Расчет регулируемого электропривода производственной установки с двигателем постоянного тока в системе ТП-Д

1.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Кафедра микропроцессорных средств автоматизации
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине : Электрический привод
Тема : РАСЧЕТ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ
установки с двигателем постоянного тока в системе ТП-Д
Выполнил студент гр. АТПП-16-1б
Коробейникова А.И.
Проверил: доцент каф. МСА
Даденков Д.А.
Пермь 2019 г.

2.

Цели и задачи
Целью курсового проекта является детальный расчет регулируемого электропривода производственной установки с двигателем постоянного
тока в системе ТП-Д.
Задачи:
1)
Построить тахограмму рабочей машины ωм =f(t) за цикл работы и определить расчетную продолжительность включения ПВ%расч.
2)
Построить механическую характеристику ωм =f(Mcм) рабочей машины.
3)
Построить нагрузочную диаграмму Mcм =f(t) рабочей машины.
4)
Определить требуемую мощность электродвигателя.
5)
Выбрать электродвигатель по мощности и определить передаточное отношение редуктора между двигателем и рабочей машиной.
6)
Выбрать управляемый преобразователь.
7)
Построить тахограмму работы двигателя ωд =f(t).
8)
Рассчитать приведенные к валу двигателя моменты статического сопротивления Mci , рабочей машины.
9)
Выбор режимов работы электропривода.
10)
Рассчитать и построить статические механические характеристики системы электропривода, соответствующие заданным
установившимся скоростям, на которых двигатель должен работать в течение цикла.
11)
Проверить предварительно выбранный двигатель на нагрев и перегрузочную способность.
12)
Рассчитать энергетику спроектированной разомкнутой системы электропривода в установившихся режимах работы за цикл.
13)
Изобразить структурную схему разомкнутой системы электропривода.

3.

Исходные данные

4.

Тахограмма рабочей машины ωм =f(t)

5.

Механическая характеристика
ωм =f(Mcм)
Мсм, Н*м
-1400
1400
1400
м, с-1
-3
8
15

6.

Нагрузочная диаграмма рабочей машины
Mcм =f(t)

7.

Расчет мощности двигателя.
Выбор электродвигателя по мощности.
Предварительную мощность электродвигателя рассчитывается по
нагрузочной диаграмме и тахограмме рабочей машины.
Рр = Кпн * Коп * Кз * Mнм * ωом *10-3 = 1.05*1*1.2*1400*15*10-3 = 26,46 кВт
Mнм - номинальный момент механизма, Н·м
Найденную расчетную мощность пересчитаем на номинальную ПВ%=40%:

8.

Расчет мощности двигателя.
Выбор электродвигателя по мощности.
По найденному значению мощности выбираем два двигателя повторнократковременного режима (тихоходный и быстроходный) серии Д согласно
условию:
Рр≥ Р40%
Для каждого выбранного двигателя рассчитываем расчетное передаточное число
редуктора (iр = ωн /ωосн). По расчетному передаточному числу и мощности
двигателя выбираем редуктор.

9.

Расчет мощности двигателя.
Выбор электродвигателя по мощности.
Расчетная мощность редуктора типа ЦОН:
Рред = Рнд*Кз
Выбор двигателя и редуктора по оптимальной скорости:
Тип
Рнд, кВт
двигате
ля
Д812(2 38
20В)
Д806(4 55
40В)
Рнр, кВт
ωнр ,
1/с
Jд*i2
7
Тип
редукт
ора
ЦОН-25
75
78.5
93,26
10,25
ЦОН-30
97,5
78,5
136,56
ωн , 1/с
iр
Jд ,
кг*м2
58,09
3,65
57,57
3,65
Параметры выбранного двигателя
Сери
я
Д812
Рн,
кВт
38
Iн, А
192
nn,
об/ми
н
N
555
210
2a
Wв
Фн,
мВб
Iв.н ,
А
Rя ,
Ом
Rв ,
Ом
J,
кг*м
Мдоп
,Н*м
2
Тихоходные Uн=220В
2
1350 57,2 5,74
0,02
3
34,4 7,0
2800

10.

