ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Типовых производственных механизмов и технологических комплексов

Вологодский государственный технический университет

Кафедра управляющие и вычислительные системы

Автоматизированный электропривод

типовых производственных механизмов и технологических комплексов

Методические указания по решению типовых задач к практическим занятиям для студентов дневного отделения

Факультет электроэнергетический

Специальность 140604 – электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов

Вологда 2004

УДК 62 - 83

Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: Методические указания по решению типовых задач к практическим занятиям для студентов дневного отделения. -Вологда: ВоГТУ, 2004.-28с.

Методические указания содержат основные сведения об автоматизированном электроприводе типовых производственных механизмов, 8 примеров решения типовых задач, 8 контрольных задач, одно контрольное задание, вопросы для самоконтроля и предназначены для студентов дневного обучения.

Весь предлагаемый материал необходим для самостоятельного изучения основных свойств и особенностей разомкнутого электропривода типовых производственных механизмов.

Утверждено редакционно – издательским советом ВоГТУ

Составитель: В.И. Согласов, ст.преподаватель

ис.1.1

Рецензент: А.В. Булычев, докт.техн.наук, профессор

Введение

Предлагаемые методические указания к практическим занятиям по курсу «Автоматизированный электропривод (АЭП) типовых производственных механизмов и технологических комплексов» предназначены для студентов специальности 140604 - электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов.

На примерах решений типовых задач студенты должны:

- изучить основные сведения об автоматизированном электроприводе (АЭП) и принципах выбора электродвигателя;

- усвоить условные обозначения элементов принципиальных электрических схем АЭП в соответствии с ЕСКД;

- научиться производить расчеты силовой части электропривода;

-получить представление о современном, регулируемом электроприводе.

Практика показывает, что изучение теории по «Автоматизированному электроприводу (АЭП) типовых производственных механизмов и технологических комплексов» и решение типовых задач не всегда доступно студентам, если количество часов для освоения сложной дисциплины недостаточно. Поэтому предлагаемые методические указания содержат краткое изложение основных сведений об АЭП и численное решение задач, что существенно изменяет ситуацию по качественному изучению дисциплины, следовательно, рекомендации предлагаемые выше по изучению «Автоматизированного электропривода» могут быть полезны для студентов дневной и заочной форм обучения других специальностей.

1. Основные сведения об автоматизированном электроприводе

1.1. Автоматизированный электропривод (АЭП), определяется как электромеханическая система, состоящая из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительного органа рабочей машины и управления этим движением.

В общем случае функциональная схема (АЭП) изображена на рис. 1.l.

Рис. 1.1 Функциональная блок-схема общепромышленного электропривода:

П - преобразователь силовой электрический;

М - электродвигатель;

МЧ - механическую часть;

РО - рабочий орган;

СУ - систему управления.

1.2. Поскольку в качестве источника движения в электроприводах станков и других производственных машинах используется электродвигатель, то в силу этого обстоятельства исследование АЭП сводится к решению следующих задач:

- определение приведенных моментов сопротивления и моментов инерции на валу электродвигателя;

- определение суммарных потерь мощности и КПД электропривода;

- выбор двигателя и расчет режимов его работы;

- расчет и построение статических механических характеристик электрических машин в двигательном и тормозном режимах;

- расчет и построение переходных процессов ω = f(t) и M = f(t) с учетом динамических нагрузок при различных сигналах управления автоматизированного электропривода в случаях пуска, торможения и реверса;

- разработка схем управления и выбор элементной базы регулируемого электропривода;

- определение качественных показателей разомкнутого и замкнутого автоматизированного электропривода.

1.3. Если раньше при разработке (АЭП) технологи выдавали задание механикам для конструирования механизмов, а те, в свою очередь, формулировали технические требования электрикам для выбора электродвигателя и системы управления, то сейчас эти специалисты: технолог, механик и инженер - электрик, - работают вместе, разрабатывая техническое задание.

Развитие вычислительной техники и электроники в настоящее время привело к существенному упрощению кинематических схем механизмов за счет реверсивного, безредукторного ЭП, который берет на себя выполнение сложных режимов ускорения и замедления, регулирования и согласования скоростей. Поэтому при разработке АЭП очень большое внимание уделяется выбору электрической машины.

Мощность электродвигателя в идеале должна соответствовать мощности производственного механизма. В конкретной ситуации зачастую приходиться завышать мощность электрической машины, что приводит к снижению КПД (η) и коэффициента мощности (Cosφ), повышению стоимости массогабаритных показателей установленного электрооборудования.

