Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни




Скачати 310.78 Kb.
НазваМіністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни
Сторінка1/2
Дата конвертації19.12.2013
Розмір310.78 Kb.
ТипДокументы
uchni.com.ua > Фізика > Документы
  1   2


    Міністерство освіти і науки України

    ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

    МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

    ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ

    З ДИСЦИПЛІНИ

    «Автоматизований електропривод»

    для студентів спеціальності

    „ Автоматизація технологічних процесів”

    Затверджено

    на засіданні кафедри

    електротехніки

    Протокол № від

    Одеса

    ОНАХТ

    2007

    Методичні вказівки до розрахунково-графічної роботи з дисципліни «Автоматизований електропривод» для студентів спеціальності „Автоматизація технологічних процесів” /Укл. В.А. Водічев - Одеса: ОНАХТ, 2007. – 24 с.

    Укладач В.А. Водічев

    Доктор техн. наук, професор

    ^ 1. Мета і зміст роботи



Метою розрахунково-графічної роботи з дисципліни «Автоматизований електропривод» є закріплення і систематизація знань шляхом самостійного, а так само за допомогою консультанта, вирішення комплексної задачі розрахунку електромеханічної системи за заданими технічними умовами.

У роботі виконується розрахунок навантажень, вибір двигуна, вибір напівпровідникового перетворювача, розрахунок параметрів силового каналу, статичних і динамічних характеристик електромеханічної системи.

Технічні дані і варіанти завдання приведені в табл. Д1.


  1. Розрахунок навантажень і вибір елементів силової частини



    2.1. Опис робочої машини і технологічного процесу


Вантажопідйомний візок T, що має противагу П, рухається по похилому рейковому шляху під кутом α до обрію за допомогою троса, який перекинуто через барабан Б лебідки. Барабан приводиться в обертання електродвигуном Д через редуктор Р (рис. 1).

У період завантаження і розвантаження двигун відключений, а візок утримується механічним гальмом Т.

Візок працює в повторно-короткочасному-режимі.

У цикл входять наступні операції:

а) завантаження візка протягом часу t01;

б) пуск, встановлений рух, гальмування до повної зупинки при підйомі візка з номінальним вантажем (відповідно час tП1, tУ1, tТ1);

в) розвантаження візка протягом часу t02;

г) те ж, що і б), але при спуску порожнього візка (час tП2, tУ2, t2).

Рис. 1. Кінематична схема підйомника

2.2 Розрахунок статичних потужностей механізму в сталих режимах
Для руху візка з постійною швидкістю двигун повинен створювати зусилля, що дорівнює по величині і має напрям, протилежний рівнодіючої таких сил: ваги противаги, що складає вагу візка з вантажем, тертя коліс.

Сила тертя

, (1)
де FN – складова сили ваги, перпендикулярна траєкторії руху, Н;

RK – радіус колеса, М;

rЦ – радіус цапфи, М;

μ – коефіцієнт тертя ковзання в цапфі, М;

f коефіцієнт тертя катання;

K – коефіцієнт, що враховує тертя реборд коліс об рейки.

Потужність, необхідна для пересування робочого органа механізму із заданою швидкістю

P = 10-3 F V, (2)
де F – рівнодіюча сил, Н;

V – швидкість переміщення, м/с


    1. Розрахунок параметрів механічної передачі


Перетворення обертального руху вала двигуна в поступальний робочого органа здійснюється кінематичним ланцюгом редуктор-барабан-трос.

Необхідний радіус приведення механічної передачі
, (3)
де V0 – швидкість зворотного ходу візка, м/с

ωН – номінальна швидкість двигуна, рад/з

Передаточне число редуктора
, (4)

де RБ – радіус барабана, м.

Отримане передаточне число редуктора округляється до найближчого нормованого числа. Вважаємо, що застосовуються циліндричні редуктори, для яких при одно-, двох- і триступінчастому виконанні рекомендуються передаточні числа відповідно 1,6...6,3; 1...25; 28...180.

Вплив сил тертя в механічній передачі враховуємо введенням розрахункового коефіцієнта корисної дії. Приймаємо, що номінальний ККД передачі відповідає завантаженню механізму на робочому ході при підйомі візка

, (5)
де ηР – ККД редуктора;

ηб – 0,98 – ККД барабана.

У свою чергу ККД редуктора
, (6)
де ηЗП  0,95...0…0,97–ККД однієї зубчастої пари при одній ступіні редуктора;

m – число ступенів редуктора

Втрати в редукторі так само, як і в багатьох інших механізмах, мають постійну складову, що не залежить від навантаження, і перемінну складову, залежну від навантаження. Співвідношення цих видів втрат враховується коефіцієнтом К = 1,2...1,5.

