Камчатский государственный технический университет
В.С. Алексеев
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА Часть I Учебно-методическое пос...
21 downloads
458 Views
2MB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Камчатский государственный технический университет
В.С. Алексеев
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА Часть I Учебно-методическое пособие по решению задач и расчету электромеханических характеристик судового электропривода для курсантов и студентов специальности 240600 «Эксплуатация судовых энергетических установок» очной и заочной форм обучения
Петропавловск-Камчатский 2005
УДК 62-83 ББК 31.291 А47 Рецензент: А.А. Хатылов, заведующий кафедрой электротехники и электрооборудования судов
Алексеев В.С. А47
Основы электропривода. Ч.1. Учебно-методическое пособие по решению задач и расчету электромеханических характеристик судового электропривода для курсантов и студентов специальности 240600 «Эксплуатация судовых энергетических установок» очной и заочной форм обучения. – ПетропавловскКамчатский: КамчатГТУ, 2005. – 126 с. Пособие составлено в соответствии с рабочими программами по дисциплинам "Основы судового электропривода", "Судовой автоматизированный электропривод" и государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования "Требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника" по специальностям: 240600 "Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики". Рекомендовано к изданию решением учебно-методического совета КамчатГТУ (протокол № 3 от 23 декабря 2004 г.).
УДК 62-83 ББК 31.291
© КамчатГТУ, 2004 © Алексеев В.С., 2004
2
СОДЕРЖАНИЕ Введение. 1. Механика привода 2. Построение механических характеристик электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения. 2.1. Построение естественной характеристики. 2.2. Построение пусковых реостатных характеристик. Расчёт пусковых сопротивлений. 2.3. Построение тормозных характеристик. Расчёт сопротивлений при торможении. 2.4. Построение механических характеристик при регулировании частоты вращения двигателей независимого или параллельного возбуждения. 3. Расчет характеристик двигателей последовательного возбуждения. 3.1. Построение естественных и пусковых характеристик 3.2. Построение характеристик двигателя последовательного возбуждения в режиме торможения. 3.3. Регулирование частоты вращения двигателя последовательного возбуждения 4. Расчёт характеристик двигателя смешанного возбуждения. 5. Расчет характеристик асинхронных двигателей. 5.1. Расчет пусковых характеристик двигателя с фазным ротором Приложения
4 20 20 22 29 44 66 66 73 76 88 97 103 133
3
ВВЕДЕНИЕ Полный курс электропривода для судовых электромехаников включает в себя две основные части: "Основы электропривода" и "Судовой автоматизированный электропривод". Для того чтобы правильно выбрать электродвигатель и рассчитать его пусковые характеристики, в курсе "Основы электропривода" большое внимание уделяется практическим расчетам механических характеристик двигателей постоянного и переменного тока. Основная цель данного пособия – помочь студенту в решении практических задач при расчете механических и скоростных характеристик во всех режимах работы электропривода. С этой целью дано краткое изложение методов расчета характеристик, а так же способы правильного подбора регулировочных сопротивлений. Для лучшего усвоения материала предложены примеры с решениями, а для закрепления полученных знаний в конце каждой главы даны задачи для самостоятельного решения. Для самостоятельной работы каждый студент выбирает в приложении свой электродвигатель постоянного или переменного тока согласно своему варианту и производит соответствующий расчет согласно предложенным задачам.
4
1. Механика привода При поступательном перемещении активная или движущая сила F всегда уравновешивается силой сопротивления машины Fc и инерционной силой m dV , возникающей при изменении скорости. dt Уравнение равновесия сил будет выглядеть:
F − FC = m
dV dt
[н] .
Аналогично, равновесие моментов для вращательного движения:
± M m MC = J
dω dt
[Н ⋅ М ] ,
где М – электромагнитный момент на валу двигателя. МС – момент сопротивления производственного механизма.
J
dω - динамический момент, представляющий собой момент, dt
который расходуется на продолжения инерции J и сообщение ускорения dω/dt системе привода. В расчетах электропривода возникает необходимость в приведении, т.е. пересчете моментов и масс различных элементов. К какому – либо одному из элементов, т.к. эти элементы движутся с различными скоростями. Например, момент электродвигателя в установившемся режиме уравновешивается моментом МС - статистическим моментом, который выражается через момент сопротивления производственного механизма (рабочего органа) уравнением:
МС = где i =
ω ДВ ωРО
М р .о i ⋅η
,
- передаточное число или передаточное отношение
скоростей двигателя и производственного механизма (рабочего органа); η - КПД передачи. При наличии нескольких передаточных звеньев между двигателем и рабочим органом, момент сопротивления, приведенный к валу двигателя: МС = МРО
1 1 . ⋅ i1 ⋅ i2 ⋅ i3 ...in η1 ⋅η 2 ⋅η 3 ...η n 5
С учетом поступательного движения рабочего органа, имеем : F ⋅ V F po ⋅ V ⋅ Д б F po ⋅ Д б (G + G 0 ) ⋅ Д б МС = po Н ⋅М = = = η ⋅ ω дв 2η ⋅ V ⋅ i 2iη 2 ⋅ i ⋅η
[
]
[]
где G – вес груза н ;
G 0 − вес холостого гака [н ] ;
[ ]
Дб - диаметр барабана м ;
Дб - скорость перемещения груза [м / с ] ; 2 2 ⋅V ⋅ i = - частота вращения двигателя выраженная через Дб
V= ω po ⋅
ω дв
скорость перемещения груза. Следует учитывать, что потери определяемые трением в передаче являются сложной функцией угловой скорости и передаваемого момента. Поэтому в зависимости от величины нагрузки (загрузки) при расчете привода необходимо пользоваться кривыми зависимостями КПД передачи от загрузки (смотри Приложение, рис.1). В случае обратного потока энергии от рабочего органа к двигателю, значение приведенного статического момента определяется выражением:
М С .ОБ . =
М Р.О. ⎛ 1⎞ ⎜⎜ 2 − ⎟⎟ . i ⎝ η⎠
Из уравнения следует, что при КПД передачи η>0,5 имеет место состояния тормозного спуска груза, когда под действием груза двигатель будет работать в тормозном режиме (генераторном, с отдачей энергии в сеть). В случае η