Статические и динамические характеристики электроприводов

1. Расчет электропривода с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения

1.1 Исходные данные

Таблица 1. Исходные данные

1.2 Определение расчетной мощности, выбор двигателя и определение его параметров

Расчетная мощность:

где К_з = 1,1 — коэффициент запаса.

Выбран двигатель типа П, 220 В, защищенный, с регулированием частоты вращения 1:2.

Тип П92

Номинальная мощность, кВт 75

Номинальная частота вращения, об/мин 1500

Номинальный ток якоря, А 381

Сопротивление якорной цепи (при t =20 ⁰C), Ом 0,0138

Сопротивление цепи возбуждения (при t =20 ⁰C), Ом 31,8

Номинальная угловая скорость вращения:

.

Сопротивление якорной цепи при рабочей температуре (75 ⁰С):

где =0,004 1/⁰С — температурный коэффициент сопротивления меди.

Угловая скорость холостого хода:

где

1.3 Построение электромеханических характеристик и определение параметров резисторов

а) Пуск в 3 ступени. б) Противовключение Рисунок 1. Схемы включения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Значение предельного тока:

Значение переключающего тока:

Значение статического тока :

Значение статического тока :

Расчет пусковых сопротивлений

Сопротивление 1-ой ступени:

Сопротивление 2-ой ступени:

Сопротивление 3-ей ступени:

Расчет сопротивлений противовключения

отсюда отсюда Сопротивление резисторов противовключения:

Расчет сопротивлений схемы шунтирования якоря Сопротивление дополнительного резистора:

получены графически по рисунку 2.

Сопротивление шунтирующего резистора:

Уравнения электромеханических характеристик Уравнения реостатных характеристик при пуске:

Так как все характеристики линейны, то их можно построить по двум точкам.

Уравнения характеристик противовключения:

Уравнение характеристики шунтирования:

1.4 Определение пределов изменения механической характеристики в естественном включении при колебаниях напряжения

Механическая характеристика при понижении напряжения на 20%:

Значение номинального электромагнитного момента:

где — КПД, определяющий механические потери.

На характеристике при пониженном напряжении номинальному моменту соответствует:

Механическая характеристика при повышении напряжения на 20%:

На характеристике при повышенном напряжении номинальному моменту соответствует:

Механическая характеристика при понижении напряжения на 20%:

На характеристике при пониженном напряжении номинальному моменту соответствует:

Механическая характеристика при повышении напряжения на 20%:

На характеристике при повышенном напряжении номинальному моменту соответствует:

1.5 Построение электромеханических характеристик эдт

Характеристика динамического торможения =f (I) при допустимом ускорении Характеристика динамического торможения представлена на рисунке 8.

Тормозное сопротивление:

Характеристика динамического торможения =f (I) при допустимом токе Найдем параметры резистора при ЭДТ:

Уравнение электромеханической характеристики при ЭДТ:

1.6 Структурная схема двухмассовой эмс

Уравнение АЧХ:

1.7 Построение механических характеристик в разомкнутой системе УП-Д

При

При

1.8 Переходные процессы без учета индуктивности якорной цепи

Для построения графиков переходных процессов используем формулы:

1) Участок аа₁

_нач = 0, _с= 116 рад/с,

I_нач = 925,5 А, I_с =272 А,

R_У = 0,23 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 2. Результаты вычислений для участка аа₁

2) Участок а₃а₄

_нач = 94,2 рад/с, _с = 142 рад/с,

I_нач = I₁ = 952,5 А, I_с = I_с1 = 272 А,

R_У =0,1 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 3. Результаты вычислений для участка

3) Участок а₆а₇

_нач = 133 рад/с, _с = 154 рад/с,

I_нач = I₁ = 952,5 А, I_с = I_с1 = 272 А,

R_У =0,04 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 4. Результаты вычислений для участка а₆а₇

4) Участок а₉а₁₀

_нач = 150 рад/с, _с = 158 рад/с,

I_нач = I₁ = 952,5 А, I_с = I_с1 = 272 А,

R_У = 0,017 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 5. Результаты вычислений для участка а₉а₁₀