. (7)
Коефіцієнти втрат визначають так
,

. (8)
ККД редуктора в режимі довільного навантаження при спуску візка менше номінального і визначається за формулою
, (9)

де - коефіцієнт завантаження;

^ PСП – поточне значення потужності на робочому органі при спуску, кВт.

PН=РП - номінальна потужність передачі (потужність при підйомі візка), кВт

При приведенні потужності механізму до валу двигуна враховується його режим роботи. Наприклад, при підйомі візка потужність двигуна
. (10)
2.4. Розрахунок діаграми швидкості механізму
Діаграма швидкості механізму, в іншому масштабі, є і тахограмою двигуна. Відповідно до завдання в перехідних процесах рух привода є рівноприскореним чи рівноуповільнений. У цьому випадку елементи діаграми розраховуються за допомогою простих співвідношень.

Час розгону чи гальмування

, (11)
де ^ V – задана швидкість механізму, м/с;

|а| - абсолютне значення прискорення, м/с2.

Шлях розгону чи гальмування
, (12)
де V0 – початкова швидкість перехідного процесу, м/с.

Шлях сталого руху
, (13)
де LЗ – заданий шлях переміщення, м;

LP, LT – шлях розгону і гальмування, м.

Час сталого руху

. (14)
За результатами розрахунків необхідно побудувати діаграми швидкості V(t) і потужності двигуна P(t).

2.5. Попередній вибір двигуна
На етапі попереднього вибору двигуна використовується діаграма статичної потужності в режимах робочої і холостої ходи без уточнення її на ділянках розгону і гальмування.

Відповідно до методу еквівалентних величин еквівалентна потужність для випадку тривалого режиму роботи S1
(15)
де Pi, ti – статична потужність двигуна і час її дії на i-й ділянці діаграми потужностей, кВт, с;

ТЦ – тривалість циклу, с;

n – кількість ділянок діаграми.

Для випадку повторно-короткочасного режиму роботи S3
, (16)

де Σtраб – сумарний час роботи механізму в циклі переміщення, без урахування часу стоянки t0, с.

Номінальна потужність двигуна вибирається відповідно до виразу:

  • для режиму S1:

, (17)

  • для режиму S3:

, (18)
де αп = 1,1...1…1,5–коефіцієнт завищення потужності, що враховує динамічні навантаження, не враховані в діаграмі статичної потужності;

ПВ = ΣtPаб/TЦ*100% - тривалість включення чи відносний час роботи двигуна в циклі роботи механізму, %;

ПВст – найближче стандартне значення тривалості включення, відповідно до якого вибираються каталожні дані двигуна. ПВст вибирається з ряду значень: 15; 25; 40; 60; 100 %.

За довідниками [3,4] вибирають двигун постійного струму незалежного збудження.
2.6. Розрахунок навантажувальних діаграм і перевірка двигуна

за нагріванням і перевантаженням
Відповідно до номінальної швидкості обраного двигуна уточнюють передаточне число редуктора або (за узгодженням з керівником) коректують номінальне значення швидкості механізму. Уточнене значення передаточного числа редуктора дає можливість привести діючі сили і рухомі маси механізму до валу двигуна і побудувати уточнену навантажувальну діаграму. На відміну від діаграми статичної потужності, уточнена навантажувальна діаграма M=f(t) містить ділянки, що відповідають динамічним режимам.

Значення статичного моменту двигуна при підйомі візка
Мсп =РПRб /(iPηмпVП ).

Значення динамічного моменту залежить від заданого прискорення, приведеного моменту інерції, знака швидкості і виду режиму (пуск, гальмування).

У загальному випадку сумарний приведений момент інерції привода
, (19)

де КJ = 1,1...1,2 – коефіцієнт, що враховує інерційність частин, які знаходяться на одному валу з двигуном (муфти, шків електромагнітного гальма, вал і колесо першої ступені редуктора);

^ Jд – момент інерції двигуна, кгм2;

Jм – момент інерції обертових частин механізму, кгм2;

mм – маса частин механізму, що рухаються поступально, кг.

Динамічний момент на валу двигуна
, (20)
де ξ = a/RПР ­– прискорення вала двигуна, рад/с2.

Необхідний на даній ділянці момент на валу двигуна визначають як алгебраїчну суму статичного і динамічного моментів.

Графіки сумарного моменту і його складові будують у масштабі часу, однаковому з раніше побудованими тахограмами і графіками статичної потужності.

