Курсач (ТЭП, 8 сем, Поехавший, ЭЛ-100-500)

Рисунок 7.3 Отработка двигателем скорости и момента

На графиках видно, что моменты двигателя на всех промежутках соответствуют рассчитанным. Переходные процессы являются колебательными, колебания затухают не мгновенно, однако перерегулирование по скорости практически равно нулю. Для количественной оценки колебательности используется логарифмический декремент колебаний.

Логарифмический декремент колебаний можно оценить как логарифм соотношения двух соседних амплитуд:

40

Рисунок 7.4 Затухающие колебания скорости планшайбы

Для оценки возьмём точки при

и

Вывод: декремент получился очень маленьким, что говорит о высокой колебательности системы. Связано это с тем, что выбранный двигатель имеет очень высокую жесткость характеристики - Поэтому демпфирующие способности привода низкие. Оптимизация процесса в задачу проектирования не входит. Нужно заметить, что величина перерегулирования скорости крайне мала:

( )

8 Расчёт энергетических показателей привода

Существует несколько энергетических показателей работы электропривода – цикловой КПД, потери энергии за цикл, средевзешенный коэффициент мощности и прочие. Определим некоторые из них для рассчитанной системы.

Цикловой КПД определяется следующим образом:

41

	∫			∑			∑
∫	∫		∑	∑		∑	∑

Данные о зависимости КПД и cosf двигателя от загрузки двигателя имеются:

Зависимость КПД от загруженности двигателя

96

95,8

95,6

η, %

95,4

95,2

95

40

50

60

70

80

90

100

P/Pном, %

При этом КПД всей установки будет ниже, так как потери присутствуют ещё и в передаче:

Необходимые для расчёта данные удобно свести в таблицу:

	1		2	3	4	5
Длительность, с	4		300	0.5	300	1
Мощность двигателя, кВт	90		135	91	135	60
		42

КПД двигателя, %						95.4	95.78	95.42	95.78	95.25
КПД установки, %						81.1	81.4	81.1	81.4	81.0
Суммарные затраты энергии, кДж						381	42280	51	42280	57
Потери энергии, кДж						72	7864	9.6	7864	10.8
						0.72	0.82	0.72	0.82	0.68
Цикловой КПД:
	∑
∑			∑

Цикловой cosϕ:

∑

∑

Потери энергии за цикл:

Затраты энергии на единицу продукции:

Как видно, из-за большого количества передач с низким суммарным КПД вся система имеет КПД около 81%. Однако это не худший результат, так как благодаря удачному выбору двигателя, основная его работа происходит при нагрузке в 82% от номинала, а в этом случае КПД близок к максимальному.

43

44

Вывод

В ходе работы был спроектирован электропривод планшайбы токарно-

карусельного станка. Были получены навыки проектирования электропривода для конкретных производственных задач, в частности: расчёт необходимой мощности двигателя, выбор двигателя, определение качества работы разомкнутой электромеханической системы, выбор силового преобразователя, синтез закона регулирования скорости электродвигателя и расчёт энергетических показателей привода. Также в ходе работы были изучены методы расчёта механической части системы и представление механизмов в виде двухмассовой системы.

Двухмассовая система является колебательной. Один из основных параметров –

соотношение инерционных масс, . Характерные частоты колебаний: 244 1/с

(частота собственных колебаний), 232 1/с (парциальная частота колебаний первой

массы) и 77 1/с (парциальная частота колебаний второй массы). На частотных характеристиках видны резонансы (ЛАЧХ) и опрокидывания фазы (ФЧХ) на этих частотах.

Так как производственный цикл требует обработки деталей больших масс и

габаритов, то для привода был выбран асинхронный двигатель большой мощности –

160 кВт. Момент инерции выбранного двигателя значительно отличается от

предварительного ( , что сильно повлияло на поведение

механической части привода – коэффициент соотношения масс уменьшился до

Частоты колебаний (соответственно): 145 1/с, 123 1/с, 77 1/с.

По паспортным данным были рассчитаны параметры схемы замещения двигателя, что позволило построить механическую характеристику по формуле Клосса и приблизительно оценить время пуска на холостом ходу. Оно составило 0.26 с.

Представление двигателя в виде обобщенной машины дало понятие переходных процессах при пуске: колебания токов, скорости и момента.

Для регулирования скорости был выбран частотный преобразователь. Из-за падения напряжения на ключах преобразователя критический момент двигателя при номинальной скорости упал с 5860 Нм до 5150 Нм. Для сохранения этого значения

45

момента при всех частотах был рассчитан нелинейный закон регулирования

(соотношение .

Несмотря на снижение критического момента, жесткость механической

характеристики осталась достаточно высокой – 1968 Нмс. Вкупе с небольшим диапазоном регулирования (D = 1.07) это дало крайне малую погрешность

регулирования	.
Анализ переходных процессов в разомкнутой системе УП-Д показал, что
система имеет низкую способность к демпфированию (		. И хотя амплитуда

колебаний скорости крайне мала, эту характеристику привода можно было повысить,

уменьшив жесткость характеристики АД вводом дополнительных сопротивлений в цепь статора. В этом случае погрешность регулирования увеличилась бы, но столь высокая точность при данном технологическом процессе не нужна и ею вполне можно было бы пожертвовать.

В заключение был проведен анализ энергетических показателей привода,

который показал, что спроектированный электропривод имеет цикловой КПД

, что является практически максимальным достижимым результатом, так как большую часть времени двигатель работает при загрузке примерно 84% - именно в этом случае его КПД максимален.

Таким образом, поставленная задача была достигнута. Спроектированный электропривод был исследован и проверен с различных позиций: механика,

электродинамика, энергетика. Для предложенного технологического процесса с учётом специфики установки данный проект удовлетворяет всем требованиям и является качественным решением.

46