Теория электропривода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчет статических  характеристик двигателя.

 

 

 

Рис. 3. Структурная схема системы ПЧ-АД

 

 

 

 

7.1. Номинальный момент на валу  двигателя.

7.2. Электромагнитный момент двигателя.

Мн = Мвн + Мх

Момент потерь холостого хода в  расчетах электропривода можно не учитывать (Мх = 0).

Мн = Мвн = 23,88 Нм

7.3. Номинальное относительное скольжение.

 

 

7.4. Критическое скольжение двигателя.

 

7.5. Момент  двигателя по формуле  Клосса.

 

7.6. Относительное значение динамического  момента двигателя для тележки 

с грузом          

 

без груза

 

7.7. Механическая постоянная  времени для тележки 

с грузом

 

без груза

7.8. Базовая постоянная задатчика  интенсивности для тележки

с грузом

без груза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Выбор преобразователя.

 

Uнпч ≥ Uнл                         380В = 380В

Iнпч ≥ Iн1                             11А > 6,8А

 

Таблица 5. Технические  данные ПЧ

 

Тип электропривода	Полная мощность, кВА	Номинальная мощность двигателя, кВт	Номинальный ток нагрузки, А
АТО5-005	7,5	5,5	11

9. Расчет частоты и напряжения двигателя при работе в заданной точке.

9.1. Синхронная частота вращения двигателя.

Расчет для тележки  с грузом.

 

9.2. Для предварительного расчета частоты выполним параллельный перенос естественной механической характеристики в заданную точку.

ωозад = ωзад + ∆ωе = 92,1 + 6,3 = 98,4 рад/с

 

9.3. Относительное значение частоты α = 0,94. Используя типовое отношение U1н/fн = 4,4 , выбираем

    U1зад = 4,4 · α · f1н = 4,4 · 0,94 · 50 = 206,8 В

 

 

   f1зад = α · f1н = 0,94 · 50 = 47 Гц

 

9.4. Определяем конечную скорость для заданной частоты

ωк = ω0н · (1 – Sк) = 104,7 · (1 – 0,024) = 102,2 рад/с

 

Расчет для тележки без груза.

 

9.5. Для предварительного расчета частоты выполним параллельный перенос естественной механической характеристики в заданную точку.

ωозад = ωзад + ∆ωе = 128,8 + 3,2 = 132 рад/с

 

9.6. Определяем заданное значение частоты и напряжения.

 

     U1зад = U1н = 220 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1.     Каталожные данные двигателя

 

       4MTKF(H)112LB6;                     Тип двигателя

       2р=3;                                            Число пар полюсов

       U1ном = 220;                                Номинальное фазное напряжение, В

       f1ном=50;                                      Номинальная частота, Гц

       Pном = 2200;                                 Номинальная мощность, Вт

       n1ном=880;                                   Номинальная скорость, об/мин

      I1ном = 6,8;                                   Номинальный ток статора, А

       η = 0.8;                                          Номинальный кпд

      cosφ = 0.73;                                   Номинальный cos φ

      Mk = 64;                                       Критический момент, Нм

      Mп = 62;                                       Пусковой момент, Нм

      I1п = 22,7;                                      Пусковой ток статора, A

 

2.    Обмоточные данные двигателя

 

      r1 = 2,97;         Невыключаемое активное сопротивление статора, Ом

        Rk = 5,7;          Активное сопротивление к.з., Ом

        Xk = 5,87;         Индуктивное сопротивление к.з., Ом

        I0 = 4,81;          Ток холостого хода, А

 

 

3.      Параметры  источника питания

         Источник напряжения in=1

         U1ф = 206,8;          Фазное напряжение в заданной точке, В

         f1=47;                   Частота в заданной точке, Гц

 

     

  4.     Координаты заданной точки 1

 

       M1 = 13;      Момент на валу в двигательном режиме, Нм

       w1 = 92,1;    Установившаяся скорость двигателя, рад/с

   

   5.     Цикл расчета характеристики с шагом по скорости.

