Розробка електроприводу з дискретним та безперервним керуванням

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

З ДИСЦИПЛІНИ: «ЕЛЕКТРОПРИВІД ТА ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ ГІРНИЧИХ ПІДПРИЄМСТВ»

НА ТЕМУ:»РОЗРОБКА ЕЛЕКТРОПРИВОДУ З ДИСКРЕТНИМ ТА БЕЗПЕРЕРВНИМ КЕРУВАННЯМ»



Реферат

Тема роботи: проектування електроприводу з дискретним (релейно - контактним керуванням)та безперервним керуванням.

Мета роботи: закріплення і систематизація знань студентів в галузі електроприводу та шляхом керування електроприводу шляхом самостійного вирішення комплексних завдань проектування приводів за заданими технічними умовами.

У розрахунково - пояснювальній записці проводиться розрахунок та побудова характеристик електропривода, визначення моментів електродвигуна, уточнення діаграми навантаження, обирається електродвигун, визначається його потужність, будуються залежності швидкості, моменту, струму ротора від часу.

Ключові слова: ЕЛЕКТРОПРИВІД, РОТОР, ДВИГУН, ПОТУЖНІСТЬ, МОМЕНТ, ДІАГРАММА, МЕХАНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА, ДІАГРАММА ПУСКА ТА ГАЛЬМУВАННЯ.



Зміст

Вступ

Завдання на проектування

1. Завдання до виконання курсового проекту

2. Електропривод з дискретним (релейно - контакторним керуванням)

2.1 Визначення потужності привідного асинхронного двигуна з фазним ротором та обрання його

2.2 Розрахунок та побудова природної механічної характеристики обраного двигуна

2.3 Побудова діаграми ступінчастого резисторного пуску та гальмування проти включенням двигуна

2.4 Розрахунок роторних опорів

2.5 Розрахунок та побудова залежностей швидкості, моменту, струму ротора від часу

2.6 Побудова уточненої навантажувальної діаграми двигуна та перевірка його за нагрівом

2.7 Проектування схеми керування двигуном з застосуванням командо контролера

2.8 Проектування для обраної схеми захисту двигуна, наведення короткого опису схеми, розрахунок уставки реле прискорення та реле проти включення

3. Електропривод з безперервним керуванням

3.1 Розрахунок та побудова для системи ТП - Д швидкісної та механічної характеристики приводу без зворотнього зв'язку

3.2 Розрахунок та побудова для системи ТП - Д механічних характеристик та розрахунок необхідних кутів керування

3.3 Побудова графіку вихідної напруги перетворювача

Висновки

Перелік використаних джерел



Вступ

Метою виконання даної роботи є закріплення та систематизація знань в галузі теорії електроприводу та керування електроприводу. Курсовий проект охоплює усі питання вирішення комплексного аналізу електроприводу.

Завданням на курсову роботи охвачені розділи курсу, де розглядаються основні питання розрахунку потужностей та побудови характеристик електродвигунів при різних режимах роботи, питання дискретного та безперервного керування ними. При цьому для повноти освоєння курсу задачі вирішуються як для машин постійного струму так і для машин перемінного струму. Завдання на курсову роботу орієнтовано на розробку електроприводу не тільки з замкнутою так і розімкнутою системою керування, в тому числі з тиристорним перетворювачем.

У розрахунково - пояснювальній записці проводиться розрахунок та побудова характеристик електропривода, визначення моментів електродвигуна, уточнення діаграми навантаження, обирається електродвигун, визначається його потужність, будуються залежності швидкості, моменту, струму ротора від часу.



Завдання на проектування

Електропривід з дискретним керуванням

1. За заданою тахограммоюдвокінцьової шахтної підйомної машини та навантажувальною діаграмою розрахувати потрібну потужність приводного асинхронного двигуна з фазним ротором та обрати його за довідниковими даними. Момент інерції механізму прийняти І_мех=0,4І_дв. (де І_дв - момент інерції електродвигуна).

