Материал: Система электропривода рабочего механизма

Определения пусковых сопротивлений графическим методом при т = 4.

Обозначим точки пересечения идеальной, естественной и искусственной характеристик с вертикалью, соответствующей току Iн, точками а, b, с, d, e, f.

Учитывая, что перепад скорости на любой из характеристик определяется как

где Rя - соответствующее суммарное сопротивление якорной цепи, для естественной характеристики примет вид

Соответственно для искусственных характеристик 1-4 имеем

Отношение перепадов скоростей:

Сопротивления ступеней при этом определим как

Из естественного перепада скорости найдём:

Из выражения для скорости холостого хода определим

Тогда

Учитывая, чтои обозначив отношениев виде отношения

отрезковполучим

где- масштаб сопротивлений. Ом/мм.

Сопротивления пусковых секций реостата определяются также с помощью отрезков:

Правильность расчета выявляется соотношением

п1+Rп2+Rп3+RП4 = Яп =R1 - Rдв = 0,51 - 0,0784 = 0,432 Ом

Пусковые реостаты для двигателей средней и большой мощности изготавливаются в виде фехралевых или чугунных резисторов, из которых набираются нужные номиналы секций.

. Расчет режимов торможения

Рекуперативное торможение

Если якорю машины постоянного тока, работающей в двигательном режиме, сообщить дополнительное вращение в том же направлении от постоянного источника со скоростью выше скорости холостого хода, то ЭДС двигателя Е, сохраняя прежнюю полярность, превысит по абсолютной величине напряжение питания U, и будут иметь место соотношения

т.е. ток изменит свое направление на обратное, развиваемый им момент станет тормозным, а двигатель будет работать в режиме генератора с отдачей в сеть электроэнергии мощностью U*Iя. Это режим рекуперативного торможения, ему соответствует участок 0А электромеханической характеристики на рис. 9.

Рис. 9. Электромеханическая характеристика

 1/с

Отданная в сеть энергия:  кВтч

. Расчёт и построение графиков переходных процессов ДПТ

с независимым возбуждением

Известно, что если пуск двигателя осуществляется под нагрузкой из неподвижного состояния, то уравнение изменения скорости в функции времени имеет вид:

где c - установившееся значение скорости при нагрузке Mc.

При пуске вхолостую, когда Mс = О,

где 0 - скорость холостого хода.

Электромеханические постоянные времени двигателя при работе под нагрузкой и в режиме х.х.:

 с

 с

где JДВ - момент инерции двигателя; н - приведенный к валу двигателя момент нагрузки, по условию КП = 2 JДВ; в дальнейшем принимаем JДВ + Jн = J

Если в паспортных данных задан маховый момент двигателя GD2, то

При свободном пуске переходный процесс практически будет закончен через(3-4)Тмх.

При пуске ДПТ через ступенчатый реостат необходимо вычислить время разбега двигателя в каждой ступени:

где i= 1, 2, 3...m; , -угловая скорость на ступени i при М = М|пах = (кФ)max = =5,52*902=4979 Нм+1 -то же на ступени i + 1 при М = Мmax; ci - то же на ступени i при

М = Мс.

Численные значения указанных параметров берутся из графика механических характеристик на рис. 10 и помещаются в табл. 6.1.

Мпер = (кФ)*Iпер = 5,52 * 563,8 = 3112 Нм

Мн = (кФ)*Iн = 5,52 * 410 = 2263 Нм; Мс = 2000 Нм

Рис. 10. График для определения параметров для расчета времени пуска

Таблица 6.1 Параметры для определения времени пуска

Электромеханическая постоянная времени Тмн на каждой ступени находится. Как

где in - скорости, соответствующие точкам пересечения i-ой характеристики с вертикалью М = Мн. (на графике указана точка in, остальные берутся аналогично).

Кривую ступенчатого пуска рассчитываем по формуле

 (4.8)

где нач i и ci - начальные и конечные значения скорости вращения двигателя на каждой ступени.

