Расчет естественной характеристики двигателя

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

ФГОУ  ВПО  ЯРОСЛАВСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ  АКАДЕМИЯ

 

Кафедра физики и электротехники

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭЛЕКТРОПРИВОД»

Вариант №6

 

 

 

 

Выполнил  студент

41 группы

Строгов Е.В.

 

 

 

Проверил  профессор кафедры физики и электротехники ФГОУ ВПО   ЯГСХА,  д.т.н.

Шмигель В. В._____

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ярославль

2010

Содержание

 

 

Задание на курсовую работу       3

Выбор двигателя         4

Расчет  естественной характеристики двигателя    6

Характеристика  двигателя при пуске      8

Графический расчет сопротивления пускового  резистора    9

Расчет  переходных процессов при пуске      10

Расчет  переходного процесса при торможении     14

Проверка  двигателя по нагреву        16

Схема управления асинхронным двигателем      17

Литература           19

 

Задание на курсовую работу.

1. По нагрузочной характеристике подобрать  асинхронный двигатель переменного тока.
2. Выбрать редуктор (передаточное число).
3. Построить механическую характеристику двигателя при пуске.
4. Построить механическую характеристику при торможении.
5. Рассчитать переходный процесс при пуске двигателя.
6. Рассчитать переходный процесс при торможении двигателя.
7. Проверить выбранный двигатель по нагреву.
8. Выбрать схему управления двигателем.

 

№ варианта	6
Момент инерции механизма Iмех	14
Угловая скорость вращения вала механизма Рад/ с	60

 

Вариант	Мс, Нм	600	350	230	50	150	750	1300
6	Т , с	100	180	250	40	500	340	20

Характеристика  нагрузки

 

 

Пример выбора двигателя.

 

Характеристика  нагрузки двигателя:

 

 

Средний момент нагрузки, H∙м

 

 

376,57 Н·м

 

Момент нагрузки принимаем равным

 

М_нагр =1,1·М_ср = 1,1·367,57 = 414,23 Н·м

 

Мощность привода

 

Р = М_нагр · ω_мех = 414,2· 60 = 24852 Вт

По справочнику  выбираем двигатель МТ-52-8 со следующими характеристиками:

Номинальная мощность Р_Н = 30 кВт

Номинальное напряжение  U_2Н = 257 В

Номинальный ток ротора I_2Н = 774,3 А

Номинальное сопротивление обмотки ротора  r _Р = 0,0593 Ом

Частота вращения  n_Н = 725 об/мин

Перегрузочнаяспособность  λ= 3,0

Момент  инерции двигателя J_дв = 1,42 кг·м²

 

Номинальная угловая скорость вращения двигателя

 

Передаточное число редуктора

 

Из стандартного ряда выбираем одноступенчатый  редуктор с передаточным

числом  i = 1,3 и коэффициентом полезного действия η =0,95.

 

Максимальный момент на валу двигателя

 Н·м

 

 

Расчет естественной характеристики двигателя

 

Синхронная скорость вращения двигателя

 

Номинальная скорость вращения двигателя

 

Номинальное скольжение

S_H =

Критическое скольжение

 

Критически момент

Н·м

 

 Естественная механическая  характеристика рассчитывается  по формуле

 

Зависимость между скоростью и  скольжением

 

Данные расчетов сведены в таблицу

S	0	0,05	0,07	0,09	0,12	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
M	0	568,5	751,7	899,9	1056,6	1144,9	1185,5	1085,5	936,5	805,2	699,6	615,2	547,6	492,6	447,2
ω	78,54	74,6	73,0	71,5	69,1	66,8	62,8	55,0	47,1	39,3	31,4	23,6	15,7	7,9	0

 

На основании  расчетных данных строим естественную механическую характеристику двигателя.

 

 Естественная характеристика асинхронного двигателя.

 

Характеристика  двигателя при пуске.

 

 

Графический расчет сопротивления пускового  резистора.

Максимальный пусковой момент асинхронного двигателя 

М₁ = 0,85·М_К = 0,85·1185,8 = 1008 Н·м

 

Момент переключения выбирается произвольно.

