЭП

Рис. 7.2. Статическая характеристика разомкнутого ЭП

8. Анализ переходных процессов.

Расчет и анализ переходных процессов за цикл работы механизма позволяет определить продолжительность процессов, закон изменения скорости, путь проходимый рабочим органом, а также позволяет провести уточненную проверку двигателя по нагреву и перегрузочной способности.

Исходная система уравнений:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Рассчитаем аналитически переходные процессы М(t) и ω(t).

Первый этап: время, до которого якорь находился в неподвижном состоянии, т.е. М≤M_C, ω=0, К_ОС=0, К_ОТ=0.

Решение данного уравнения:

Первый этап завершится в момент времени:

Подставляя в решение уравнения значение времени t от 0 до t¹=0.0004057c, построим кривую М(t) до значения M_C1=21.862Н·м.

Второй этап: ротор начинает разворачиваться; на этом этапе система становится замкнутой, т.к. появляется обратная связь по скорости, в результате:

М_С<M; ω≠0; K_OC≠0; K_OT=0; М_НАЧ=М_С, ω_НАЧ=0.

p₁=-14.706+j·109.496; p₂=-14.706- j ·109.496

Решения данного уравнения:

α=14.706; Ω_Р=109.496; ω_m=12.748 рад/с; U_З=2.055 В

Подставляя в решение уравнений значения времени, построим кривые ω(t) и М(t).

 

Переходной процесс на втором этапе закончится, когда момент достигнет значения М_У=536.641 Н·м. Это произойдет при t₂=0.00006342 с.

Третий этап: на этом этапе момент превышает М_У и работает обратная связь по току:

М_НАЧ=М_У=536.641; ω_НАЧ=ω₂=0.00006342 рад/с; К_ОС≠0; К_ОТ≠0.

;

Решения данного уравнения:

α₁=5.57; α₂=2217; ω_m=6.087 рад/с; U_З=2.055 В.

Подставляя в решение уравнений значения времени, построим кривые ω₃(t) и М₃(t). Второй и третий этапы будут повторяться до момента времени t=0.009448c, при котором скорость рабочего значения.

Четвёртый этап: на этом этапе скорость превышает ω_раб и в системе работает обратная связь по скорости.

М<М_У; ω_НАЧ=9.7546 рад/с; К_ОС≠0; К_ОТ=0.

р₁=-14.706+j·109.566; р₂=-14.706-j·109.566

Решения данного уравнения:

α=14.706; Ω_р=109.566; ω_НАЧ=9.7546 рад/с; U_З=2.055 В.

Подставляя в решение уравнения значение времени, построим кривые ω₄(t) и M₄(t) до установившегося значения.

Как видно из графиков скорости и момента, скорость может быть больше или меньше рабочей скорости ω_раб, а момент изменяет свое значение относительно момента уставки М_У.

Рис. 8. Модель для расчета переходных процессов за цикл работы.

 

9. Окончательная проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности.

Проверку двигателя по нагреву проведем с использованием метода эквивалентных величин.

Рассчитаем эквивалентный момент в Matlab Simulink следующим образом (см. рис. 11).

Рис. 10. Фрагмент модели электропривода в Matlab Simulink реализующий расчет эквивалентного                                  момента.

Т.к. эквивалентный момент меньше номинального, то двигатель проходит по нагреву.

10.  Расчет энергетики электропривода.

КПД электропривода можно рассчитать следующим образом

где А₁ - энергия, потребляемая ЭП за цикл работы;

А₂ - энергия, выделяемая ЭП за цикл работы.

Значения А₁ и А₂ найдем в Matlab Simulink (см. рис. 11).

В блоке Relational Operator происходит сравнение сигнала ОС по току с нулем и если сигнал ОС по току становиться больше нуля (включена ОС по току), то на выходе Relational Operator появляется значение «1», в противном случае – «0». Т.о. получаем зависимость К_Т(t). И после блока Product2 имеем .

На вход блока Product3 подается сигнал U_ЗС(t)⋅K₁.

В итоге на вход блока Product4 подается значение скорости идеального холостого хода

и текущего момента M(t).

Блок Product перемножает значение текущей скорости ω(t) и текущего момента M(t).

После интегрирования имеем значение потребляемой и выделяемой энергии.

Т.о. КПД электропривода составит

11. Схема управления ЭП

На рисунке 12 изображена схема управления ДПТ для рольганга.

Рис. 12. Принципиальная схема управления ДПТ.

Якорь ЭД питается от реверсивного мостового ТП, регулирование выпрямленным напряжением ТП (UZ1) осуществляется с помощью СИФУ (AV).

ЭП имеет отрицательные обратные связи:

- по скорости;

- по току (с отсечкой).

Заключение

В данном курсовом проекте спроектирован электропривод рабочего рольганга с системой регулирования скорости электродвигателя ТП - Д путем изменения напряжения якоря.

Диапазон регулирования данного электропривода D = 5.29. Был выбран электродвигатель типа Д41 с P_Н = 16 кВт и ω_Н = 690 рад/с. На основе данных ЭД и требований к электроприводу был выбран ЭП ЭПУ1-2-4027П-УХЛ4. Исходя из требований , в системе принимается обратная связь по скорости и отсечка по току, предназначенная для регулирования момента в ходе пуска электропривода. В результате расчетов статических характеристик  был установлен