Инд-зад-ЭП

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮЖНО–РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

——————————————————–––––––––––———

О.А.Кравченко

ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ДОМАШНИХ ЗАДАНИЙ

по дисциплине "Электрический привод"

~

s	М

µ

НОВОЧЕРКАССК 2002

2

УДК 62–83:681.5

Рецензент

канд. техн. наук, доцент В.А.Черепов

Кравченко О.А.

Варианты индивидуальных домашних заданий по дисциплине "Электрический привод" /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т.– Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002.– 14 с.

Приведены варианты исходных данных для индивидуального домашнего задания, кинематические схемы механизмов, характеристики и параметры двигателей.

Предназначены для студентов электротехнических специальностей направления "Электротехника, электромеханика и электротехнологии".

©Южно-Российский государственный технический университет, 2002

©Кравченко О.А., 2002

3

1.СОДЕРЖАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

ИЕГО ОФОРМЛЕНИЕ

При выполнении домашнего задания должны быть рассмотрены и решены следующие вопросы:

1)по заданной кинематической схеме составить расчетную схему механической части электропривода и свести её к одномассовой модели электропривода. Привести к валу двигателя значение нагрузки, приложенной к объекту управления;

2)для заданного электродвигателя (постоянного или переменного тока), числа ступеней пуска n, статического момента M C , характера пуска (форсирован-

ного или нормального) рассчитать и построить естественную и искусственные пусковые механические характеристики, а также значения пусковых сопротивлений, включаемых в цепь якоря или ротора для получения необходимых искусственных характеристик;

3)определить время разгона электропривода на каждой ступени пуска и общее время разгона до установившейся скорости;

4)рассчитать скорость вращения (перемещения) объекта при работе двигателя на естественной механической характеристике при заданной статической нагрузке.

Номер задания, состоящий из четырех цифр и одной буквы, выдается преподавателем индивидуально каждому студенту:

первая цифра (1–5)	– номер кинематической схемы электропривода (рис. 1–5);
вторая цифра (0–9)	– параметры соответствующей кинематической схемы
	электропривода (табл. 1–5);
две последние цифры (01–60) – характеристики двигателей (табл. 6–8);
буква (Н или Ф)	– характер пуска (нормальный или форсированный).

Представленное к защите индивидуальное домашнее задание оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ на 6–10 листах формата А4 или в 12–18- листовой тетрадке. Все расчеты следует выполнять в системе единиц СИ. При выполнении домашнего задания рекомендуется пользоваться литературой [1–4].

4

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

2.1. Варианты заданий 10ХХХ–19ХХХ

Схема механической части электропривода, приведенная на рис. 1, состоит: из двигателя с моментом инерции J Д , трехступенчатого зубчатого редуктора с

передаточными отношениями ступеней i1 , i2 , i3 и вращающегося со скоростью Ω объекта управления, к которому приложен статический момент M C . Передаточ-

ные числа ступеней редуктора и значение статического момента приведены в табл. 1 в абсолютных единицах, а моменты инерции отдельных звеньев кинематической цепи заданы в долях от момента инерции двигателя.

J Д		J 1		J 4			J 5
		i1		i2			i3
		J 2		J 3			J 6

Ω M C

J М

Рис. 1. Механическая часть электропривода с трехступенчатым редуктором

Таблица 1

Параметры механической части электропривода с трехступенчатым редуктором

	Вари-	i		i		i		M C ,	J 1 ,	J 2 ,	J 3 ,	J 4 ,	J 5 ,	J 6 ,	J M ,	ступенейЧисло
	ант		1		2		3	Н м	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	пуска
												0,5				n
	0	1,25		3,55		4,0		2500	0,01	0,1	0,3		0,3	0,7	10	4
	1	1,6		2,8		5,0		3000	0,02	0,3	0,1	0,4	0,4	0,6	8	3
	2	2,0		2,24		2,5		1500	0,03	0,2	0,2	0,6	0,4	0,8	15	3
	3	2,5		1,8		1,25		500	0,04	0,5	0,1	0,5	0,5	0,9	30	2
	4	3,15		1,4		1,6		1000	0,05	0,4	0,4	0,7	0,2	0,7	18	4
	5	4,0		1,12		2,8		2000	0,06	0,5	0,2	0,8	0,5	0,8	5	4
	6	1,6		2,8		2,24		1200	0,07	0,6	0,3	0,9	0,1	0,6	20	2
	7	6,3		2,0		1,25		2300	0,08	0,2	0,4	0,8	0,3	0,7	25	4
	8	2,0		3,55		2,8		2300	0,09	0,6	0,5	0,7	0,2	0,5	6	3
	9	1,25		2,8		1,25		400	0,10	0,7	0,2	0,6	0,5	0,9	7	2