Попередня перевірка двигуна за нагріванням здійснюється на основі уточненої навантажувальної діаграми методом еквівалентного моменту. Для тривалого режиму роботи

(21)
де α, β – коефіцієнти погіршення охолодження двигунів у динамічних режимах і в нерухомому стані;

Σtp, ΣtТ, Σtу, Σtо – загальний час розгону, гальмування, усталеного руху і пауз у циклі роботи.

Значення α і β залежать від конструкції і способу охолодження двигуна і можуть змінюватися в широких межах.

Еквівалентний момент при повторно-короткочасному режимі
(22)
Вираз (22) відрізняється від (21) врахуванням реального і стандартного значень тривалості включення і відсутністю часу пауз Σt0.

Двигун проходить за нагріванням, якщо виконується умова
. (23)
Ступінь наближення до необхідної величини моменту оцінюється у відсотках
. (24)
Вважається задовільним, якщо ΔМ% складає 10…15%. Якщо ΔМ% > 20 %, то прийнятність обраного двигуна обґрунтовується окремо в кожнім конкретному випадку. Величини ΔМ% < 0 не допускаються.

Перевірка двигуна за перевантаженням проводиться прямим порівнянням максимально припустимого моменту Mдmax з максимальним моментом навантаження, що визначено за навантажувальною діаграмою Мнавmax. Двигун проходить по перевантаженню, якщо виконується умова
. (25)
2.7. Розрахунок і вибір керованого перетворювача
Момент втрат двигуна в номінальному режимі
, (26)
де Сдн, Iдн, Pдн, ωдн – номінальні дані двигуна: коефіцієнт ЕРС, струм, потужність, швидкість.

, (27)
де RЯД – опір ланцюга якоря двигуна, що містить опори обмоток якоря, додаткових полюсів, компенсаційної обмотки, послідовної обмотки, щіткового контакту, приведені до розрахункової температури ізоляції, Ом

, (28)

де Rядкат – опір ланцюга якоря двигуна, узятий за каталогом при зазначеній температурі, зазвичай 15 чи 20о С, Ом;

Δt – температура перегріву двигуна понад зазначену в каталозі, яка залежить від класу ізоляції, що застосована в двигуні і від рекомендацій заводу-виготовлювача, оС;

КRt – 0,004 1/оС – температурний коефіцієнт опору міді.

Еквівалентний струм двигуна
. (29)
Статичний напівпровідниковий перетворювач вибирається з числа комплектних пристроїв загально промислового виконання.

Перетворювач вибирається за номінальною вихідною напругою, що погоджена зі шкалою номінальних напруг двигунів і за еквівалентним струмом. Комплектні перетворювачі мають номінальні випрямленні напруги U = 115, 230, 460 В відповідно для двигунів з номінальною напругою якоря 110, 220 і 440 В. Умова вибору перетворювача за струмом
. (30)
Обраний перетворювач необхідно перевірити по струму перевантаження і за максимальною випрямленою напругою
. (31)

Умова перевірки

. (32)
Перевірка ТП за перевантаженням здійснюється відповідно рекомендаціям, що викладені у каталогах. Варто враховувати, що кратність припустимого струму перевантаження для ТП не збігається з перевантажувальною здатністю двигунів постійного струму і, як правило, менше, ніж в останніх.

Необхідно врахувати, що до складу силової частини ТП входять трифазний силовий трансформатор, тиристорний випрямляч за мостовою чи нульовою схемою і реактор, що згладжує.

Потужність ланцюга випрямленого струму
. (33)
Типова потужність трансформатора
, (34)
де KS – схемний коефіцієнт

KS = 1,045 для мостової і 1,35 для нульової схем випрямлення.

ЕДС вторинної обмотки силового трансформатора
, (35)
де Е – фазна ЕДС вторинні обмотки трансформатора, У;

Ке – схемний коефіцієнт;

Ке = 0,43 для мостової і 0,855 для нульовий схем випрямлення;

1,2 – коефіцієнт запасу по ЕДС, що враховує можливі неповне відкриття вентилів, зниження напруги живильної мережі, додаткове спадання напруги в перетворювачі в перехідних процесах.

Лінійний струм вторинного ланцюга трансформатора
, (36)
де Id = Iед – випрямлений струм, А;

KI – схемний коефіцієнт;

КI = 0,817 для мостової і 0,58 для нульової схем випрямлення.

При виборі трансформатора з каталогів виписуються зведення про повну потужність трансформатора, схемах з'єднання і номінальних напругах і струмах первинної і вторинної обмоток, дані досліду короткого замикання.