    ωнач = - 10;            Начальная скорость, рад/с

    ωko = 102,2;            Конечная скорость, рад/с  

    dω= 0,5;                   Шаг по скорости, рад/с

   

 

 

 

 

 

 

 

  1.     Каталожные данные двигателя

 

       4MTKF(H)112LB6;                     Тип двигателя

       2р=3;                                            Число пар полюсов

       U1ном = 220;                                Номинальное фазное напряжение, В

       f1ном=50;                                      Номинальная частота, Гц

       Pном = 2200;                               Номинальная мощность, Вт

       n1ном=880;                                   Номинальная скорость, об/мин

      I1ном = 6,8;                                   Номинальный ток статора, А

       η = 0.8;                                          Номинальный кпд

      cosφ = 0.73;                                   Номинальный cos φ

      Mk = 64;                                       Критический момент, Нм

      Mп = 62;                                       Пусковой момент, Нм

      I1п = 22,7;                                      Пусковой ток статора, A

 

2.    Обмоточные данные двигателя

 

      r1 = 2,97;         Невыключаемое активное сопротивление статора, Ом

        Rk = 5,7;          Активное сопротивление к.з., Ом

        Xk = 5,87;         Индуктивное сопротивление к.з., Ом

        I0 = 4,81;          Ток холостого хода, А

 

 

3.      Параметры  источника питания

         Источник напряжения in=1

         U1ф = 220;             Фазное напряжение в заданной точке, В

          f1= 63;                   Частота в заданной точке, Гц

 

     

  4.     Координаты заданной точки 1

 

       M1 = 3,16;      Момент на валу в двигательном режиме, Нм

       w1 = 128,8;    Установившаяся скорость двигателя, рад/с

   

  5.     Цикл расчета характеристики с шагом по скорости.

    ωнач = - 10;            Начальная скорость, рад/с

    ωko = 135;            Конечная скорость, рад/с  

    dω= 0,5;                   Шаг по скорости, рад/с

   

 

 

 

 

 

 

 

  1.     Каталожные данные двигателя

 

       4MTKF(H)112LB6;                      Тип двигателя

       2р=3;                                              Число пар полюсов

       U1ном = 220;                                 Номинальное фазное напряжение, В

       f1ном=50;                                      Номинальная частота, Гц

       Pном = 2200;                                Номинальная мощность, Вт

       n1ном=880;                                  Номинальная скорость, об/мин

       I1ном = 6,8;                                    Номинальный ток статора, А

       η = 0.8;                                           Номинальный кпд

       cosφ = 0.73;                                  Номинальный cos φ

       Mk = 64;                                       Критический момент, Нм

       Mп = 62;                                        Пусковой момент, Нм

       I1п = 22,7;                                     Пусковой ток статора, A

 

2.    Обмоточные данные двигателя.

 

      r1 = 2,97;        Невыключаемое активное сопротивление статора, Ом

        Rk = 5,7;         Активное сопротивление к.з., Ом

        Xk = 5,87;         Индуктивное сопротивление к.з., Ом

        I0 = 4,81;        Ток холостого хода, А

 

3. Данные рабочего органа.

Мсв = 3,16;                          Статический момент на валу, Нм

Мр = 1;                             Реактивный момент, Нм

Jпр = 0,12;                        Приведенный момент инерции, кг·м²

     

4.     Тип выпрямителя преобразователя частоты – управляемый.

 

5.       Каталожные  данные преобразователя частоты.

          Uном = 380;                              Номинальное напряжение ПЧ, В

          Iном = 11;                                  Номинальный ток ПЧ, А

          dPpn = 343,9;                             Потери в преобразователе, Вт·с

           f1min = 5;                                   Минимальная частота, Гц

           f1max = 100;                             Максимальная частота, Гц

 

6.   Цикл расчета характеристики с шагом по скорости.

       Tзи = 0,8;  Постоянная времени задатчика интенсивности, с

            ωнач = 0;               Начальная скорость, рад/с

           ωko = 104,7;            Конечная скорость, рад/с  

           dω = 0;             Скачок синхронной скорости при ПИ - задатчике, рад/с

   

7.   Время режима работы.

          tп = 1,4;                  Время пуска, с

          tт = 1,4;                  Время торможения, с

  1.     Каталожные данные двигателя

 

       4MTKF(H)112LB6;                      Тип двигателя

       2р=3;                                              Число пар полюсов

       U1ном = 220;                                 Номинальное фазное напряжение, В

       f1ном=50;                                      Номинальная частота, Гц

       Pном = 2200;                                Номинальная мощность, Вт

       n1ном=880;                                  Номинальная скорость, об/мин

       I1ном = 6,8;                                    Номинальный ток статора, А

       η = 0.8;                                           Номинальный кпд

       cosφ = 0.73;                                  Номинальный cos φ

       Mk = 64;                                       Критический момент, Нм

       Mп = 62;                                        Пусковой момент, Нм

       I1п = 22,7;                                     Пусковой ток статора, A

 

2.    Обмоточные данные двигателя.

