4.Выбор ящика сопротивлений.

4.1.Определяем токи по ступеням:

для первой ступени

А.

для второй ступени

А.

4.2. Определяем продолжительности включений.

.

Определяем продолжительность включения для ступеней:

%;

4.3. Определяем расчетные токи, средние за время работы:

А;

А.

4.4. Определяем каталожный ток для каждой ступени:

А;

А.

4.5. Выбираем ящики сопротивлений по наибольшему току, удовлетворяющему условию I_доп > I_{кат.расч}:

R_ст1=0.266 Ом, R`_ст2=2.113 Ом.

Ящик сопротивлений №40

Продолжительный ток, А	Сопротивление ящика, Ом	Сопротивление элемента, Ом	Число элементов
76	0,8	0,04	20

Схема соединения резисторов для первой ступени представлена на рисунке 5:

Рисунок 5 – Схема соединения резисторов для первой ступени.

Схема соединения резисторов для второй ступени представлена на рисунке 6:

Рисунок 6 – Схема соединения резисторов для второй ступени.

Рассчитаем погрешность, получившуюся при подборе сопротивлений:

Сопротивления подобраны с достаточной точностью, поэтому нет необходимости пересчитывать механические характеристики.

5. Расчёт механических характеристик рабочих режимах и в режиме динамического торможения.

5.1.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

.

Определяем необходимое сопротивление якорной цепи для режима динамического торможения. Для этого режима работы при начальном моменте торможения М, равному М=М_пуск=315.18 Н·м, необходимо обеспечить скорость ω=ω_и2=-23.24 рад/с. Добавочное сопротивление ступени определяется из выражения

, ,

R_дв.гор+ R_дт= 0.22 Ом;

Данные для построения характеристики динамического торможения заносим в табл.3.

Таблица 3.

М, Н·м	0	315.18
ω, рад/с	0	-23.24

Механические характеристики для полного цикла работы двигателя при реактивном характере нагрузки производственного механизма (рис.4).

Порядок работы двигателя при полном цикле происходит следующим образом: в цепь якоря включается добавочное сопротивление первой рабочей ступени, двигатель выходит на первую рабочую ступень. Спустя время t1 из цепи якоря выводятся сопротивления, двигатель выходит на первую, вторую пусковые ступени, затем на вторую рабочую, при этом скорость вращения вала двигателя возрастает. По истечении времени t2 двигатель переходит в режим динамического торможения, скорость вращения вала двигателя падает до полной его остановки.

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=(0.5÷1.3) – коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора, принимаем k=1.2;

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.Рассчитываем переходные процессы для пуска с выходом на рабочую скорость первой ступени:

Первая ступень пусковой характеристики

R_я.пуск1=1.21 Ом; с;

М_нач = М_пуск = 315.18 Н·м; М_{кон.фикт} =М_с=141.68 Н·м.

При расчете переходного процесса М=f(t) для первой пусковой характеристики в качестве конечного значения момента берется величина М_{кон.фикт}, а расчет ведется до значения момента, равному М_пер = 205 Н·м.

ω_нач= 0; рад/с.

При расчете переходного процесса ω=f(t) для первой пусковой характеристики в качестве конечного значения скорости берется величина ω_{кон.фикт}, а расчет ведется до скорости равной =44.5 рад/с.

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчета переходных процессов.

Полученные расчетные значения заносим в таблицу 4

Таблица 4

t, с	0	0,3	0,6	0,9	1,21
М, Н·м	315,18	276,2306	246,025	222,6004	203,9048
ω, рад/с	0	15,61119	27,71779	37,10655	44,59986
n, об/мин	0	149,0869	264,7049	354,3676	425,9287

Вторая ступень пусковой характеристики

R_я.пуск2=0,79 Ом; с;

М_нач = М_пуск = 315.18 Н·м; М_{кон.фикт} = 141.68.

При расчете переходного процесса М=f(t) для второй пусковой характеристики в качестве конечного значения момента берется величина М_{кон.фикт}, а расчет ведется до значения момента, равному М_пер = 205 Н·м.

ω_нач= 44.5рад/с; рад/с.

При расчете переходного процесса n=f(t) для второй пусковой характеристики в качестве конечного значения скорости берется величина ω_{кон.фикт}, а расчет ведется до значения скорости, равной:

рад/с.