Из построения получаем:

ас = 10,3

ва = 11,4

cd = 19,5

еd = 37,1

 

Сопротивление секций пускового резистора

 

Полное сопротивление цепи пускового реостата

R_П = R_p1 + R_p2 + R_p3 = 0,193+0,1014+0,056 = 0,348 Ом

 

Общее сопротивление при торможении

 

Сопротивление добавочной секции реостата при торможении

r_T = R_T - r_P - R_П = 0,8146 – 0,348 - 0,0593 = 0,4073 Ом

 

Расчет переходных процессов при пуске

 

Переходные процессы при реостатном пуске определяются уравнениями

 , где

 

ω_у и М_у – установившиеся значения скорости и момента,

ωнач и М_нач – начальные значения скорости и момента,

t – время переходного процесса,

T_м – постоянная времени переходного процесса.

 

Установившееся  и начальное значение скорости вращения вала двигателя и жесткость механической характеристики будут различными на разных ступенях пуска.

Данные для  расчета берутся с графика  характеристики двигателя при пуске.

 

Приведенный момент инерции системы 

, кг·м²

 

Первая  ступень разгона

Жесткость механической характеристики на первом участке разгона

 

Постоянная времени разгона на первом участке разгона

 сек

Время разгона на первом участке

 сек

Закон изменения скорости и момента  на первом участке

рад/с

 Н·м

Результаты  расчета зависимости скорости и  момента во времени на первом участке  разгона приведены в таблице

t	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
ω	0	6,31	11,96	17,01	21,53	25,57	29,19	32,43	35,33	37,93
М	1008	943,54	885,85	834,23	788,04	746,71	709,72	676,63	647,01	620,51

 

 

 

 

Вторая  ступень разгона 

Жесткость механической характеристики на вторм участке разгона

Постоянная времени разгона на втором участке разгона

 сек

Время разгона на втором участке

 сек

Закон изменения скорости и момента  на втором участке

рад/с

 Н·м

Результаты  расчета зависимости скорости и  момента во времени на втором участке  разгона приведены в таблице

t	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,36
ω	37,93	49,66	54,75	55,76	56,7	57,23
M	1000	788,58	718,02	668,66	630,69	620,51

 

 

Третья  ступень разгона 

Жесткость механической характеристики на третьем участке разгона

Постоянная времени разгона на третьем участке разгона

 сек

Время разгона на третьем участке

 сек

Закон изменения скорости и момента  на третьем участке

рад/с

 Н·м

Результаты расчета зависимости  скорости и момента во времени  на третьем участке разгона приведены  в таблице

t	1,36	1,40	1,45	1,50	1,55	1,6	1,65	1,71
ω	57,23	61,5	63,72	65,93	66,13	66,33	66,52	66,75
M	1002	890,71	795,36	739,98	692,63	635,49	628,56	620,51

 

 

 

 

Четвертая ступень разгона 

Жесткость механической характеристики на четвертом участке разгона

Постоянная времени разгона на четвертом участке разгона

 сек

Переходной процесс, описываемый  экспоненциальной зависимостью, считается  законченным по истечению времени, в 3-4 раза превышающем характеристическое

Т_Р4 = 4·Т₄ = 4· 0,19 = 0,76 сек

Закон изменения скорости и момента  на четвертом участке

рад/с

 Н·м

Результаты  расчета зависимости скорости и  момента во времени на четвертом  участке разгона приведены в  таблице

t	1,71	1,8	1,9	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4	2,47	2,5
ω	66,75	70,92	72,10	72,27	72,44	72,6	72,76	72,96	73,01	73,05
M	1001,76	825,36	700,45	615,31	523,95	490,10	445,31	405,98	399,37	395,35

 

Общее время разгона

 сек

По полученным уравнениям строим графики переходных процессов при пуске двигателя

 

Расчет переходного  процесса при торможении

Переходной  процесс при торможении двигателя  противовключением описывается уравнениями:

Жесткость характеристики при торможении

Постоянная времени торможения

 сек

Время торможения двигателя

 сек

Закон изменения скорости и момента  при торможении

= - 148,5+218,5·e ^–t/1,49

= 395 - 1403·e ^–t/1,49

Результаты  расчета зависимости скорости и  момента при томожении приведены в таблице

t	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
ω	70	58,58	47,55	35,15	25,56	14,71	2,38	-11,91
М	-1008	-918,93	-813,77	-752,14	-677,69	-608,05	-530,43	-475,25