Расчет мощности двигателя.
Выбор электродвигателя по мощности.
Проверим выбранный двигатель на перегрузочную способность с учетом
случайных перегрузок.
Данный двигатель удовлетворяет условиям перегрузки.

11.

Выбор управляемого преобразователя.
Для системы ТП-Д выбираем тиристорный преобразователь согласно условию:
Idн ≥ Iн.дв ; Udн ≥ Uн.дв ; Pпреобр ≥ Рн.дв
Iн.дв=192 А; Uн.дв =220В; Рн.дв =38 КВт
Тип агрегата
Параметры сети
Выходные параметры
Номин.
Выпрямл. Ток, А
Макс. Выпрямл.
Ток, А
Номин.
Выпрямл.
Напряжение, В
Номин.
Мощность, кВт
450
230
46
Реверсивные
ТЕР4-200/230
190-220
200
Двигатель выбран на напряжение 220 В, поэтому одновременно с выбором
преобразователя выбирается тип и мощность питающего трансформатора.

12.

Выбор управляемого преобразователя.
Расчетное значение его мощности согласующего трансформатора:
Условие выбора трансформатора: Sн.тр ≥ Sрасч
Тип
трансф
ормато
ра
ТСП63/0,7
Sн, кВА
58
Параметры
Вторичной
обмотки
Параметры
тиристорного
преобразователя
Потери
мощности, кВт
U2нф , В
I2нф , А
Udн , В
Idн , А
ΔPх.х
ΔPк.з
118
164
230
200
330
1900
Uк.з , %
Iх.х , %
5.5
8

13.

Тахограмму работы двигателя с
установившимися скоростями ωд =f(t)
w1 = ω1*i=-3*3,65=-10,95 с-1
w2 = ω2*i=8*3,65=29,2 с-1
w3 = ω3*i=15*3,65=54,75 с-1

14.

Статические механические характеристики
Статические механические характеристики проектируемого электропривода строим по двум точкам:
· I точка с координатами (ω = ωoi; M = 0);
· II точка с координатами (ω = ωci; M = Mci),

15.

Статические механические характеристики

16.

Статические механические характеристики

17.

Проверка выбранного двигателя по нагреву
Определяем мощности, развиваемые двигателем на каждой из установившихся скоростей:
Pi=Mci* ωci
• P1=Mc1* ωc1=(-441.956 )*(-10,95)=4839,4182 Вт
• P2=Mc2* ωc2=441.956 *29,2=12905,1152 Вт
• P3=Mc3* ωc3=441.956 *54,75=24197,091 Вт
Определяем коэффициент загрузки Xi двигателя по мощности на каждой из ωci

18.

Проверка выбранного двигателя по нагреву
Определяем полные номинальные ΔPн , номинальные переменные Vн и постоянные потери K, а также коэффициент
потерь а:
Потери в двигателе ΔPi

19.

Проверка выбранного двигателя по нагреву
Определим средние потери в двигателе постоянного тока за цикл работы
ΔР ср=
=2080,063 Вт
Пересчитаем потери из условия, что tдоп= 115 °С, tо.ср = 20 °С
Так как данное условие выполняется двигатель возможно установить.

20.

Расчет потерь энергии и энергетических
показателей
Энергия, затраченную двигателем на совершение полезной работы в
установившихся режимах работы:
Общий расход энергии за цикл, час, год:

21.

Расчет потерь энергии и энергетических
показателей
Отношение суммарных потерь энергии за цикл к общему расходу энергии
КПД

22.

Принципиальная схема разомкнутой системы электропривода

23.

Функциональная схема замкнутой системы электропривода

24.

Структурная схема разомкнутой системы
электропривода

25.

Структурная схема замкнутой системы электропривода