5. Расчёт электромеханических характеристик для двигательного и тормозного режимов.

5.1 Делаем пересчет механических характеристик двигателя для полученных значений сопротивлений. Полученные значения заносим в таблицу 5.

R_д.ст1’=3,43 Ом, R_д.ст2=0,945 Ом

R _д.ст1= R_д.ст1’+ R_д.ст2=3,43+0,945=4,375 Ом

R_я.ст1= R_д.ст1 +R_дв.гор=4,375+0,55=4,925 Ом (было 4,92 Ом)

R_я.ст2= R_д.ст2 +R_дв.гор =0,945+0,55=1,495 Ом (было 1,49 Ом)

5.2 Пересчет механических характеристик с учетом новых сопротивлений.

5.2.1 Пересчет скорости для первой рабочей ступени:

сравниваем на сколько отличается скорость от первоначальной

Так как 0,1%<5 %, то выбранное каталожное сопротивление нас удовлетворяет.

5.2.2 Пересчет скорости для второй рабочей ступени:

сравниваем на сколько отличается скорость от первоначальной

Так как 0,123%<5 %, то выбранное каталожное сопротивление нас удовлетворяет.

Таблица 5.

Пусковая характеристика и первая рабочая ступень
М, Н·м	0	Мпер=-96,26	М1=-68,93
ω, рад/с	-101,5	0
Первая промежуточная ступень
М, Н·м	0	Мпер=100	Мпуск=160,44
ω, рад/с	101,5	19,99
Вторая промежуточная ступень
М, Н·м	0	Мпер=100	М пуск =160,44
ω, рад/с	101,5	50,63	19,99
Вторая рабочая ступень
М, Н·м	0	М с =68,93	М пуск =160,44
ω , рад/с	101,5		50,445

5.3 После работы на двух заданных скоростях (ω_и1 и ω_и2) двигатель необходимо затормозить до нулевой скорости.

При реактивном характере нагрузки производственного механизма примем вид торможения – динамическое. Расчет механической характеристики при динамическом торможении проводится на основании выражения:

.

R_ДТ=R₈₉(рисунок 6)

Определяем необходимое сопротивление якорной цепи для режима динамического торможения. Для этого режима работы при начальном моменте торможения М, равному М=М_пуск=160,44 Н·м, необходимо обеспечить скорость ω=ω_и2= 79,498 рад/с. Добавочное сопротивление ступени определяется из выражения

, ,

R_дв.гор+ R_ДТ= 2,33Ом;

R_ДТ=2,33–0,55=1,78 Ом.

Данные для построения характеристики динамического торможения заносим в таблицу 6.

Таблица 6.

М, Н·м	0	-160,44
ω, рад/с	0	49,768

Строим механические характеристики полного цикла работы двигателя при реактивном характере нагрузки производственного механизма (Рисунок 6).

Рисунок 6: Механические характеристики полного цикла работы двигателя:

01 –пусковая характеристика и первая рабочая ступень; 23 – первая промежуточная характеристика; 45 – вторая промежуточная характеристика; 67 – вторая рабочая ступень, 89 – характеристика динамического торможения.

6. РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ω=f(t), М=f(t) ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ И ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

6.1 Расчет переходных процессов проводим по выражениям:

,

,

,

где М_нач, I_нач, ω_нач – начальные значения соответственно момента, тока и скорости;

М_кон, I_кон, ω_кон – конечные значения соответственно момента, тока и скорости;

t – текущее время, с;

–электромеханическая постоянная времени, с;

J_Σ – суммарный момент инерции, кг·м²;

;

k=(1.5÷1.3) – коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора,

принимаем k=1,4;

J_дв – момент инерции двигателя, кг·м²;

J_мех – момент инерции механизма, кг·м²;

–передаточное число редуктора;

R_i – суммарное сопротивление якорной цепи на соответствующей характеристике, Ом;

с – коэффициент ЭДС двигателя, .

кг·м².

6.2 Переходные процессы первой рабочей ступени(пусковая характеристика – участок 01 – рисунок 6).

R_я.ст.1= R_я.пуск1=4.925 Ом; с;

Н·м; М_кон. = М_с2 = -68.93 Н·м.

ω_нач=0 рад/с; рад/с.

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчёта переходных процессов:

Полученные расчетные значения заносим в таблицу 7.

Таблица 7.

t, с	0	0,9	1,8	2,7	3,6	4,5	5,8
М, Н∙м	-96,934	-82,6	-75,6	-72,19	-70,52	-69,7	-69,93
ω, рад/с	0	-14,99	-22,31	-25,88	-27,62	-28,48	-29,289
n, об/мин	0	-143,23	-213,15	-247,28	-263,94	-272,08	-277,08

По данным таблицы 7 строим графики переходных процессов М=f(t) и n= f(t) для режима работы на первой рабочей ступени(пусковой характеристики):

Рисунок 7 – Переходные процессы М=f(t) и n= f(t) для пуска двигателя, с выходом на рабочую скорость первой рабочей ступени.(t_пп=5,8с –время переходного процесса.)

6.3 Переходные процессы двух промежуточных ступеней, с выходом на вторую рабочую скорость(участки 23,45,67 рисунок 6).

• Первая промежуточная ступень:

R_я.пр1=3,83 Ом; с;

Н·м; М_{кон.фикт} = М_с1 = 68,93 Н·м.