Текущие значения t на каждой ступени надо принимать от 0 до t1

При пуске из неподвижного состояния при первой пусковой ступени, например, в формулу (4.8) надо подставить

тогда результирующая кривая w(t) на первой ступени описывается уравнением

 1/с

На второй ступени разгона результирующая кривая получается сложением координат кривых, построенных по формулам

 1/с

 1/с

 1/с

В качестве нач2 принимается значение скорости в момент переключения на вторую ступень, т.е. в конце времени t1. Скорость с2 берется из табл. 6.1.

Аналогично ведутся расчет и построение при других ступенях.

Рис. 11. График (t)

. Проверка двигателя но нагреву

При работе двигателя источником его нагрева являются как токоведущие элементы якорной цепи, так и обмотка возбуждения. Допустимая величина нагрева нормируется материалами электрических и магнитных цепей машины. классом изоляции обмоток.

Учитывая, что Iв« Iя. проверка двигателя по нагреву осуществляется методом эквивалентного тока якорной цепи, а именно: если выполняется условие Iв < Iя то двигатель проходит по нагреву.

Если работа двигателя осуществляется в соответствии с графиком изменения нагрузки, то эквивалентный ток определяется как

Для режима работы, соответствующего графику Iя(t), рассчитанному в КП, определяем эквивалентный ток по следующей методике. Принимаем средний ток за период пуска

 А

где Iст - ток в конце последней ступени.

Если время работы двигателя складывается из времени ступенчатого пуска tсп работы на установившейся скорости tp и торможения до полной остановки tт, эквивалентный ток определяем как

Здесь tц = tсп + tp + tт + tп =0,023 + 50 + 0,018 + 15 = 65 с; tп - время паузы;р - средний ток за время работы двигателя tp- задается в столбце 5 прил. I = 50 с

Значение тока Iр определяется по среднему значению мощности Рср (столбец 6) как Ip = Pcp/(кФ) = (0,85 * 175)/5,52 = 26,9 А. Средний тормозной ток Iсрт в режиме рекуперативного торможения равен Iсрдт = Iдоп/2 =

= 330/2 = 165

Полное время ступенчатого пуска

сп = t1 + t2 + t3 + t4 = 0,01 + 0,007 + 0,004 + 0,002 = 0,023 с

Время работы принимаем как tp, заданное в столбце 5 прил. 1. = 50 с

Время паузы tп принимается при расчетах равным 0,3 tp = 0,3*50=15 с

 А

При Iэ = 28,2 А < Iн = 410 А - двигатель проходит по нагреву

. Расчет потребления электроэнергии за цикл работы электродвигателя

В общем виде расход электроэнергии при работе двигателя в течение времени t составляет

При ступенчатом пуске расход электроэнергии на каждой ступени

ЗдесьА - средний ток на каждой ступени; Iнач = Imах; Ic1 - ток, соответствующий моменту статической нагрузки Мс].

В режиме работы под нагрузкой Рcp

Ар= UнIptp = 460 * 410 * 50 = 9430 кВт*ч

В момент рекуперативного торможения двигатель отдает в сеть,

Адт= U *I * tr = 460 * 410 * 0,023 = 4,34 кВт*ч

Вывод

В данной расчетно-графической работе мы выбрали электродвигатель привода рабочего механизма, подъема стрелы, рассчитали и построили механическую и электромеханическую характеристики электропривода, сопротивления пусковых резисторов и резисторов торможения, проверили двигатель на нагрев по эквивалентному току Iэ = 28,2 А < Iн = 410 А

Потребление электроэнергии зав цикл работы равен А = 9436,7 кВт*ч

Литература

1. Хализев Г.П. Электрический привод. М.: Высш. шк., 1977.

. Ю.Т. Калашников, А.О.Горнов, Системы электроприводов и электрооборудования одноковшовых экскаваторов, М., 1982

. Фотиев М.М., Гопак Л.А. Привод рудничных машин. М: Недра, 1987.

. Москаленко В.В. Электрический привод. М.: Высш. шк., 1991.

. Системы электропривода и электрооборудования роторных экскаваторов. М: Энергоатомиздат, 1988.