2. Розрахувати та побудувати природну механічну характеристику обранного електродвигуна.

3. Побудувати діаграму ступінчастого резисторного пуску та гальмування проти включенням (в одну ступінь електродвигуна), яка відповідає ділянкам пуску та гальмування на тахограмі.

4. Розрахувати графічно або аналітично роторні опори, які забезпечують режим за пунктом 3.

5. Для діаграми за пунктом 3 розрахувати та побудувати залежності швидкості, моменту та струму ротору від часу.

6. Використовуючи залежності за пунктом 5 побудувати уточнену навантажувальну діаграму двигуна та перевірити його за нагрівом.

7. Спроектувати схему керування двигуном з застосуванням нормо - контролера, який забезпечує:

- пуск в функції часу;

- гальмування проти включенням в функції швидкості;

- реверс двигуна;

8. для спроектованої схеми:

- передбачити необхідні захисти електродвигуна;

- дати короткий опис схеми;

- розрахувати уставки реле прискорення та реле проти включення прийнявши особистий час комутацій контакторів t_с.к.=0,2-0,15с та реле проти включення t_с.рп.=0,04с, коефіцієнт звороту проти включення К_в.рп.=0,8.

Електропривід з безперевним керуванням

1. для системи ТП - Д з параметрами наведеними в додатку розрахувати та привести швидкісну і механічну статичну характеристику приводу без зворотнього зв'язку. Визначити статизм системи при номінальному навантаженні та напрузі при діапазоні регулювання Д10:1. Еквівалентні опори прийняти рівними опору якіра електродвигуна.

2. Для системи ТП -Д розрахувати та побудувати 3 механічні характеристики в указаному діапазоні: для щ_сд=0,75;0,5;0,25 щ_о.снм. та розрахувати необхідні для цього кути керування б.

3. Для системи ТП - Д побудувати графік вихідної напруги перетворювача та кута керування б=60ел.град. При цьому можна враховувати якір приводного двигуна як чисто активне навантаження.



1. Завдання до виконання курсового проекту

Згідно варіанту обираються відповідно до додатків методичних вказівок параметри двухкінцьової шахтної підйомної машини та параметр системи ТП - Д.

Зведемо до таблиці 1.2 параметри двох кінцьової шахтної підйомної машини.

Таблиця 1.2 Параметри двохкінцьової шахтної підйомної машини: Час на тахограммі

Час	t1 (пуск)	t2	t3 (гальмування)	t4	t5	t6	t7
Значення,с	0,45	22	0,45	25	1,8	18,9	2,21

Зведемо до таблиці 1.3 значення моментів та частоти обертання.

Таблиця 1.3 Значення моментів та частоти обертання для електроприводу з дискретним керуванням

Параметр	щ, с-1	Мсо, Н_м	Мсн, Н_м
значення	104	2250	230

Зведемо до таблиці 1.4 параметри системи ТП - Д

Таблиця 1.4 Параметри системи ТП - Д

Параметр	Ктп	Ктг	Тпс,с	Імех/Ід
значення	95	0,25	0,009	0,35



2. Електропривод з дискретним (релейно - контакторним керуванням)

2.1 Визначення потужності приводного двигуна з фазним ротором та обрання його

Зобразимо на рис.2.1 навантажувальну діаграму шахтного підйому, яка відражає режим роботи із серії тривалого (тривалого режиму роботи S₁ з примусовим обдуванням).

Рис.2.1 -Навантажувальна діаграма шахтного підйомника.

Оскільки на тепловий режим роботи двигуна істотним образом можуть впливати перехідні режими пуску t₁ та гальмування t₃, то обрання двигуна повинно виконуватися з урахуванням цих режимів. Однак побудова навантажувальної діаграми двигуна, що включає ділянки пуску та гальмування, можливо лише в тому випадку коли відомий момент інерції ротора обраного двигуна. Відповідно задача обрання двигуна зводиться у три етапи:

- орієнтовний розрахунок потужності на підставі навантажувальної діаграми механізму;

- наближена перевірка потужності двигуна з урахуванням перехідних режимів;

- уточнена перевірка потужності двигуна з урахуванням перехідних режимів.