В большинстве случаев электродвигатель выбирают по мощности, моменту на валу, допустимому току силовой цепи, нагреву и проверяют его по перегрузочной способности, при этом он должен иметь достаточный пусковой момент М_п для обеспечения нормального пуска.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

2.1 Исходными данными для определения мощности двигателя являются нагрузочные диаграммы моментов и цикловые графики скорости механизма, приведенные к валу электрической машины, которые изображены на рис. 2.1.

При установившемся режиме работы АЭП двигатель развивает момент на валу, уравновешивающий статический момент сопротивления M_с.

Во время переходных процессов электрическая машина преодолевает динамический момент М_ДИН, обусловленный силами инерции подвижных частей механизма.

Тахограмма угловой скорости ω = f(t) за цикл позволяет определить график динамического момента М_ДИН по величине углового ускорения ε=dω/dt и приведенному к валу двигателя момента инерции J.

Момент двигателя

М = ± М_С ± М_ДИН. = ± M_С ± J^·(dω/dt), (1)

где

- суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции при пуске и поступательном движении, кг^.м²;

- суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции при торможении, кг^.м²;

J_ДВ - момент инерции двигателя, кг^.м²;

J_Х - момент инерции элемента кинематической системы, вращающегося со скоростью ω_Х, кг^.м²;

m _Х+1 - масса поступательно движущегося элемента кинематической системы, перемещающегося со скоростью υ_{Х+1, кг;}

ω_Х - угловая скорость механизма, рад/с;

υ_Х+1 - линейная скорость поступательно движущегося элемента, соответствующая угловой скорости ω двигателя, м/с;

ω - угловая скорость двигателя, рад/с;

η - КПД передачи механизма;

х = 1,2,3…- порядковый номер.

Согласно рис.2.1 график момента двигателя М_Σ = f(t) для механизма перемещения определяется геометрическим сложением графиков M_С = f(t) и

М _ДИН = f(t).

2.2 Номинальные режимы работы электродвигателей

С учетом нагрева и охлаждения двигателей при их эксплуатации известны три режима работы: продолжительный, повторно-кратковременный и кратковременный. На рис.2.2 изображены кривые нагрева и охлаждения электрических машин для различных режимов.

Под продолжительным номинальным режимом работы электрической машины понимается режим, при котором в течение периода нагрузки температура всех частей ее достигает установившегося значения, рис. 2.2а.

Pиc. 2.1Цикловые графики

Повторно-кратковременным номинальным режимом работы называется режим, при котором рабочие периоды нагрузки чередуются с периодами отключения (паузами), причем в периоды нагрузки температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время паузы не успевает уменьшиться до температуры окружающей среды, рис. 2.2б.

Рис. 2.2 Кривые нагрева и охлаждения электрических машин для различных режимов работы

Кратковременным номинальным режимом работы будет режим, при котором во время нагрузки электрическая машина не нагревается до установившейся величины, а в период паузы охлаждается до температуры окружающей среды, рис. 2.2в.

При кратковременном режиме работы стандартные продолжительности рабочего периода: 10, 30, 60 и 90 минут.

При повторно-кратковременном режиме работы продолжительность цикла не превышает 10 минут, а сам режим характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ), выраженной в процентах, ПВ-15%, 25%, 40% и 60%, которая определяется по выражению:

, (2)

где t_Р – время работы, с;

t₀ – время паузы, с;

t_Ц = t_Р + t₀ - время цикла, с.

Пусковые потери в этом режиме практически не оказывают влияния на превышение температуры частей машины.

При продолжительном режиме работы электродвигателя и неизменной нагрузке (рис. 2.2а) превышение температуры частей электрической машины над температурой окружающей среды определяется уравнением:

, (3)

где τ_У - установившаяся температура электродвигателя,°С;

τ_нач - начальная температура электродвигателя, °С;

t - текущее время, с;

Т_Н - постоянная времени нагрева, с.

Для t=¥ значение установившейся температуры определяется по формуле:

τ_У = Q /А, (4)

где Q - количество теплоты, выделяемое электродвигателем в единицу времени, Дж/с;

А - теплоотдача электродвигателя, Дж/(с^.град).

Постоянная времени нагрева Т_Н = С /А, (5)

где С - теплоемкость, т.е. количество теплоты, необходимое для повышения температуры на 1°С.