5

2.2. Варианты заданий 20ХХХ–29ХХХ

Схема механической части электропривода, приведенная на рис. 2, состоит: из двигателя с моментом инерции J Д , клиноременной передачи с диаметрами

шкивов D1 и D2 , двухступенчатого зубчатого редуктора с передаточными отношениями ступеней i1 , i2 , и вращающегося со скоростью Ω объекта управления, к которому приложен статический момент M C . Диаметры шкивов, передаточные

числа ступеней редуктора и значение статического момента приведены в табл. 2 в абсолютных единицах, а моменты инерции отдельных звеньев кинематической цепи заданы в долях от момента инерции двигателя.

		J 1
J Д		D2
	D1	J 2

J 4			J 6
			i2
i1			J 5
J 3

Ω M C

J М

Рис. 2. Механическая часть электропривода с клиноременной передачей и двухступенчатым редуктором

Таблица 2

Параметры механической части электропривода с клиноременной передачей и двухступенчатым редуктором

Вари-	D1 ,	D2 ,	i1	i2	M C ,	J 1 ,	J 2 ,	J 3 ,	J 4 ,	J 5 ,	J 6 ,	J M ,	ступенейЧисло
ант	мм	мм			Н м	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	пуска
													n
0	50	63	10,0	1,25	2700	0,01	0,03	0,1	0,5	0,10	0,5	3	4
1	56	140	2,5	3,15	3000	0,05	0,10	0,2	0,6	0,20	0,4	5	4
2	63	160	1,25	2,5	800	0,08	0,20	0,5	0,9	0,70	1,0	20	2
3	71	180	1,6	2,5	1600	0,10	0,25	0,3	0,6	0,40	0,8	7	4
4	80	140	2,5	3,55	2000	0,20	0,50	0,4	0,8	0,30	0,7	10	3
5	90	125	3,15	1,25	700	0,03	0,07	0,3	0,7	0,20	0,6	6	3
6	100	250	2,5	2,0	2000	0,04	0,10	0,2	0,5	0,05	0,1	2	4
7	112	280	2,0	1,25	800	0,05	0,20	0,1	0,4	0,10	0,2	3	3
8	125	250	1,6	5,0	2500	0,01	0,03	0,4	0,8	0,30	0,9	9	4
9	140	280	1,25	3,15	1000	0,03	0,08	0,5	1,0	0,70	1,0	15	3

6

2.3. Варианты заданий 30ХХХ–39ХХХ

Схема механической части электропривода, приведенная на рис. 3, состоит: из двигателя с моментом инерции J Д ; одноступенчатого зубчатого редуктора с

передаточным отношением i; передачи "винт – гайка" с шагом винта τ и моментом инерции J B , преобразующей вращательное движение в поступательное; объ-

екта массой m, перемещающегося со скоростью V. Передаточное число редуктора, шаг винта и масса объекта приведены в табл. 3 в абсолютных единицах, а моменты инерции отдельных звеньев кинематической цепи заданы в долях от момента инерции двигателя.

J Д

J 1				i			J 2

	J B
V	m

FT = m g

Рис. 3. Механическая часть электропривода с передачей "винт – гайка" и одноступенчатым редуктором

Таблица 3

Параметры механической части электропривода с передачей "винт – гайка" и одноступенчатым редуктором

Вари-							Число
	τ, мм	i	m, кг	J 1 , о.е.	J 2 , о.е.	J B , о.е.	ступеней
ант							пуска
							n
0	10	1,0	6500	0,01	0,1	0,5	2
1	15	1,25	8000	0,02	0,3	0,8	4
2	20	1,8	8500	0,03	0,3	0,7	3
3	25	2,5	10000	0,04	0,2	0,9	4
4	10	1,6	12000	0,05	0,1	1,2	3
5	15	1,25	8000	0,06	0,3	0,9	4
6	20	1,4	7000	0,07	0,4	0,6	4
7	10	1,25	9000	0,08	0,2	0,9	2
8	25	2,5	10000	0,09	0,4	0,9	4
9	20	2,8	14000	0,10	0,5	0,8	4

7

2.4. Варианты заданий 40ХХХ–49ХХХ

Схема механической части электропривода, приведенная на рис. 4, состоит: из двигателя с моментом инерции J Д ; двухступенчатого редуктора с передаточ-

ными отношениями ступеней i1 , i2 ; барабана диаметром D, на который наматыва-

ется стальной канат с закрепленным на нем грузом массой m. Груз, перемещающийся со скоростью V, создает статическую нагрузку, обусловленную его силой тяжести FT . Передаточные числа ступеней редуктора, диаметр барабана и масса

груза приведены в табл. 4 в абсолютных единицах, а моменты инерции отдельных звеньев кинематической цепи заданы в долях от момента инерции двигателя. При расчетах массой каната пренебречь.