Попередньо потужність двигуна розраховується із умови:

де М_екв - еквівалентний довго триваючий момент, який визначається за формулою:

Підставимо:

щ - кутова швидкість обертання двигуна у встановленому режимі роботи;

К_з - коефіцієнт запасу за потужністю, в нашому випадку він дорівнює 1,1;

Підставимо і визначимо потужність:

Остаточно обираємо двигун з потужністю 200 кВт.

Для перевірки відповідності обраних двигунів заданому режиму роботи та остаточного обрання найбільш підходящої машини необхідно побудувати їх навантажувальні діаграми (рис 2.1).

Перш за все задача обрання двигуна зводиться до визначення моментів М_п та М_т, які забезпечують розгон двигуна до швидкості щ_н, за час t₁ та гальмування за час t₃. Знайдемо їх за формулами:

де М_п - середній пусковий момент двигуна Н_м;

М_т - середній гальмівний момент Н_м;

?_У - сумарний момент інерції двигуна і механізму кг_м²;

Сумарний момент визначиться за формулою:

Момент інерції двигуна визначається із співвідношення:

де GD²_д - маховий момент двигуна, кг_м²;

Із групи перелічених вище машин обирається двигун, який відповідає умові:

де М_к - критичний (максимальний) момент двигуна.

Момент критичний визначається виходячи із перевантажувальної здатності двигуна, за формулою:

де л - перевантажувальна здатність;

М_н - номінальний момент;

Щоб не загромаджувати пояснювальну записку наведемо лише розрахунок для обраного двигуна, який відповідає висунутим вимогам:

Двигун АК 104 - 6М

1) Він має наступні параметри: потужність Р=200кВт, кількість обертів n=975 об/хв.; перевантажувальна здатність л=2,35; момент інерції двигуна ?_д=8,0;

2) Визначимо сумарний момент інерції двигуна:

3) Визначимо критичний момент:

4) Визначимо пусковий момент та момент гальмування:

5) Обраний двигун повинен відповідати умові:

Як видно умова виконується отже двигун обраний правильно.

Питання про необхідну потужність двигуна вияснюється тут шляхом порівняння його моменту з еквівалентним вирахуваним за формулою:



Якщо відбувається умова М_н?М_екв в нашому випадку 1923>527, то задачу обчислення наближеної потужності двигуна можна вважати вирішеною.

Зведемо до таблиці 2.1 технічні характеристики двигуна АК 104 - 6М

Таблиця 2.1 Технічні характеристики двигуна АК 104 - 6М

Тип двигуна	U1,кВ	Р, кВт	n, об/хв..	І1, А	з, %	соsц	л	U2,В	І2,А	?д
АК104 - 6М	500	200	975	289	93,1	0,86	3,35	490	253	8,0

2.2 Розрахунок та побудова природної механічної характеристики обраного двигуна

Розрахунок природної механічної характеристики обраного двигуна проводиться за формулою Клоса:

де М,S - текучі значення моменту та ковзання машини;

М_к,S_к - критичні значення моменту та ковзання;

Величина критичного ковзання визначиться за формулою:

де S_н - номінальне ковзання двигуна, воно визначиться за формулою:



де n₀ - обирається із стандартного ряду величин - 3000,1500,1000,750,600 … об/хв. - як ближча до номінальної швидкості.

Визначимо величину ковзання:

Величина критичного ковзання буде дорівнювати:

Побудову характеристики рекомендується вести в межах S=0…2 (або в системі координат М - щ), де щ=щ₀_(1-S).

