(Н·м)

4. Сопротивление якоря:

  (Ом)

5. Постоянная электродвигателя:

    (В·с/рад)                      

6. Скорость идеального холостого хода в номинальном режиме:

 (1/с)

7. Эквивалентный момент сопротивления машины, приведенный к валу двигателя:

(Н·м)

      Естественная  механическая характеристика ДПТ строится по двум точкам: 1 (n₀;  M= 0); 2 (n_н; М =М_н) рис.2.1.

      Определим n_к:

      

      

      

      

      

      

об/мин

8. Перепад скорости по естественной характеристики на ДПТ осуществляется по формуле:

где n_с находим по графику.

  Рассчитаем  критический момент:

  

 Н·м

  Пусковой  момент:

  

Н·м 

3.Структурная  и кинематическая  схемы электропривода  и краткое их описание

3.1 Структурная схема  и краткое ее  описание 

  Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов машин и  управления технологическими процессами. ЭП состоит из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств.

  ЭП  может быть автоматизированным и  неавтоматизированным; первый в отличие от второго имеет систему автоматического управления (САУ) и обеспечивает рациональное ведение технологического процесса. Полиграфические машины последнего времени оснащены большим количеством электроприводов постоянного и переменного тока различной сложности – от простейших нерегулируемых электроприводов до сложных многоконтурных систем с подчиненным регулированием с двигателями постоянного и переменного тока различной мощности – от сотен ватт до сотен киловатт. Современная система автоматического управления электроприводом может быть успешно реализована при использовании последних достижений в области электроники, преобразовательной техники, микропроцессорной техники и электронных вычислительных машин.

   Блок-схема  автоматизированного ЭП может выглядеть следующим образом:

Рис. 3.1.1 Структурная схема автоматизированного электропривода

ЭСУ – энергетическая (силовая) часть системы управления.

ИСУ – информационная часть системы управления.

СУ – система управления.

МЧ – механическая часть электропривода.

ЭД – электродвигатель.

РД – ротор двигателя.

ЭМП – электромеханический преобразователь.

ПМ – передаточный механизм.

ИМ – исполнительный механизм. 

3.2  Кинематическая схема привода и ее краткое описание

Рис.3.2.1 Кинематическая схема привода

ТГ  - тахогенератор дает информацию о скорости двигателя;

ЭД – электродвигатель;

Ш 1, Ш – шкивы клиноременной передачи;

МС, МС 1, СМ 2, СМ 3  – соединительные муфты, состоящие из двух полумуфт;

Р – редуктор (ряд шестерни), передача вращающего момента и его поворот (или нет ) на 90⁰, количество шестерни зависти от его передаточного числа;

   –  валы;

ПМ – передаточный механизм, предназначенный для привидения в соответствие частоты вращения двигателя с частотой вращения вала РМ;

РМ – рабочая машина

Рис.3.2.2 Упрощённая кинематическая схема

J_дв – момент инерции двигателя;

w - угловая скорость вала двигателя;

М – вращающий момент на валу двигателя;

М_с – момент сопротивления машины, приведённый к валу двигателя;

Р – мощность на валу двигателя;

J_п –момент инерции передаточного механизма;

i_п – передаточное число редуктора;

h_п – коэффициент полезного действия передаточного механизма;

w_м – скорость вала рабочего органа машины;

М_м – вращающий момент на валу рабочего органа машины;

М_с.м – момент сопротивления на валу рабочего органа машины;

J_м – момент инерции рабочего органа машины;

Р_м – мощность на валу рабочего органа машины.

  

4. РАСЧЁТ ТОРМОЗНОГО  СОПРОТИВЛЕНИЯ

  В электроприводах по системе «ПЧ-АД»  используются ПЧ, имеющие тормозной  прерыватель и тормозное сопротивление, и без них. Выбор того или иного варианта ПЧ зависит от необходимости использования режима динамического торможения АД_к.з.р для обеспечения заданного значения времени торможения t_тор.

  Для обеспечения режима динамического торможения ДПТ после подачи команды “стоп” необходимо якорь двигателя замкнуть на тормозное сопротивление R_т.

  При этом, машина постоянного тока переходит  в генераторный режим, кинетическая энергия, запасенная рабочей машиной  преобразуется в электрическую, которая в свою очередь преобразуется в тепловую. Тормозное сопротивление должно обеспечить полную остановку ЭП при комбинированном торможении, т.е. при совместном действии электрического (динамического) и электромеханического торможения за установленное время t_тор=1сек.