J Д		J 1		J 3
		i1		i2
		J 2		J 4

J Б

D

V m

FT = m g

Рис. 4. Механическая часть электропривода грузоподъемного устройства

Таблица 4 Параметры механической части электропривода грузоподъемного устройства

Вари-	i1	i2	D,	m,	J 1 ,	J 2 ,	J 3 ,	J 4 ,	J Б ,	ступенейЧисло
ант			м	кг	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	о.е.	пуска
										n
0	1,25	2,5	0,70	1000	0,01	0,1	0,05	0,2	0,5	3
1	1,8	2,8	0,80	1700	0,02	0,1	0,04	0,6	0,8	2
2	2,0	2,8	0,75	3000	0,03	0,3	0,06	0,5	1,0	3
3	1,6	2,0	0,50	1900	0,04	0,4	0,07	0,7	0,7	3
4	3,15	1,8	0,70	3500	0,05	0,2	0,05	0,4	0,9	4
5	4,0	1,4	0,80	2500	0,02	0,1	0,08	0,5	1,0	3
6	5,0	1,12	0,40	7000	0,03	0,3	0,09	0,8	0,8	2
7	2,24	1,25	0,40	1600	0,01	0,2	0,06	0,9	1,1	2
8	2,5	1,6	0,50	2200	0,04	0,4	0,05	0,7	0,9	2
9	1,6	2,8	0,60	2500	0,05	0,5	0,07	0,6	1,2	3

8

2.5. Варианты заданий 50ХХХ–59ХХХ

Схема механической части электропривода, приведенная на рис. 5, состоит: из двигателя с моментом инерции J Д , двухступенчатого редуктора с передаточ-

ными отношениями ступеней i1 , i2 , и реечной передачи, преобразующей враща-

тельные движения шестерни радиусом R в поступательные перемещения объекта массой m, к которому приложено статическое усилие FC . Передаточные числа

ступеней редуктора, радиус шестерни, приводящей объект в движение, и масса объекта приведены в табл. 5 в абсолютных единицах, а моменты инерции отдельных звеньев кинематической цепи заданы в долях от момента инерции двигателя. При расчетах массой реечной передачи пренебречь.

		FC
	m	V
	R	J 3
	J 1
		i2
	J Д	J 2
	i1

Рис. 5. Механическая часть электропривода с двухступенчатым редуктором и реечной передачей

Таблица 5

Параметры механической части электропривода с двухступенчатым редуктором и реечной передачей

Вари-									Число
	i1	i2	R, м	m, кг	FC , Н	J 1 , о.е.	J 2 , о.е.	J 3 , о.е.	ступеней
ант									пуска
									n
0	1,0	1,6	0,20	1000	1100	0,01	0,01	0,1	3
1	1,25	1,12	0,25	700	800	0,02	0,03	0,2	3
2	1,6	1,25	0,30	1300	900	0,04	0,05	0,3	3
3	1,12	1,4	0,50	300	400	0,03	0,04	0,2	2
4	1,4	1,12	0,35	400	600	0,05	0,05	0,4	3
5	1,8	1,25	0,40	600	650	0,02	0,04	0,5	2
6	2,0	1,25	0,45	500	800	0,03	0,06	0,2	4
7	2,24	1,12	0,25	1700	1300	0,04	0,09	0,3	2
8	2,5	1,25	0,20	1200	2300	0,01	0,03	0,1	4
9	2,8	1,0	0,30	1100	1300	0,02	0,05	0,5	3

9

3. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

3.1. Двигатели постоянного тока серии 2П

Машины постоянного тока серии 2П [5] предназначены для работы в широкорегулируемых электроприводах. Условия эксплуатации машин: высота над уровнем моря до 1000 м; температура окружающего воздуха от 5 до 40 оС; относительная влажность воздуха до 80 % при температуре 25 оС и при более низких температурах без конденсации влаги; окружающая среда – невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

Структура условного обозначения машин постоянного тока серии 2П:

2П Х Х Х Х Х

Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Буква Г при наличии встроенного тахогенератора (в обозначении двигателя без тахогенератора опускается).

Условное обозначение длины сердечника якоря: М – средняя, L – большая.