Значення моменту враховуючи значення ковзань буде дорівнювати:

Знаючи усі величини можемо розрахувати залежність моменту від величини ковзання (табл..2.2)

Таблиця 2.2 Залежність моменту від величини ковзання

S	2	1,8	1,6	1,4	1,2	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2
М, Н_м	496	550	618	706	822	982	1088	1220	1386	1603	1896	2326	2921	3816

Зобразимо на рис.2.2- природну механічну характеристику:



Рисунок 2.2 - Природна механічна характеристика обраного двигуна.

На цьому можна вважати побудову природної характеристики двигуна завершеною.

2.3 Побудова діаграми ступінчастого резисторного пуску та гальмування проти включенням двигуну

Побудову ступінчастої діаграми пуску двигуна рекомендується вести у такій послідовності:

Визначаємо початковий пусковий момент із співвідношення:

де М₁ - початковий пусковий момент; S_н,М_н - номінальні значення ковзання і момента; М_п - середній пусковий момент, розрахований попередньо; m - число пускових ступенів, m=3…10;

Необхідно прийняти таке значення m щоб задовольняла наступна умова;

Потім визначається момент переключення:

Знайдемо момент переключення:

Таблиця 2.3 Значення розрахованих моментів

М1,Н_м	Мн,Н_м	Мп,Н_м	Мк,Н_м
3592	1910	2836	4490

Отримані значення моменту буде на графіку вказувати на вісі абсцис.

Знайдемо кількість ступенів пуску із виразу:

Виконавши перетворення виразу отримаємо співвідношення, враховуючи вже підставлені значення:

Характеристику будемо будувати наступним чином:

1) По вісі абсцис відкладаємо значення моментів;

2) Затим проводимо 6 ліній, 6ступенів.

Описаний метод дозволяє з першого разу побудувати діаграму пуску. Діаграма буде не повною без побудови діаграми гальмування проти включенням. На вісі абсцис відкладаємо значення моменту -М_т, а на вісі ординат -щ₀/2. Точка В буде знаходитися на перетині ліній, проведених через наступні відмітки. Іскома характеристика представляє собою пряму, що проходить через точку В і пересікає вісь ординат при значенні -щ₀. Точка А відповідає початку гальмування, точка В - його закінченню.

Рисунок 2.3 - Діаграма пуску та гальмування проти включенням.

2.4 Розрахунок роторних опорів

Роторні опори можна визначати графічним або аналітичним методом. Будемо визначати роторні опори аналітичним методом:

Опір і - ї секції реостату визначиться за формулою:

де R_п - опір роторного ланцюга, що відповідає характеристиці І.



М₁,М₂ - розрахункові моменти;

і=1,2,3….m-1 (R_рот=R_н_S_н)

Опір секції проти включення:

Визначимо роторні опори:

Визначимо номінальний опір, виходячи з характеристик за формулою:

Підставимо:

Тоді роторний опір буде дорівнювати:

Опір роторного ланцюга тоді буде дорівнювати:

Виконавши під становлення визначимо опори і - х секцій пускового реостату, отримані дані зведемо до таблиці 2.4

Таблиця 2.4 Опори секцій пускового реостату

R1,Ом	R2,Ом	R3,Ом	R4,Ом	R5,Ом
0,59	0,11	0,027	0,019	0,015



Виконавши остаточні розрахунки отримаємо опір секції проти включення;

На цьому розрахунок роторних опорів можна вважати завершеним.

2.5 Розрахунок та побудова залежності швидкості, моменту, струму ротора від часу

Зміна у часі швидкості, моменту, струму двигуну в режимах пуску, гальмування, реверсу і т.інш. можуть бути описані загальною формулою виду:

де Р, Р_н, Р_к - відповідно текуче, початкове і кінцеве значення загального параметру (швидкості, моменту, струму) двигуну;

Т_м - електромеханічна постійна часу;

Так щоб описати перехідний процес пуску двигуну під навантаженням (М_с=М_со=соnst) з початковою швидкістю щ_нач.

