Выбор системы электропривода и его структурная схема

Регулирование скорости, пуск и торможение двигателя осуществляется с помощью резисторов, включенных в якор­ную цепь выбранного двигателя.

Таким образом, на данном этапе работы выбирается схема питания двигателя от сети с реостатным регулированием скорости, с реостатным пуском в 2 - 3 ступени (в крайнем случае – 4) и с реостатным же торможением противовключе­нием. Количество пусковых и тормозных ступеней резисторов определяется из расчета статических характеристик электропривода.

В данной работе пуск осуществляется в три ступени, торможение противовключением.

Проектируемый электропривод совместно с заданным производственным ме­ханизмом образует единую электромеханическую систему. Электрическая часть этой системы состоит из электромеханического преобразователя энергии постоянного или переменного тока и системы управления (энергетической и информационной). Ме­ханическая часть электромеханической системы включает в себя все связанные дви­жущиеся массы привода и механизма.

В качестве основного представления механической части принимаем двух­массовую расчетную механическую систему (рисунок 3), частным случаем которой при пренебрежении упругостью механических связей является же­сткое приведенное механическое звено электропривода.

Рисунок 3 - Двух­массовая механическая система

Здесь и – приведенные к валу двигателя моменты инерции двух масс

электропривода, связанных упругой связью,

и – скорости вращения этих масс,

– жесткость упругой механической связи.

В результате анализа электромеханических свойств различных двигателей установлено, что при определенных условиях механические характеристики этих двигателей описываются идентичными уравнениями. Поэтому при этих условиях аналогичны и основные электромеханические свойства двигателей, что позволяет описывать динамику электромеханических систем одними и теми же уравнениями.

Вышесказанное справедливо для двигателей с независимым возбуждением, двигателей с последовательным и смешанным возбуждением при линеаризации их механических характеристик в окрестности точки статического равновесия и для асинхронного двигателя с фазным ротором при линеаризации рабочего участка его механической характеристики.

Таким образом, применив одни и те же обозначения для трех типов двигате­лей, получим систему дифференциальных уравнений, описывающих динамику ли­неаризованной электромеханической системы:

где и – части общей нагрузки электропривода, приложенные к первой и второй массам,

– момент упругого взаимодействия между движущимися массами системы,

– модуль статической жесткости механической характеристики,

– электромагнитная постоянная времени электромеханического преобразова­теля.

Структурная схема, соответствующая вышеизложенным уравнениям, представлена на ри­сунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема

Система дифференциальных уравнений и структурная схема (рисунок 4) правильно отражает основные закономерности, свойственные реальным нели­нейным электромеханическим системам в режимах допустимых отклонений от ста­тического состояния.

8. Расчет и построение естественных механической и электро­механической характеристик выбранного электродвигателя

На рисунке 5 приведены электромеханическая и механическая характери­стики асинхронного двигателя.

Расчет этих характеристик проводится по известным из литературы выраже­ниям:

,

,

,

,

,

,

где – приведенный к статорной обмотке ток ротора,

– номинальное фазное напряжение двигателя,

– критический момент,

– критическое скольжение,

– индуктивное сопротивление короткого замыкания,

, – активное и индуктивное сопротивления статорной обмотки,

, – приведенные активное и индуктивное сопротивления роторной обмотки,

– текущее значение скольжения.

Приведенные сопротивления ротора определяются с помощью коэффициента трансформации сопротивлений К_R:

,

где , – активное и индуктивное сопротивления роторной обмотки.

Для расчета характеристик необходимо также определить координаты точек идеального холостого хода, номинального режима и критической. Скорость идеаль­ного холостого хода (синхронная скорость) определяется по выражению:

, ,

где f₁ – частота питающей сети;

р – число пар полюсов двигателя.

Если число пар полюсов неизвестно, скорость идеального холостого хода оп­ределяется как ближайшая большая к номинальной скорости из ряда синхронных скоростей.

Скорость на естественной характеристике ω определяется по выражению:

ω = ω ₀ (1 - )

Номинальное скольжение равно:

.

Итак, подставив в вышеизложенные выражения значения определим их.

Рассчитаем номинальную точку:

,

Далее, задаваясь значениями скольжения от 0 до 1, по вышенаписанным выражениям определим ; и ω, значения которых сводятся в таб­лицу 2:

Таблица 2

	0, 01	0, 02	0, 03	0, 05	0, 182	0, 3	0, 5	0, 8
	62, 2	61, 6	60, 9	59, 7	51, 4		31, 4	12, 6
	582, 4	1138, 8	1661, 6	2584, 4	4777, 3	4292, 3		2209, 3
	55, 9	110, 6	163, 6	263, 5	683, 31	831, 5	926, 95		987, 6

По данным заполненной таблицы строятся электромеханическая и механи­ческая характеристики двигателя (рисунок 5 и 6).