Расчет переходных процессов в электроприводе за цикл работы

 

В диапазоне изменения скольжения S от 0 до S_к механическая характеристика может быть лимитирована, поэтому переходные процессы можно описать системой дифференциальных уравнений из [7]:

 

                               (6.1)

 

где: М, Мс – момент двигателя и нагрузки;

Тэ – электромагнитная постоянная времени;

b – жесткость МХ привода;

J – момент инерции привода.

Электромагнитная постоянная времени:

 

.                                                (6.2)

 

Тогда по (6.2):

 с.

Механическая постоянная времени привода по [7]:

 

Т_М = J_ПР/b.                                                              (6.3)

 

где: b – жесткость МХ привода, рассчитанная в пункте (4.1).

Тогда по (6.3):

Т_М = 136,874/315,412 = 0,434 с.

Т. к. Т_М >> Т_Э, то систему уравнений (6.1) можно заменить на систему, где Т_Э пренебрегаем (Т_Э = 0):

 

                                            (6.4)

 

Решение системы уравнений (6.4) даёт искомые зависимости щ = f(t), M = f(t) по [7]:

 

                              (6.5)

                              (6.6)

 

где: М_УСТ, щ_УСТ – установившиеся значения момента и скорости при t → oo;

М_НАЧ, щ_НАЧ – начальные значения момента и скорости при t = 0.

На первом участке работы:

М_НАЧ1 = М_СMIN = 252,931 Н*м.

Из второго уравнения системы (6.4):

 рад/с;

 Н*м;

 рад/с;

 (6.7)

На втором участке работы:

М_НАЧ2 = 2080,807 Н*м.

Из второго уравнения системы (6.4):

 рад/с;

 Н*м;

 рад/с;

 (6.8)

Результаты расчёта переходных процессов проиллюстрированы на рисунках 6.1 и 6.2 – графики изменения скорости и момента, соответственно. Кроме того, некоторые числовые значения расчёта переходных процессов сведены в таблицах 6.1 и 6.2 – результаты расчета переходных процессов на первом и на втором участках, соответственно.

Графики переходных процессов приведены также в графической части проекта.

 

Рисунок 6.1 – График изменения скорости

 

Рисунок 6.2 – График изменения момента

 

Таблица 6.1 – Результаты расчета переходных процессов на первом участке

t, с	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,705
щ1, рад/с	205,2	204,4	203,7	202,5	201,6	200,9	200,3	199,8	199,4
М1, Н*м	252,9	500,6	721,4	1093,5	1388,9	1623,6	1810	1958	2080,8

 

Таблица 6.2 – Результаты расчета переходных процессов на втором участке

t, с	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	2,0	2,5	3,084
щ2, рад/с	199,4	201,5	202,9	203,7	204,3	204,6	205,1	205,2	205,2
М2, Н*м	2080,8	1405,9	980,2	711,6	542,3	435,4	271,1	258,7	253,0

 

 

Проверка правильности расчета мощности и окончательный выбор двигателя

 

Проверку правильности расчета и выбор двигателя по нагреву осуществляется методом эквивалентного момента, используя график переходного процесса M(t) по [1]. Произведем разбиение графика M(t) на небольшие прямоугольные участки и определим Mэ:

 

                                                (7.1)

 

где: Mi, ti – момент и время работы на i – ом прямоугольном участке;

Тц – время цикла.

Разобьём первый участок на три интервала и определим значения моментов М₁(t₁) по (6.7). Причём t₁ = 0,705/3 = 0,235 с.

Тогда:

М₁(0,235) = 1204,709 Н*м;

М₁(0,47) = 1758,539 Н*м;

М₁(0,705) = 2080,8 Н*м.

Затем разобьём второй участок на четыре интервала и определим значения моментов М₂(t₂) по (6.8). Причём t₂ = (3,789 – 0,705)/4 = 0,771 с.

М₂(0,771) = 562,262 Н*м;

М₂(1,542) = 305,279 Н*м;

М₂(2,313) = 261,790 Н*м;

М₂(3,084) = 253,0 Н*м.

Следовательно:

            (7.2)

Тогда, подставляя значение найденное в (7.2), в (7.1), получим:

Таким образом, двигатели привода загружены на:

Т. е. двигатели по мощности выбраны верно и загружены на 82,9% по нагреву.

 

Заключение

 

В ходе выполнения курсового проекта был выбран тип привода и разработан привод горизонтально – ковочной машины.

При выборе типа привода были учтены особенности работы привода:

– ударный тип нагрузки;

– большие колебания нагрузки.

При прямом выборе двигателя мощность должна выбираться из условия обеспечения пикового момента нагрузки М_с.max, поэтому двигатель не полностью используется по нагреву.

В качестве привода был выбран маховиковый привод на основе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с повышенным скольжением, что позволяет:

– устранить завышение мощности электродвигателя;

– снизить для двигателя нежелательные толчки и моменты.