Вихідне рівняння для швидкості отримується шляхом підстановки в загальне рівняння, замість Р визначимо швидкість:

де щ_к - кінцеве значення швидкості, визначене статичним режимом робот двигуна за заданою механічною характеристикою;

Величина щ_н - визначається положенням точок 1,2,3 і т.д.; відповідно до величин пуску знаходимо величини щ_нч та Т_м.

Розгін на ділянці К - 1^/ опишеться рівнянням:

на ділянці 1 - 2^/ - рівнянням:

і т.д. Крім того, метод припасовування, для наступних ділянок розгону можна записати рівнянням, но при цьому початкові значення швидкостей будуть дорівнювати кінцевому значенню попередньої ділянки:

щ₁^ґ,щ₂^ґ,щ_n^ґ - значення початкових величин швидкостей;

Т_м1,Т_м2,Т_мн - електромеханічні постійні часу на характеристиках;

Останні вирази зручно розрахувати за наступними формулами:

де S_д, S_е - ковзання двигунів при номінальному моменті на характеристиках 1,2,3…7 і т.д.

Щоб не загромаджувати розрахунки отримані значення електромеханічних постійних часу зведемо до таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 Електромеханічні постійні часу

Тм1	Тм2	Тм3	Тм4	Тм5	Тм6	Тм7
0,49	0,362	0,242	0,13	0,09	0,064	0,00152

Рівняння перехідного процесу для моменту, буде мати вигляд:



і т.д. - відповідно характеристики на пусковій діаграмі;

Час розгону двигуна (необхідно для побудови характеристик) визначимо за наступними формулами:

Інші величини визначаться аналогічно.

Щоб не загромаджувати курсовий проект розрахунками одразу зведемо до таблиці 2.6 час розгону двигуна на ділянках:

Таблиця 2.6 Час розгону на ділянках

tр1,с	tр2,с	tр3,с	tр4,с	tр5,с	tр6,с	tр7,с
0,14	0,12	0,10	0,06	0,04	0,03	0,02

Для отримання залежностей щ(t) та М(t) при гальмуванні проти включенням слідує підстава Р_к=-щ_со^ґ та М_со, Р_н=щ_со та - М₁^ґ

Час гальмування на ділянці А - В буде визначеним за формулою:

Підставимо:

Час розгону буде дорівнювати:

Підставимо:

Час гальмування та розгону повинен знаходитися в межах більших на 10 - 15% ніж за діаграмою. Перевіримо:

Отже отримана умова виконується.

Отримана похибка пояснюється ввігнутістю експоненціальних кривих, в силу чого середній пусковий та гальмівний момент двигуна нижче раніше розрахованих М_п та М_т.

Дана обставина повинна враховуватися при оцінці відповідності отриманих результатів, однак вони ні яким чином не впливають на програму роботи механізму та тепловий режим роботи. Зобразимо на рис. 2.4 залежність моменту та частоти від часу:



Рис. 2.4 - Залежність моменту і швидкості від часу.

Залежність струму двигуна від часу визначиться співвідношенням:

де - с - коефіцієнт пропорційності він дорівнює:

де - І_2н - номінальний струм для обраного двигуна, він дорівнює 253А;

М_н - номінальний момент він дорівнює 1910Н_м;

Підставимо:

М(t) - залежність моменту від часу;

Зобразимо на рис.2.5 - вихідні залежності для гальмування:

Рис. 2.5 - Вихідні залежності для гальмування.

2.6 Побудова уточненої навантажувальної діаграми двигуна та перевірка його за нагрівом

Уточнена діаграма буде відрізнятися від початкової діаграми лише тим, що при пуску та гальмуванні момент буде змінювати відповідно експоненціальним кривим, що зображені на рис.2.4 та 2.5. А час пуску та гальмування буде дорівнювати 0,51 та 0,52с відповідно.

Необхідно перевірити двигун за нагрівом, тобто відповідності заданому тепловому режиму.