Тоді повний опір фази трансформатора, приведений до вторинної обмотки

, (37)
де Е, I2Н­ – номінальні ЕРС і струм вторинної (вентильної) обмотки трансформатора, В, A;

UK% ­– напруга короткого замикання трансформатора, %.

Активний приведений опір фази трансформатора
, (38)
де ΔРК.З.­ – потужність короткого замикання, Вт.

Індуктивний приведений опір фази трансформатора
. (39)
Комутаційний опір вентилів
, (40)
де р – число пульсацій випрямленої напруги за період напруги живлення;

р = 6 для мостової і 3 для нульової схем випрямлення.

Повний активний опір ланцюга якоря двигуна
, (41)
де n – кількість послідовно включених вторинних обмоток трансформатора в режимі випрямлення;

n = 2 для мостової і 1 для нульової схем;

1,05 – коефіцієнт, що приблизно враховує опір згладжуючуго реактора і вентилів.

Повна індуктивність ланцюга якоря складається з декількох складових аналогічно (41)
, (42)
де LЯД – індуктивність ланцюга якоря двигуна, Гн;

LТР – приведена індуктивність фази трансформатора, Гн;

LР – індуктивність реактора, що згладжує, Н;

Індуктивність обмотки якоря двигуна
, (43)
де PД – число пар полюсів двигуна;

КL = 0,5...0,6 для некомпенсованих і 0,1 для компенсованих машин постійного струму.

Приведена індуктивність фази трансформатора
, (44)
де f1 – частота напруги мережі живлення, Гц.

Основне призначення реактора – збільшити повну індуктивність ланцюга випрямленого струму до величини, що необхідна за умовами обмеження зони переривчастих струмів і пульсацій струму. Зона переривчастих струмів має найбільшу ширину при α = 90 ел. град. Повна індуктивність, необхідна для того, щоб струм холостого ходу привода чи мінімальний струм навантаження був на границі цієї зони
, (45)
де Idгр = Imin – мінімальне значення струму двигуна, А;

ωС – кутова частота напруги живильної мережі;

Edmax­ = Kсх Е – максимальна випрямлена ЕДС перетворювачі, В;

Kcx – схемний коефіцієнт, рівний 2,35 для мостової і 1,17 для нульової схем.

E – фазна ЕДС вторинної обмотки трансформатора, В.

Індуктивність, що забезпечує необхідний рівень пульсацій струму
, (46)
де i1* – відносна величина діючого значення струму першої гармоніки;

е1* – відносна величина діючого значення ЕДС першої гармоніки перетворювача; е1* = 0,24 для мостової і 0,53 для нульової схем випрямлення.

Необхідне значення пульсацій струму узгоджується з керівником проекту і повинне знаходиться в межах 0,02...0…0,15у залежності від потужності і режиму роботи привода. Індуктивність згладжуючого реактора визначається як різниця необхідної і наявної індуктивностей
, (47)
де L0 – найбільша з індуктивностей LОГР, LОП

За відомим значенням L0 і R0 визначається електромагнітна стала часу ланцюга якоря Т0 = L0/R0.
  1   2

Схожі:

Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМетодичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Системне програмування» для студентів денної форми навчання за напрямом...
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни дніпродзержинський державний...
Методичні вказівки для самостійної роботи з дисципліни «Управління проектами енерговикористання» для студентів за напрямом 0000 -«Специфічні...
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни східноукраїнський національний...
Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з дисципліни: «Цивільна оборона» (для студентів усіх спеціальностей...
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни національний транспортний університет
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Екологічний аудит» для студентів напряму підготовки 070801 та 070801...
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconА. В. Сипко Методичні вказівки до виконання курсової роботи
Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни "Планування І контроль на підприємстві" для студентів денної та заочної...
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМіністерство освіти І науки України
Технологія продукції ресторанного господарства. Методичні вказівки та вимоги до курсової роботи для студентів напряму підготовки...
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни запорізький національний технічний...
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Основи автоматизованого проектування радіоелектронної апаратури» для студентів...
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни
Даються методичні вказівки та тематика курсових робіт з дисципліни “ Економічний аналіз”
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни гуманітарний університет
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни “системи штучного інтелекту”
Міністерство освіти І науки України одеська національна академія харчових технологій методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни iconМіністерство освіти І науки україни національний технічний університет україни
Методичні вказівки до лабораторних робіт із дисципліни “Аудит І фінансово-управлінський облік (з використанням комп’ютерних технологій)”...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2014
звернутися до адміністрації
uchni.com.ua
Головна сторінка