 

      r1 = 2,97;        Невыключаемое активное сопротивление статора, Ом

        Rk = 5,7;          Активное сопротивление к.з., Ом

        Xk = 5,87;         Индуктивное сопротивление к.з., Ом

        I0 = 4,81;        Ток холостого хода, А

 

4. Данные рабочего органа.

Мсв = 13;                          Статический момент на валу, Нм

Мр = 1;                             Реактивный момент, Нм

Jпр = 0,49;                        Приведенный момент инерции, кг·м²

     

4.     Тип выпрямителя преобразователя частоты – управляемый.

 

5.       Каталожные  данные преобразователя частоты.

          Uном = 380;                              Номинальное напряжение ПЧ, В

          Iном = 11;                                  Номинальный ток ПЧ, А

          dPpn = 343,9;                             Потери в преобразователе, Вт·с

           f1min = 5;                                   Минимальная частота, Гц

           f1max = 100;                             Максимальная частота, Гц

 

8.   Цикл расчета характеристики с шагом по скорости.

       Tзи = 1,15;  Постоянная времени задатчика интенсивности, с

            ωнач = 0;               Начальная скорость, рад/с

           ωko = 104,7;            Конечная скорость, рад/с  

           dω = 0;             Скачок синхронной скорости при ПИ - задатчике, рад/с

   

9.   Время режима работы.

          tп = 1,9;                  Время пуска, с

          tт = 1,6;                  Время торможения, с

 

11. Расчет энергетических  показателей электропривода.

 

11.1.1. Угловой путь, проходимый  двигателем на рассматриваемом  участке.

Σа = 2 · L · jp / D = 2 · 5 · 23 / 0.25 = 920 рад/с

 

11.1.2. Время работы в  установившемся режиме для тележки  без груза.

tуст = Lуст / ωуст = 770 / 102.5 = 7,5 с

 

11.1.3. Путь, проходимый тележкой без груза в установившемся режиме.

Lуст = Lc – Lп – Lт = 920 – 100 – 50 = 770 рад

 

11.1.4. Механическая энергия  на валу для тележки без  груза в установившемся режиме.

Pvуст = Муст · ωуст · tуст = 6,1 · 102,5 · 7,5 = 4689 Вт · с

 

11.1.5. Активная мощность сети для тележки без груза в установ. режиме.

Рсуст = Pvуст / η = 4689 / 0,47 = 9976 Вт · с

 

11.1.6. Потери энергии  в ПЧ для тележки без груза  в установившемся режиме.

dPpуст = 0,5 · dPpn · (1 + (I1 / Ipn)²) · tуст = 0,5 · 343,9 · (1 + (4 / 11)²) · 7,5 = 1460 Вт · с

 

11.1.7. Активная энергия  двигателя для тележки без  груза в установившемся режиме.

Pdуст = Рсуст – dPpуст = 9976 – 1460 = 8516 Вт · с

 

11.1.8. Реактивная энергия  двигателя для тележки без  груза в установившемся режиме.

Qc = Pcуст · √ (1 - cosφ²) / cosφ = 9976 · √ (1 – 0,953²) / 0,953 = 3310 Вар · с

 

11.1.9.  Цикловой КПД  системы ПЧ-АД для тележки без  груза.

      пуск

η = Pv / Pc = 1167 / 2460 = 0,47

торможение

η = Pс / Pv = - 23 / - 689 = 0,033

 

11.1.10.    Коэффициент  мощности системы ПЧ-АД для тележки без груза.

      пуск

     

 

 торможение

 

11.1.11.  Среднеквадратичное  значение тока для тележки  без груза.

 

 

 

 

 

 

      Таблица 7.        Расчет интегральных показателей системы ПЧ-АД для тележки без груза.