Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

РГР - Расчет электропривода станка - файл 1.doc


РГР - Расчет электропривода станка
скачать (617.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc618kb.15.12.2011 17:12скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: ЭСиМ



Расчётно-графическая работа




по дисциплине:

„Электрические машины и электропривод”

на тему: „Расчет электропривода станка”

Выполнил:


Проверил:


СОДЕРЖАНИЕ

Вступление …………………………………………………………………..3

1. Выбор типа и мощности асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором ………………………………………………………………………...4

2. Проверка двигателя на нагрев по методу средних потерь ………………8

3. Разработка принципиальной электрической схемы управления и защиты выбранного двигателя ………………………………………………………..10

4. Литература ………………………………………………………………….14

Вступление
На питание электропривода используется более половины вырабатываемой энергии (1). Поэтому улучшение основных энергетических показателей имеет большое значение. К основным энергетическим показателям относят потери мощности и энергии, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности (cos φ). КПД это мера экономичности превращения энергии системного электропривода. Величина КПД зависит от кратности нагрузки двигателя. Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, близкой к номинальной (1).

Для электродвигателей переменного тока важным энергетическим показателем является cos φ, который зависит от нагрузки на валу двигателя и, показывает, какая часть главной электрической мощности, которая поступает из сети питания, превращается в активную мощность. При отсутствии нагрузки cos φ имеет небольшое значение. Если нагрузка возрастает, возрастает и cos φ, который также достигает максимума при нагрузке, близкой к номинальной.

Исходные данные

Р1 = 1,0 кВт; Р2 =4,2 кВт; Р3 =1,0 кВт; Р4 =3,0 кВт; t1 = 10с; t2 = 15 с; t3 = 10с; t4 = 8с;

^

t0 = 29c; n0 = 1000 мин –1; JП = 0,05 кг·м2.

Привод реверсивный; торможение – динамическое


Время на вспомогательные операции принять равным 1с
За наведенными данными необходимо:

1. Выбрать тип и мощность асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

2. Проверить двигатель за нагревом по методу средних потерь.

3. Разработать принципиальную электрическую схему управления, торможения и защиты выбранного двигателя.


1. Выбор типа и мощности асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Приводим предварительный нагрузочный график для мощностей резания



Рисунок 1.1- Нагрузочный график

Принимаем за номинальную мощность резания Рр.н. наибольшую мощность резания при обработке заданной заготовки:

Рр.н. = Р3 = 4,2 кВт

В соответствии с [1] стр.76 КПД цепи главного двигателя станка при номинальной нагрузке составляет около 0,8. Принимаем ηс.н. = 0,8.

Тогда мощность на валу двигателя при мощности резания Рр.н. = 4,2 кВт составит:

кВт

где ηс.н.КПД главного двигателя станка при номинальной нагрузке. Эта величина является переменной, зависящей от степени загрузки станка.

При работе станка в холостую, мощность на валу двигателя равна мощности вспомогательного хода станка Рв.х. или (Рх.х.). По мере возрастания мощности резания, потери ΔРс. в станке возрастают по нелинейному закону:


Рисунок 1.2 – Зависимость потерь от нагрузки
При каждой мощности резания можно определить потери в станке:

,

где ΔР` – потери от нагрузки в станке при указанном допущении, они пропорциональны мощности резания.

Потери при полной нагрузке станка:

кВт;


где – Рр.н., ηс.н. соответственно мощность и КПД при полной нагрузке станка.

Мощность вспомогательного хода станка зависит от кинематической цепи станка, смазки, её температуры, частоты вращения. При повышении частоты вращения, Рв.х также возрастает. Рв.х обычно несколько превышает половину всех потерь мощности при полной нагрузке станка. Поэтому принимают приближенно:

кВт;

Определим КПД станка для различных нагрузок в соответствии с заданной нагрузочной диаграммой:










Данные сводим в таблицу 1:


Ррез, кВт

Р1 = 1,0

Р2 = 4,2

Р3 = 1,0

Р4 = 3,0

ηс

0,49

0,8

0,49

0,74

Рдвиг , кВт

2,04

5,25

2,04

4,05

t, c

10

15

10

8


По полученным данным можно построить нагрузочный график работы станка:

^ Рисунок 1.3 – Нагрузочный график
где tп – время пуска

tт – время торможения

tо – время остановки

Вспомогательное время принимаем по 1-ой секунде на подвод и отвод инструмента.