Еквівалентний довго триваючий момент буде дорівнювати:



де:

t_ц - час роботи циклу роботи механізму, він визначиться за формулою:

Визначимо шукані величини:

Час циклу:

Еквівалентні моменти:

Двигун буде знаходитися в нормальному тепловому режимі, якщо виконується наступна умова:

де М_н - номінальний момент, в нашому випадку він дорівнює 1910Н_м;

М^ґґ_екв - довго триваючий еквівалентний момент, в результаті розрахунків він дорівнює 1710Н_м;

Перевіримо виконання умови:

Підставимо:

Уточнену діаграму будемо будувати наступним чином:

1) Замість прямолінійних ділянок на діаграмі пуску будемо відкладати експоненціальні криві;

2) Ділянки пуску та гальмування будуть відповідати розрахунковим, тобто завищеними на 10 - 15 %.

Зобразимо на рис.2.6 - уточнену пускову діаграму.

Рис. 2.6 - Уточнена пускова діаграма.

На цьому побудову уточненої діаграми можна вважати завершеним.

2.7 Проектування схеми керування двигуна з застосуванням командо контролера

При проектуванні схеми керування двигуна з застосуванням командо - контролера необхідно забезпечити:

- Пуск в функції часу;

- Гальмування проти включенням в функції швидкості (е.р.с.);

- Реверс двигуна;

Зобразимо на рис.2.7 - схему керування за допомогою командо контролера.

Рис.2.7 - Принципова електрична схема керування за допомогою командо контролера.

2.8 Проектування для обраної схеми захисту двигуна, наведення короткого опису схеми роботи схеми, розрахунок уставок реле прискорення та реле проти включення

Як відомо е.р.с. ротору змінюється за лінійним законом в залежності від швидкості обертання. Визначиться за формулою:



де U_2н - номінальна напруга, при величині ковзання S=1;

Розрахуємо значення напруги в залежності від величини ковзання та зведемо до таблиці 2.7:

Таблиця 2.7 Залежність е.р.с. ротора від швидкості обертання

S	2	1,8	1,6	1,4	1,2	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,11
U,В	980	882	784	686	588	490	441	392	343	294	245	196	147	98	54

Зобразимо на рис.2. 8 залежність струму від швидкості:

Рис. 2.8 - Залежність е.р.с ротору від швидкості.

Напруга втягування буде дорівнювати:

Підставимо:

Принцип роботи схеми полягає в наступному: якщо командо контролер КV (SА) встановлений в нульовому положенні та включені автомати QF та рубильник S, спрацює запобіжний контактор КY кола захисту реле 1КТ, 2КТ,…, КV. При переведенні КК в положення вперед вмикається контактор 1КМ і двигун починає розгонятися. При цьому напруга на катушці КV недостатня для його втягування. При включенні 1КМ припиняється електропостачання катушки реле 1КТ і вмикається контактор проти включення 3КМ. Секція R_пр не приймає участь при пуску двигуна і тому негайно виводиться із роторного ланцюга. Потім з затримками часу вмикаються контактори КМ1,КМ2 та інш. При переводі КК в положення назад 1КМ вимикається, після чого спрацьовує контактор 2КМ та реле КV (в початковий момент при проти включенні напруга на катушці КV приблизно в 2 рази вишча ніж при пуску). Ланцюг катушки 3КМ, КМ1,КМ2… буде залишатися розімкнутою до тих пір поки швидкість двигуна не знизиться до величини, близької до нулю, якір реле КV відпадає і якщо командо контролер не перевести в початкове положення, почнеться прискорення двигуна в іншому напрямку. Так як програмою роботи приводу передбачено відключення приводу по закінченню гальмування після переводу КК в положення «назад», вслід за цим його необхідно встановити в нульове положення. Це не викличе відмикання контактора 2КМ, так як контака 5 -6 командоконтролера шунтований замикаючим контактом КV. При швидкості двигуна близькій до нуля, даний контакт розмикається і двигун вимикається від мережі.