5) Участок а₁₁а₁₂

_нач =158 рад/с, _с = -253,2 рад/с,

I_нач = -925,5 А, I_с = 272 А,

R_У = 0,46 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 6. Результаты вычислений для участка а₁₁а₁₂

6) Участок а₁₄а₁₅

_нач = 0 рад/с, _с = -198,6 рад/с,

I_нач = -925,5 А, I_с = 218 А,

R_У = 0,23 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 7. Результаты вычислений для участка а₁₄а₁₅

7) Участок а₁₇а₁₈

_нач = -93,7 рад/с, _с = -178 рад/с,

I_нач = -952,5 А, I_с = 218 А,

R_У = 0,1 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 8. Результаты вычислений для участка а₁₇а₁₈

8) Участок а₂₀а₂₁

_нач = -133,4 рад/с, _с = -168 рад/с,

I_нач = -952,5 А, I_с = 218 А,

R_У = 0,04 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 9. Результаты вычислений для участка а₂₀а₂₁

9) Участок а₂₃а₂₄

_нач = -149,7 рад/с, _с= -164 рад/с,

I_нач = -952,5 А, I_с = 218 А,

R_У = 0,017 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 10. Результаты вычислений для участка а₂₃а₂₄

10) Участок а₂₅а₂₆

_нач = -164 рад/с, _с = -49 рад/с,

I_нач = 952,5 А, I_с = 218 А,

R_У = 0,21 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 11. Результаты вычислений для участка а₂₅а₂₆

11) Участок а₂₇а₂₈

_нач = -49 рад/с, _с = 113,6 рад/с,

I_нач = 952,5 А, I_с = 218 А,

R_У = 0,3 Ом, J_У = 28,5 кг · м²,

.

Таблица 12. Результаты вычислений для участка а₂₇а₂₈

1.9 Ослабление и усиление магнитного поля

Дополнительное сопротивление при номинальном режиме работы:

Индуктивность обмотки возбуждения при ослаблении поля в а=0,85 раз от номинального:

где — коэффициент рассеивания,

— число витков обмотки возбуждения на полюс,

— число параллельных ветвей, m=4,

.

.

Добавочное сопротивление при ослаблении потока

.

Постоянная времени обмотки возбуждения при ослаблении потока

.

Постоянная времени обмотки возбуждения при усилении потока

.

Для построения графиков, которые представлены на рисунках 14−21, используем следующие формулы:

,

1.10 Переходные процессы выхода на естественную характеристику с учетом индуктивности якорной цепи

4Т_а >Т_м, следовательно, процесс колебательный Для построения графиков исмпользуем формулы:

Начальные условия:

Исследуем влияние индуктивности на переходный процесс, увеличив ее в 10 раз.

1.11 Cброс и наброс нагрузки

4Т_Я >Т_М, следовательно процесс колебательный.

Для расчета применим следующие формулы:

Начальные условия при набросе нагрузки:

Начальные условия при сбросе нагрузки:

2. Расчет электропривода с двигателем постоянного тока смешанного возбуждения

2.1 Исходные данные

Таблица 13. Технические данные двигателя

2.2 Определение основных параметров двигателя

2.3 Построение реостатных характеристик щ (I) и щ (M), определение сопротивления резистора

Необходимо обеспечить при .

Найдем сопротивление резистора:

2.4 Расчет и построение электромеханических характеристик ЭДТ

Если, тогда .

Определим величину тормозного резистора:

Список источников

электропривод двигатель ток асинхронный

1. Теличко Л. Я Методические указания к курсовому проекту по м дисциплине «Теория электропривода». Липецк: ЛГТУ, 2001. 20 с.

2. Москаленко В. В. Электрический привод — М.: Высшая школа, 1991. 430 с.

3. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1977. 432 с.

4. Чиликин М. Г., Ключев В. И. Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1979. 616 с.

5. Ключев В. И., Терехов В. М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. М.: Энергия, 1980. 360 с.