Предварительно выбираем двигатель по условиям перегрузки. Допустимая перегрузочная способность λ для АД с короткозамкнутым ротором находится в пределах λ = 1,7 ÷ 2,2. Величина максимального момента двигателя Мmах прямо пропорциональна квадрату напряжения сети. Напряжение в сети не является постоянным, а изменяется в условиях производства в некоторых пределах, позволенных правилами электроснабжения. Принимаем λ = 1,7. Чтобы учесть возможность такого понижения напряжения, наибольшую допустимую перегрузку определяют по формуле:

где Мкр – критический (или максимальный) момент двигателя

Мном – номинальный момент двигателя

По условию перегрузки определяем мощность двигателя:
кВт
Pmaxмаксимальная мощность по заданному нагрузочному графику

По справочнику [4] табл. 2.1. стр.28. выбираем двигатель 4А112МВ6У3;

Р2ном = 4,0 кВт, n = 1000 об/мин.
Проверять двигатель по условиям пуска нет необходимости, так как пуск двигателя будет всегда производится при холостом ходе станка. При этом условие пуска гарантировано выполняется.

Из каталога [4] табл. 2.1. стр.28 выпишем значения в таблицу 2:


η, %

77,0

82,5

83,0

82,0

79,5

Р22ном, %

25

50

75

100

125

В [6] на стр.67, табл.3.1 приведены данные по пусковым свойствам двигателей:

Sном = 5,1%; Sк = 38%;
Iд.р. = 0,021 кг·м2;

^

Определяем перегрузочную способность двигателя λ:




С учетом понижения напряжения в сети λ для выбранного двигателя 2,125, что больше λ' = 1,7 принятого предварительно. То есть имеется некоторый запас по перегрузке.

2 Проверка двигателя на нагрев по методу средних потерь

^

Определяем потери при мощностях соответствующих графику нагрузки.


Определяем по графику зависимости КПД двигателя при различных нагрузках и заполняем таблицу 3

















η

0,826

0,79

0,826

0,81

0,41

0,82

ΔРi , кВт

0,43

1,39

0,43

0,95

0,91

0,88


Все значения η смотрим из графика (2.1)



Рисунок 2,1 – Зависимость n=f(P2/P2ном)
ΔР1 = (2,04/0,826) – 2,04 = 0,43; ΔР4 = (4,05/0,81) –4,05 = 0,95;

ΔР2= (5,25/0,79) –5,25 = 1,39; ΔРв.х. = (0,63/0,41) – 0,63 = 0,91;

ΔР3 = (2,04/0,826) – 2,04 = 0,43; ΔРном = (4/0,82) –4 = 0,88.
Определяем время пуска двигателя:

где Iп.м. – момент инерции механизма, приведённый к валу двигателя

Iд.р. – момент инерции ротора выбранного двигателя

ω0 – синхронная угловая скорость

Мп – момент двигателя при пуске

Мс – момент сопротивления при пуске

Примечание: ωхх ω0

Разгон двигателя осуществляется в режиме холостого хода станка, поэтому скорость ωхх будет лишь незначительно меньше синхронной скорости ω0

рад/с

Мс – момент сопротивления в режиме холостого хода

В каталоге приведено номинальное скольжение двигателя Sн = 5,1%

Определим номинальную частоту вращения двигателя:
;

об/мин.
n0 – синхронная частота вращения

Определяем момент сопротивления при пуске:

Н·м;

Определяем средний пусковой момент двигателя:
;
; рад/с;
Н·м;
Н·м;
Подставляем полученные данные и определяем tn:
с;

Определяем время самоторможения двигателя:
с;

Для ускорения торможения станка применим динамическое торможение:
с;
^ Н·м;

Определяем потери энергии при пуске:


J – общий момент инерции привода

кг·м2;



Необходимо определить коэффициент β0, учитывающий ухудшение охлаждения двигателя при его остановке.