Высота оси вращения, мм.

Исполнение по способу защиты и вентиляции:

Н – защищенное с самовентиляцией; Ф – защищенное с независимой вентиляцией; Б – закрытое с естественным охлаждением; О – закрытое с внешним обдувом.

Название серии – вторая серия машин постоянного тока.

Двигатели изготавливаются с независимым возбуждением. Напряжение возбуждения 110 или 220 В независимо от номинального напряжения якоря.

Режим работы двигателей – продолжительный S1. Превышение температуры обмоток при установившемся тепловом состоянии двигателей типов 2ПН и 2ПФ соответствует классу В, типов 2ПБ и 2ПО – классу F.

Допустимые кратковременные перегрузки по току при номинальном потоке

возбуждения:
для двигателей типов 2ПН, 2ПФ, 2ПО, 2ПБ	– 2 I НОМ	в течение 60 с;
для двигателей типов 2ПН, 2ПФ, 2ПО	– 3 I НОМ	в течение 10 с;
для двигателей типа 2ПБ	– 4 I НОМ	в течение 10 с.

Двигатели допускают длительную работу при номинальном напряжении возбуждения и с пониженной частотой вращения до 1 об/мин при токах якоря, не превышающих I НОМ для двигателей типа 2ПФ, (0,9 −1,0)I НОМ для двигателей типа

2ПБ, (0,75 −0,85)I НОМ для двигателей типа 2ПО.

10

Серия двигателей 2П охватывает диапазон напряжений от 110 до 440 В и частот вращения от 500 до 3000 об/мин. В табл. 6 приведены следующие техниче-

ские данные некоторых двигателей серии 2П: PH										– номинальная мощность; nH –
номинальная частота вращения; U H – номинальное напряжение; ηH – КПД при
номинальной нагрузке; RЯ , RДП			– сопротивления обмоток якоря и дополнитель-
ных полюсов при температуре 15 оС; J Д – момент инерции якоря.
	Технические данные двигателей серии 2П																	Таблица 6
		P ,		n	H	,	U	H	,	η	H	,	R	Я	,	R	ДП	,	J Д ,
Вариант	Тип	H																	кг м2
		кВт		об/мин			В			%			Ом			Ом
01		11,0		600			220			79,5			0,2020			0,0678			0,525
02	2ПН225М УХЛ4	15,0		750			220			80,5			0,1460			0,0637			0,525
03		22,0		1000			220			82,0			0,0860			0,0429			0,525
04		37,0		1500			220			86,5			0,1460			0,0637			0,525
05		37,0		1500			440			86,5			0,0860			0,0429			0,525
06		15,0		600			220			79,0			0,1600			0,0742			0,60
07		18,5		750			440			83,0			0,4730			0,2080			0,60
08	2ПН225L УХЛ4	18,5		750			220			83,0			0,0950			0,0500			0,60
09		30,0		1060			220			84,5			0,0490			0,0197			0,60
10		30,0		1060			440			84,5			0,1960			0,0700			0,60
11		45,0		1500			220			87,5			0,2370			0,0125			0,60
12		10,0		500			220			74,5			0,3500			0,1010			0,46
13		15,0		600			220			79,5			0,1780			0,0678			0,46
14	2ПФ225М УХЛ4	18,5		750			220			81,0			0,1460			0,0637			0,46
15		22,0		1000			340			82,5			0,1780			0,0670			0,46
16		22,0		1000			440			82,5			0,3530			0,1110			0,46
17		37,0		1500			220			87,0			0,0365			0,0159			0,46
18		37,0		1500			340			87,0			0,0865			0,0430			0,46
19		15,0		500			220			77,5			0,1960			0,0790			0,57
20	2ПФ225L УХЛ4	18,5		750			440			83,0			0,4730			0,2080			0,57
21		22,0		750			220			83,2			0,0950			0,0500			0,57
22		30,0		1060			440			85,0			0,1960			0,0800			0,57
23		22,0		750			220			81,0			0,0740			0,0390			1,05
24	2ПН250М УХЛ4	37,0		1060			220			85,0			0,0350			0,0190			1,05
25		50,0		1500			440			87,0			0,1100			0,0540			1,05
26		55,0		1500			220			87,0			0,0185			0,0038			1,05
27		26,5		600			440			81,5			0,3800			0,1950			1,28
28	2ПФ250L УХЛ4	30,0		750			220			84,3			0,0500			0,0310			1,28
29		45,0		1000			220			86,0			0,0300			0,0160			1,28
30		45,0		1180			340			86,0			0,0650			0,0310			1,28