  Уравнение электрического равновесия машины постоянного  тока в режиме динамического торможения имеет вид:

 

,

  где w – скорость вращения ДПТ в момент переключения в режим торможения;

  С – постоянная ДПТ.

  Среднее значение тормозного электрического момента  М_{т.эл.ср.} определим из выражения для времени торможения:

,

где J – общий момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя:

 кг·м²

  М_{т.мех.ср}. – среднее значение тормозного момента электромеханического тормозного устройства:

     

Н·м

  М_с.ср. – среднее значение момента сопротивления машины, приведенное к валу двигателя:

     М_с.о. – момент сопротивления, приведенный к валу двигателя машины при w = 0:

Н·м

  М_с.н. – момент сопротивления, приведенный к валу двигателя машины при w = w_н.:

     

 Н·м

     Тогда

 Н·м

  Следовательно, среднее значение тормозного момента  режима динамического торможения ДПТ:

 Н·м

     Т.к. >0, необходимо использовать ПЧ с прерывателем и тормозным резистором.

     

     Рис.4.1 Схема преобразователя  частоты с прерывателем и тормозным резистором 

     Т.к. максимальная мощность применяемого двигателя  равна 1,5 кВт, то выбираем модель Е1-9011-002-Н из спецификации данного преобразователя.

     

  Цепь  динамического торможения АД питается от звена постоянного тока (ЗПТ) ПЧ, U_ЗПТ=540В.

  При тормозном токе (подмагничивания): I_Т = 2 · I_Н = 2 · 4.7 = 9.4 (А)

  где I_Н – номинальный ток статора АД.

  Максимальный  тормозной момент равен М_{т.эл.макс} = М_К, а среднее значение М_{т.эл.макс} = 0.3 · М_К

     

 Н·м

     

     →

Н·м

  Определим требуемое значение тормозного тока для обеспечения М_{т.эл.макс} (расчетного):

    (А)

  Сопротивление тормозного резистора R_т будет равно:

    (Ом)

  Мощность  тормозного резистора R_т:

     

   (Вт)

  Для построения механической характеристики режима динамического торможения необходимо вычислить тормозной начальный момент:

     

Н·м

  Время свободного выбега электропривода, это  время, за которое скорость двигателя уменьшится до нуля под действием собственного момента сопротивления машины:

    

с

На рис. 4.1 показана механическая характеристика режима динамического торможения ДПТ.

5. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (САУ) ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ (ЭП)

  Проектирование  систем электропривода обычно производится от простого к сложному. Прежде всего, на основе требований к электроприводу, изложенных в задании, необходимо:

• выбрать тип тиристорного преобразователя;
• рассмотреть возможность использования разомкнутой системы ЭП;

  в случае необходимости использования  замкнутой системы ЭП нужно определить, по какому параметру должна осуществляться обратная связь.

5.1  Выбор  структуры  системы электропривода

  Задача  САУ ЭП машин состоит в соблюдении заданного режима работы в соответствии с требованиями технологического процесса. Управление электроприводами включает пуск, торможение, реверсирование, а также регулирование скорости, ускорения или других заданных параметров привода.

  Системы автоматического управления электроприводами можно подразделить на разомкнутые  и замкнутые.

  В разомкнутых САУ не предусматриваются  автоматические устройства для изменения  и регулирования скорости ЭД и  других выходных величин. Поэтому изменение  возмущающих воздействий, например нагрузки на валу двигателя, приводит к изменению ранее заданного  режима работы привода. Они обеспечивают автоматический разгон, торможение, реверсирование и ступенчатое изменение скорости привода. Разомкнутые САУ строятся на базе релейно-контакторной аппаратуры, основные элементы которой – различного рода реле, контакторы, выключатели и др.

  В замкнутых САУ предусматриваются  автоматические устройства измерения  и регулирования скорости, тока и  других выходных величин. В этих системах можно независимо от состояния возмущающих  воздействий поддерживать заданный режим работы привода или изменять скорость, ускорение и ток по требуемому закону. Для этой цели применяются электромагнитные, магнитные или полупроводниковые усилители.  Замкнутые САУ сложнее и дороже разомкнутых, однако они более совершенны, так как позволяют наиболее точно соблюдать заданный технологический режим работы.