При расчёте переходного процесса М=f(t) для первой промежуточной ступени в качестве конечного значения момента берётся величина М_{кон.фикт} , а расчёт ведётся до значения момента равному М_{пер.принят}=100 Н·м.

ω_нач= ω_И1=-29,289 рад/с; рад/с.

При расчёте переходного процесса ω=f(t) для первой промежуточной ступени в качестве конечного значения скорости берётся величина, а расчет ведётся до значения скорости, равной:

рад/с.

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчёта переходных процессов:

Полученные расчетные значения, для первой промежуточной ступени, заносим в таблицу 8.

Таблица 8

t, с	0	0,2	0,35	0,5	0,75	0,95	1,05	1,054
М, Н∙м	160,44	143,45	132,86	123,75	111,36	103,5	100,14	100
ω, рад/с	-29,289	-15,47	-6,8	0,62	10,72	17,13	19,87	20
n, об/мин	-279,831	-147,77	-65,04	5,89	102,38	163,62	189,84	190,92

• Вторая промежуточная ступень:

R_я.пр2=2,39 Ом; с;

Н·м; М_{кон.фикт} = М_с1 = 68,93 Н·м.

При расчёте переходного процесса М=f(t) для второй промежуточной ступени в качестве конечного значения момента берётся величина М_{кон.фикт} , а расчёт ведётся до значения момента равному М_{пер.принят}=100 Н·м.

ω_нач= 20 рад/с; рад/с.

При расчёте переходного процесса ω=f(t) для второй промежуточной ступени в качестве конечного значения скорости берётся величина, а расчет ведётся до значения скорости, равной:

рад/с.

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчёта переходных процессов:

Полученные расчетные значения, для второй промежуточной ступени, заносим в таблицу 9.

Таблица 9.

t, с	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,658
М, Н∙м	160,44	146,58	134,82	124,85	116,38	109,19	103,09	100
ω, рад/с	20	27,03	32,99	38,05	42,34	45,98	49,07	50,63
n, об/мин	191,08	258,21	315,17	363,5	404,52	439,33	468,86	483,89

• Переходные процессы для второй рабочей ступени:

R_я.ст2=1,495 Ом; с;

Н·м; М_кон. = М_с1 = 68,93 Н·м;

ω_нач= 50,63 рад/с;

рад/с.

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчёта переходных процессов:

Полученные расчетные значения, для второй промежуточной ступени, заносим в таблицу 10.

Таблица 10.

t, с	0	0,3	0,6	0,9	1,35	1,8
М, Н∙м	160,44	110,57	87,88	77,55	71,58	68,93
ω, рад/с	50,63	66,36	73,52	76,78	78,66	79,498
n, об/мин	483,73	634,03	702,43	733,55	751,56	758,621

По данным таблиц 8, 9, 10 строим переходные процессы – рисунок 8:

Рисунок 8 – Графики переходных процессов М=f(t) и n= f(t):

I – первая промежуточная ступень(участок 23 – рисунок 6) – t_пп=1,05

II – вторая промежуточная ступень(участок 45 рисунок 6) – t_пп=0,65

III – выход на рабочую скорость второй рабочей ступени (участок 45 рис.6) – t_пп=1,8.

6.4 Расчёт переходных процессов тормозных режимов работы.

Режим динамического торможения при реактивном характере нагрузке производственного механизма (участок 89 – рисунок 6) отдо 0.

R_дв.гор+ R_ДТ= 2,33Ом;

с.

рад/с

При расчете переходного процесса ω=f(t) для режима динамического торможения в качестве конечного значения скорости берётся величина ω_{кон.фикт} (точка 10 рисунок 10), которая определяется из выражения:

рад/с, а расчет ведётся до значения скорости равной нулю.

При расчёте переходного процесса M=f(t) для режима динамического торможения:

Н∙м Н∙м, а расчёт ведётся до значения момента, равному нулю.

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчёта переходных процессов:

25.3. Рассчитываем переходные процессы прехода двигателя с первой рабочей скорости (

Полученные расчетные значения, для второй промежуточной ступени, заносим в таблицу 11.

Таблица 11.

t, с	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,714
М, Н∙м	-160,44	-124,9	-94,87	-69,49	-48,0421	-29,92	-14,6	0
ω, рад/с	70,4	54,7	41,45	30,24	20,7748	12,77	6,01	0
n, об/мин	672,61	522,69	396,01	288,94	198,49	122,03	57,42	0

По данным таблицы 11 строим графики переходных процессов М=f(t) и n= f(t) для режима динамического торможения:

Рисунок 9 – графики переходных процессов М=f(t) и n= f(t) динамического торможения.(t_пп=0,714).

По данным таблиц 7,8,9,10,11 строим графики переходных процессов М=f(t) и n= f(t) полного цикла работы:

Рисунок 10 – графики переходных процессов М=f(t) и n= f(t) заданного цикла работы:

I – пуск двигателя с выходом на первую рабочую ступень; II – работа на первой рабочей ступени; III – работа двигателя на первой промежуточной ступени; IV – работа двигателя на второй промежуточной ступени; V – выход на рабочую скорость второй рабочей ступени; VI – работа на второй рабочей ступени; VII – динамичесое торможение двигателя.