В схемі передбачені наступні види захисту:

- Тепловий (за допомогою автомату QF);

- Максимальний ( за допомогою реле 1FА, 2FА та плавких запобіжників 2FИ, 1FИ);

- Нульова (за допомогою реле FV);

За кожним варіантом схема повинна відповідати заданому числу ступеней.

Уставки реле прискорення визначаться за формулами:

де t_р - час розгону двигуна відповідно до пускових характеристик;

t_скм - власний час спрацювання контакторів прискорення, приймемо рівним 0,02с;

Розрахуємо дані по уставкам реле прискорення та зведемо до таблиці 2.8

Таблиця 2.8 Уставки реле прискорення

t1кг,с	t2кг,с	tкг3,с	tкг4,с	tкг5,с	tкг6,с	tкг7,с
0,12	0,10	0,08	0,05	0,04	0,03	0,02

Уставки реле проти включення визначиться наступним чином:

Визначається напруга «відпускання» якоря реле за формулою:

де щ_отпк - «швидкість відпуску» реле КV;

Дана частота досягається в момент:

де t_скпв - власний час проти включення ;

t_с.км - власний час відпуску контактора;

Визначимо величину часу коли досягається відпуск реле:

Шукане значення швидкості визначиться за формулою:



Згідно раніше побудованих графіків підставимо і визначимо значення швидкості:

Знаючи швидкість можемо визначити напругу опускання якоря реле за формулою:

Визначимо напругу втягування реле за формулою:

де К_вкv - коефіцієнт повернення реле, приймаємо 0,8;

Підставимо і визначимо напругу втягування реле:

Показником правильності розрахунку уставок реле буде виконання співвідношення:

де U_2н = 490В номінальна напруга ротора;

U_вткv=551В напруга втягування реле;

1,6_U_2н = 784В - максимальне значення напруги уставки реле;

Перевіримо правильність виконання розрахунків:

Підставимо:



3. Електропривод з безперервним керуванням

3.1 Розрахунок та побудова для системи ТП - Д швидкісної та механічної характеристики приводу без зворотного зв'язку

Зобразимо на рис. 3.1 схему електроприводу з безперервним керуванням:

Рис.3.1 - Схема електроприводу з безперервним керуванням

При виконанні курсового проекту ми маємо двигун постійного струму єдиної серії (П) з наступними параметрами:

- Потужність (Р)=14кВт;

- Тип двигуна П52;

- Номінальна напруга U_н=220В;

- Номінальна частота обертів (n_н)=3000об/хв..;

- Номінальний струм І_н=74А;

- ККД (з) = 86%;

- Момент інерції двигуна ?_д=0,10кгм;

- Кількість полюсів (Р)=2;

Розрахункові коефіцієнти:

К_тп=95; К_тг=0,25; Т_пс=0,009с; ?_мех/?_д=0,35;

Основною характеристикою двигуна в системі ТП - Д без зворотного зв'язку називається така, яка відповідає номінальній е.р.с. перетворювача, яка визначається за формулою:

де U_н=220В -напруга двигуна за паспортом;

За умовою приймаємо: R_тп=R_я;

Опір якоря з достатньою точністю можна розрахувати за формулою:

Підставимо:

Знаючи опір якоря визначимо е.р.с. перетворювача:

Швидкісна характеристика визначиться за формулою:



Механічна характеристика:

Необхідно визначити величину kФ_н, вона визначиться за формулою:

де щ_н - частота обертів, визначиться і буде дорівнювати:

Підставимо і визначимо величину kФ_н - величину ідеального холостого ходу:

Визначимо швидкісну характеристику:

Для побудови механічної характеристики необхідно 2 точки:

1) Перша точка с координатами щ_о та І=0 або М=0;

2) Друга точка з координатами щ_н та І_н або М_н;

Значення щ_о - визначиться за формулою:



Знаючи отримані дані побудуємо швидкісну характеристику (рис.3.2):

Рис. 3.2. - Швидкісна характеристика.