Полученные значения начальных, конечных значений момента и скорости подставляем в выражения для расчета переходных процессов.

;

Полученные расчетные значения заносим в таблицу 5

Таблица 5

t, с	0	0,2	0,4	0,6	0,77
М, Н·м	315,18	275,4922	244,8829	221,2754	205,5071
ω, рад/с	44,5	54,77765	62,70431	68,81776	72,90118
n, об/мин	424,975	523,1266	598,8262	657,2096	696,2062

Характеристика первой рабочей ступени

= 0.51 Ом; с;

М_нач = М_пуск = 315.18 Н·м; М_{кон.факт} = 141.68 Н·м.

ω_нач = 72.93 рад/с.

При расчете переходного процесса М=f(t) для первой рабочей характеристики в качестве конечного значения момента берется величина М_кон.=205,

рад/с; рад/с;

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

Полученные расчетные значения заносим в таблицу 6

Таблица 6

t, с	0	0,7	1,4	2,1	2,8
М, Н·м	315,18	184,1045	152,0537	144,2166	142,3003
ω, рад/с	72,9	95,26971	100,7396	102,0771	102,4041
n, об/мин	696,195	909,8257	962,0631	974,8363	977,9596

Характеристика второй рабочей ступени

Так как на второй рабочей характеристике скорость меняет свой знак, а нагрузка носит реактивный характер, то переходные процесс по этой характеристики рассчитывается в два этапа:

Первый этап – скорость положительна.

R_я.ст2=2.27 Ом; с;

М_нач=М_пуск=-315.18 Н·м; М_{кон.фикт}=141.68 Н·м.

ω_нач = 109.56 рад/с.

При расчете переходного процесса М=f(t) второй регулировочной характеристики в качестве конечного значения момента берется величина М_{кон.фикт}, а расчет ведется до значения момента, равному М_кон.= -168.76 Н·м.

При расчете переходного процесса W=f(t) второй регулировочной характеристики в качестве конечного значения скорости берется величина , а расчет ведется до значения скорости, равной нулю.

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

Полученные расчетные значения заносим в таблицу 7

Таблица 7

t, с	0	0,2	0,4	0,6	0,808
М, Н·м	-315,18	-275,651	-239,542	-206,557	-175,277
ω, рад/с	102,64	73,65459	47,17711	22,99055	0,053862
n, об/мин	980,212	703,4014	450,5414	219,5598	0,514386

Второй этап – скорость отрицательна.

R_я.ст2=2.27Ом; с;

М_нач=-168.76 Н·м; М_кон=М_с2=-141.68 Н·м.

ω_нач = 0 рад/с.

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

Полученные расчетные значения заносим в таблицу 8

Таблица 8

t, с	0	3	6	9	12
М, Н·м	-175,357	-150,394	-143,979	-142,33	-141,907
ω, рад/с	0,053862	-17,244	-21,6949	-22,8402	-23,1349
n, об/мин	0,514382	-164,68	-207,187	-218,124	-220,938

Переходные процессы для режима динамического торможения

R_дт=0.223 Ом; с;

М_нач=М_пуск=315.18 H·м; М_{кон.фикт}=-141.68 Н·м.

ω_нач =-23.24 ад/с.

При расчете переходного процесса М=f(t) для режима динамического торможения в качестве конечного значения момента берется величина М_{кон.фикт}, а расчет ведется до значения момента, равному нулю.

_{кон.факт}= 10.48 рад/с;

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

Полученные расчетные значения заносим в таблицу 9

Таблица 9

t, с	0	0,0625	0,12	0,18	0,25
М, Н·м	315,18	201,3026	121,7844	58,39433	3,443921
ω, рад/с	-23,1349	-14,756	-8,90522	-4,24109	-0,19795
n, об/мин	-220,938	-140,92	-85,0448	-40,5024	-1,89038

Рисунок 7 - Графики переходных процессов M=f(t) и ω= f(t) заданного цикла работы: 1– Пуск двигателя в две ступени и выход на первую рабочую скорость; 2– работа на первой рабочей скорости; 3 – выход на вторую рабочую скорость; 4 – работа на второй рабочей скорости; 5– режим динамического торможения до нулевой скорости.