В литературе [3], стр. 72 для закрытого двигателя с обдувом и ребристой поверхностью β0 = 0,3÷0,55. В литературе [2], для двигателя с обдувом β0 = 0,45÷0,3

Используя эти рекомендации для двигателя мощностью 4,0 кВт, β0=0,45.



Эквивалентные потери цикла определяются по формуле:


Сравнивая эквивалентные потери с потерями номинальными, делаем вывод, что двигатель по нагреву проходит.

ΔРэкв. < ΔРном ; 0,74. < 0,88 кВт;

Тогда принимаем данный двигатель.

Определим номинальный ток двигателя:

А

!??

^ 3. Разработка принципиальной электрической схемы управления и защиты выбранного двигателя
Для включения двигателя М в прямом направлении необходимо кратковременно нажать кнопку SВ2 «Вперед». При этом срабатывает контактор КМ1, замыкает главные контакты в цепи статора ЭД и ставит себя на самоблокировку. Если теперь кнопку SВ2 отпустить, то катушка контактора будет включена через собственный вспомогательный контакт.

Схема снабжена взаимной блокировкой, исключающей одновременное срабатывание контакторов КМ1 и КМ2. Поэтому предварительно нужно нажать кнопку SВ1 «Стоп», которая отключит контактор КМ1, а уже затем кнопку SВ3 «Назад». При этом сработает контактор КМ2, рабочие контакты которого произведут переключение цепи статора, а вспомогательный контакт поставит катушку контактора на самоблокировку.

При динамическом торможении ЭД статор отключается от сети переменного тока и подключается на постоянное напряжение. Магнитное поле статора неподвижно, но ротор по инерции продолжает вращение. В проводниках ротора наводится ЭДС и возникает ток, который создает тормозной момент. Ротор ЭД интенсивно затормаживается.

Источником постоянного тока служит полупроводниковый выпрямитель V1, который включается в сеть через понижающий трансформатор Т. Резистор Rр служит для точной регулировки тока возбуждения. Управление торможением осуществляется в функции времени с помощью электромагнитного реле времени КТ, которое включено в цепь переменного тока через выпрямитель V2. При нажатии кнопки SВ2 «Пуск» срабатывает контактор КМ1 и подключает двигатель к сети переменного тока. Вспомогательные контакты контактора ставят его на самопитание, разрывают цепь контактора торможения КМ3 включают реле времени КТ. При этом контакт КТ в цепи катушки контактора КМ3 замыкается. Схема подготовлена к торможению. При нажатии кнопки SВ1 «Стоп» отключается контактор КМ1, который своими размыкающими контактами включает контактор торможения КМ3 а замыкающими контактами отключает реле времени KТ. Контактор КМ3. подключает цепь статора ЭД к источнику постоянного тока — начинается торможение. Одновременно с этим реле КТ отсчитывает выдержку времени, по истечении которой его контакты разрывают цепь контактора КМ3. Контактор отключается и динамическое торможение заканчивается.




Рисунок 3.3 – Схема реверсивного АД торможения которого производится динамически



ЛИТЕРАТУРА
1. Теория электропривода: Учебник / М.Г.Попович, М.Г. Борисюк, В.А.Гаврилюк и др.; Под ред. М.Г.Поповича.– К.: Высшая школа., 1993.– 494 с.
2. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов: Учебник для ВУЗов. – М.: Машиностроение , 1990, – 304 с.
3. Харизаменов И.В. Электрооборудование и электроавтоматика металорежущих станков. М.: Машиностроение, 1975. – 264 с.
4. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э.Кравчик и др. – М: Энергоиздат, 1982.– 504 с.
5. Конспект лекцій з дисципліни „ Електричні машини та електропривід”.


Скачать файл (617.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru