Теория электропривода

Поэтому целесообразно воспользоваться методом эквивалентных величин с учетом ограничений по его применению. В частности, метод эквивалентной мощности не может применяться для двигателей с частыми пусками и торможениями, так как на графике на участках и т.д. приводится лишь полезная мощность и не учтены потери при пуске и торможении. Использование метода эквивалентной мощности возможно только после внесения поправок в нагрузочную диаграмму , изменив ее конфигурацию с учетом потерь.
Для двигателей постоянного тока, имеющих неизменными магнитный поток, постоянные потери и сопротивление якорной цепи на рассматриваемом участке, и для асинхронных двигателей в тех случаях, когда изменение нагрузки на валу соответствует линейному участку механической характеристики, для которых справедливо соотношение , применим метод эквивалентного тока или момента. В нашем случае имеется нагрузочная диаграмма , поэтому следует воспользоваться методом эквивалентного момента. Формула для определения эквивалентного момента, учитывающая изменение условий теплоотдачи имеет вид:
, где
m – число рабочих участков в цикле;
Мi – момент двигателя на i-м участке, Нм;
ti – время работы двигателя на i-м участке, с;
- коэффициент ухудшения теплоотдачи на i-м участке при соответствующей угловой скорости двигателя.
Коэффициент ухудшения теплоотдачи при изменении угловой скорости двигателя находится как полусумма коэффициентов, соответствующих угловым скоростям двигателя в начале и в конце участка, определяемых по формуле:
, где - коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном якоре (роторе).
- теплоотдача двигателя при стоянке, .







Эквивалентная продолжительность включения:
, где , - соответственно суммарные продолжительности рабочего участка и паузы;
m, n – число реальных рабочих участков и пауз.



Как правило, рассчитанная ПВ% не совпадает со стандартной ПВст% двигателей, поэтому необходимо осуществить приведение полученных эквивалентных значений Мэ к ближайшим стандартным ПВст%:

Так как , то выбор двигателя сделан правильно.

Расчет и построение механических (электромеханических) характеристик электропривода
Учитывая, что механическая (электромеханическая) характеристика системы Г-Д линейна, то для ее построения достаточно иметь две точки: и . Координаты первой точки возьмем из расчетов тахограммы и нагрузочных диаграмм, а ток и момент короткого замыкания для соответствующего режима определим из выражения:
; , где
- значение ЭДС, при которой двигатель работает в i-м режиме, В;
- коэффициент ЭДС двигателя, Вс;
- суммарное сопротивление контура якорных цепей двигателя, генератора и соединительных проводов, взятое при рабочей температуре обмоток, Ом;
rпр – сопротивление соединительных проводов, которое можно принять равным , Ом.

Произведем расчет для





Расчет и построение переходных процессов
Переходные (динамические) режимы в двигателе, связанные с изменением управляющего воздействия (ЭДС генератора), параметров якорной цепи или нагрузки на валу двигателя и т.д., приводят к изменению ЭДС, угловой скорости, момента и тока двигателя и соответственно механических и электромагнитных и тепловых переходных процессов. Обычно при расчете переходных процессов влияние тепловых процессов, ввиду их весьма большой инерционности, и электромагнитных процессов в якорной цепи двигателя, из-за их быстрого протекания, не учитывают. Однако, влиянием электромагнитных процессов в обмотке возбуждения генератора, вследствие большой их инерционности, сравнимой с инерционностью механических переходных процессов, пренебречь нельзя. Практически здесь имеет место нелинейная задача, поскольку генераторы обычно работают при насыщенном состоянии магнитной цепи. Насыщение же магнитной цепи, как известно, аналитическому учету не поддается. Однако, сделав определенные допущения, можно привести исследование переходных процессов аналитически и не прибегать к трудоемким и в ряде случаев весьма не точным графо-аналитическим методам:
магнитная система генератора не насыщена, т.е. имеет место линейная зависимость между магнитным потоком и током возбуждения;
влияние гистерезиса и вихревых токов мало и не учитывается;
реакция якоря и последовательная обмотка генератора отсутствует, а ток якоря на цепь возбуждения не влияет;
магнитный поток двигателя .
Определим сопротивления резисторов R1 и R2, величины которых влияют на интенсивность нарастания тока возбуждения генератора и соответственно на интенсивность изменения Ег, Мд и ускорение при разгоне (торможении) грузовой тележки.
От величины сопротивления резистора R1 зависит значение перенапряжения (ЭДС) в обмотке возбуждения в момент ее отключения:
, где
Uв.н – номинальное значение напряжения обмотки возбуждения;
rв – значение активного сопротивления обмотки возбуждения.
Чрезмерное перенапряжение может привести к пробою изоляции обмотки возбуждения. Обычно принимают . Пусть . Тогда . Следовательно:

Сопротивление R2 может быть определено:
, где
- электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения генератора, с;
- электромагнитная постоянная времени контура возбуждения после введения R1 и R2, с;
- угловая скорость идеального холостого хода двигателя, работающего на i характеристике, с-1;
- интенсивность разгона (торможения) двигателя, с-2.
Индуктивность обмотки возбуждения можно определить аналитически, используя кривую намагничивания генератора:
, где
2Р=4 – число пар полюсов;
Фг – величина магнитного потока, соответствующего определенному значению тока возбуждения Iв.г, Вб;

Wг – число витков на полюс;
- коэффициент рассеивания магнитного потока под полюсами.
Тогда:




Величина напряжения на входе схемы возбуждения, обеспечивающая необходимую интенсивность нарастания тока возбуждения (ЭДС генератора) определяется:

Расчет переходных процессов проводится с учетом изменения ЭДС генератора , а также с учетом электромеханической постоянной времени, обусловленной моментом инерции якоря двигателя и всех движущихся частей производственного механизма, приведенных к валу двигателя. Как правила, электромагнитная постоянная времени якорной цепи системы Г-Д на много меньше (до двух порядков) постоянной времени обмотки возбуждения генератора Tв и ее обычно не учитывают.
На первом участке (после подачи напряжения на обмотку возбуждения) двигатель будет неподвижен, пока его момент не достигнет величины Мс. Поэтому на первом участке рассматривается только электромагнитный переходный процесс и, следовательно, записывается уравнение равновесия ЭДС и напряжений якорной цепи системы Г-Д при неподвижном якоре двигателя:
, отсюда
,



Продолжительность первого интервала равна:

Следовательно:



Для второго участка:
, где
- электромеханическая постоянная времени привода.
Так для участка t1-t3 , то









На участке t3-t4 , где происходит снижение скорости тележки до ползучей: , так как отключается напряжение обмотки возбуждения и она оказывается закороченной на резистор R1 .
, где

Длительность этого участка определяется:



Тогда:






На участке t4-t5 в обмотке возбуждения генератора переходного процесса нет, поэтому .




На участке t5-t6 , после отключения питания обмотки возбуждения генератора, .

Длительность этого участка равна:

Тогда:






На последнем участке



Проверка двигателя по условиям нагрева с учетом переходных процессов
Воспользуемся методом эквивалентного момента:




Так как , то выбранный двигатель обеспечит устойчивую работу механизма.















Заключение
Выполнив курсовую работу, мы приобрели навыки в разработке, применении известных методов расчета и проектировании приводов производственных механизмов, которые бы обеспечивали высокую производительность, имели бы минимально массово-габаритные показатели и энергозатраты, рациональные динамические режимы и т.д. Также закрепили знания по курсу «Теория электропривода». Детально рассмотрели разработку электропривода по системе генератор-двигатель с асинхронным приводным двигателем с фазным ротором для одного из общепромышленных механизмов циклического действия.












Список используемой литературы:
Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. И.-Л.: ГЭИ, 1956, 448 с.
Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1967, 472 с.
Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1965, 560 с.
Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1979, 616 с.
Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. М.-Л.: ГЭИ, 1961, 472 с.
Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.:Энергоиздат, 1981, 576 с.
Чиликин М.Г., Соколов М.М., Терехов В.М., Шинянский А.В. Основы автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1974, 568 с.























2