асинхронний двигун ротор контролер

Величина номінального моменту визначиться за формулою:

Підставимо:

Визначимо механічну характеристику:

Зобразимо на рис.3.3 - механічну характеристику:

Рис.3.3 - Механічна характеристика.



Необхідно визначити статизм (статистичну помилку), що представляє собою відносний перепад швидкості виражений у відсотках:

або при номінальному навантаженні (для розімкнутої системи):

3.2 Розрахунок та побудова для системи ТП - Д механічних характеристик та розрахунок необхідних кутів керування

Величина напруги керування визначиться за формулою:

де К_тп=95 - коефіцієнт підсилення тиристорного перетворювача;

Підставимо:

Розрахунок механічних характеристик виконувати за формулою:

де соsб - кут керування;

Під кутом керування слід розуміти такий кут на який відбувається затримка, тобто якщо кут керування не дорівнює 0 то до якіра не прикладається повна напруга а її знижене значення через затримку.

Кут керування буде дорівнювати:

Значення Е_тпмакс можна визначити за наступною формулою:

Виконавши підставу отримаємо значення максимальної е.р.с. (амплітудне).

Щоб не загромаджувати розрахунки зведемо до таблиці 3.1 значення для розрахунку механічних характеристик:

Таблиця 3.1 Значення кута керування

частота	0,75щ	0,50щ	0,25щ
Етпмакс	452	407	359
соsб	0,8048	0,6215	0,4339
кут керування	430	520	640

При менших значеннях кута керування більщі значення швидкості, при б=0 теристори отримують імпульси від СИФУ в указаний момент. Струм випрямляється і до двигуна подається повна напруга.

Зобразимо на рис. 3.4 - механічні характеристики:



Рис. 3.4 - 3 механічні характеристики.

3.3 Побудова вихідної напруги перетворювача

На графіку необхідно зобразити зміну напруги перетворювача у часі, для кута керування 60⁰. По вісі абсцис відкладемо період 2р, по вісі ординат зміну напруги перетворювача U_у, максимальне значення напруги 2,76с.

Зобразимо на рис.3.5 вихідну напругу перетворювача:

Рис.3.5 - Вихідна напруга перетворювача.



Висновки

В процесі виконання курсового проекту Я закріпив та систематизував знання з питань розрахунку потужності, обрання асинхронного двигуна, обрання та перевірки уставок реле, схем керування. При виконанні курсового проекту було розглянуто усі задачі електроприводу не тільки по машинам змінного струму але і к машинам постійного струму. При виконанні курсового проекту були встановлені основні залежності та закономірності не тільки для розімкнутої але і замкнутої системи керування, в тому числі і х тиристорним перетворювачем.

При виконання курсового проекту було визначено усі значення моментів, розрахована потужність, обраний двигун. Побудована діаграма пуску, уточнена діаграма для асинхронного двигуну. Були проведені основні розрахунки для приводу з двигуном постійного струму.



Перелік використаних джерел

1. Справочные данные по электрооборудованию. Электрические машины общегоприменения. - М.-Л :Энергия,1964.

2. Чилимин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.Энергоиздат, 2011.

3. Андреев В.П., Ю.А.Сабинин - Основы электропривода М. - Л.Энергоиздат 2007.

4. Ключев В.И. Теорияэлектропривода М.-Л. Энергоизлат, 1985.

5. Католиков В.Е. Электрооборудование шахтних подьёмных машин - М.Недра,2009.

6. Чепак А.А. Задания и методуказания к выполнению курсовой работы по курсу «Автоматизированныйэлектропривод». Донецк: ДПИ,1985.

7. Башарин А.В., Постников Ю.В. Примеры расчёта автоматизированного электропривода. Л.:Энергоиздат, 1990.

8. В.В.Москаленко Электрический привод. М.:»Высшая школа»,2010.

9. В.И.Володин Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Автоматизированный электропривод» Донецк. ДПИ,2008.

Размещено на Allbest.ru