Плащанский основы электроснабжения. Курсовой проект 5 Расчётная часть 6 Тахограмма, рабочей машины 6

• Название: Курсовой проект 5 Расчётная часть 6 Тахограмма, рабочей машины 6
• Анкор: Плащанский основы электроснабжения
• Дата: 02.12.2022
• Размер: 1.95 Mb.
• Имя файла: 1664339294994432 (3).doc
• Тип: Курсовой проект; #824258
• страница: 3 из 4

– ;

ускорение при торможении ЭП – ,

гдеJ = 2,42 кг·м² – момент инерции электроприводаиз п. 5.2;

Мс₂ = 342 Н·м – максимальный из моментов сопротивления механизма, приведённых к скорости вращения ротора.

Электромеханическая постоянная времени электропривода не изменяется в течение цикла работы электропривода:



.

Для определения βc берём моменты сопротивления механизма и скорости для участков работы механизма, находящихся в одном квадранте.

Начальное угловое ускорение электропривода также рассчитываем для каждого этапа переходных процессов по формуле:

,

где М_НАЧ – начальный момент двигателя, соответствующий началу i- го участка переходного процесса,

М_С.НАЧ – начальный момент статического сопротивления, соответствующий началу i- го участка переходного процесса времени, приведенный к валу двигателя.
Произведём расчёт переходных процессов

Расчет переходных процессов предполагает постоянство момента сопротивления.

Расчет переходных процессов проводится в такой последовательности:

1. 
   Разгон системы из неподвижного состояния.
   

В этом случае переходный процесс разбивается на три этапа. На I этапе, 0 ≤ t≤ t₀, ротор двигателя остается неподвижным, поскольку электромагнитный момент двигателя меньше момента статического сопротивления. Начальная механическая характеристика двигателя проходит через начало координат и через точку с координатами  = 0, М = М_С0 (ей соответствует скорость идеального холостого хода, равная _0.кон.I).

Для данного этапа справедливы начальные условия:



Момент двигателя на этом этапе изменяется по закону

.
Начальный статический момент сопротивления



Заканчивается 1-й этап при увеличении электромагнитного момента двигателя М до значения М_С0, при этом скорость идеального холостого хода двигателя ₀ достигает значения:

.
Длительность первого этапа:



Задаваясь значением времени от 0 до 0,00685 с, проводим расчёт момента. Результаты отражены в графической части.
На II этапе t₀ ≤ t≤ t₁ происходит разгон двигателя при линейном изменении ₀ во времени. Начальные условия этого этапа:

.
Величина ₀ имеет то же значение, что и на первом этапе.

Скорость и момент на данном этапе описываются уравнениями:








Начальная координаты точек механической характеристики двигателя на II этапе совпадает с конечными координатами характеристики I этапа, конечная характеристика II этапа проходит через точку I заданного установившегося режима работы.

Заканчивается этап в момент времени t₁, когда скорость идеального холостого хода ₀ достигает значения _{0.КОН II} и двигатель выходит в точку а на характеристике, обеспечивающей заданную скорость рабочей машины.

Длительность II этапа:

.

На III этапе t > t₁ происходит окончательный разгон двигателя до установившегося режима при постоянном значении скорости идеального холостого хода _0. Для этого этапа начальные условия:

_нач.III = _{кон. .II} = 42,415 с^-1, М _нач.III = М _{кон. .II} = 1431 Н·м, ε₀ = 0;

Уравнение скорости на III – м этапе можно представить в виде:

, его и используем в расчётах.

Уравнение момента получаем после ряда преобразований и используем в расчётах:



Длительность этапа:



Результаты вычислений сводим в таблицу. Характеристики разгона двигателя из неподвижного состояния до скорости ω1Д показаны на рис.7.
Таблица 2 Расчётные значения для построения механической характеристики и временной диаграммы на этапе разгона электропривода

t цикла	t этапа	ω0	ω(t)	М(t)
1-й этап разгона
0	0	0	0	0
0,001	0,001	0,356	0	31,684
0,002	0,002	0,712	0	63,368
0,003	0,003	1,0680337	0	95,055
0,004	0,004	1,424	0	126,736
0,005	0,005	1,78	0	158,42
0,006	0,006	2,136	0	190,104
0,0063	0,0063	2,2428	0	199,6092
0,00685	0,00685	2,4386	0	217,0354
2-й этап разгона
0,00685	0	2,4386	0	217,0354
0,01635	0,0095	5,824	0,511	472,491
0,02585	0,019	9,206	1,821	656,822
0,03535	0,0285	12,588	3,679	792,489
0,04485	0,038	15,97	5,91	894,877
0,05435	0,0475	19,352	8,397	974,507
0,06385	0,057	22,734	11,058	1038,574
0,07335	0,0665	26,116	13,84	1091,997
0,08285	0,076	29,498	16,703	1138,142
0,09235	0,0855	32,88	19,622	1179,309
0,10185	0,095	36,262	22,579	1217,072
0,11135	0,1045	39,644	25,562	1252,507
0,12085	0,114	43,026	28,564	1286,351
0,13035	0,1235	46,408	31,577	1319,106
0,13985	0,133	49,79	34,599	1351,116
0,14935	0,1425	53,172	37,627	1382,618
0,16435	0,1575	58,512	42,415	1431,693
3-й этап разгона
0,16435	0	58,512	42,415	1431,693
0,18135	0,017	58,512	48,624	877,775
0,19835	0,034	58,512	51,77	597,151
0,21535	0,051	58,512	53,364	454,982
0,23235	0,068	58,512	54,171	382,957
0,24935	0,085	58,512	54,58	346,468
0,26435	0,1	58,512	54,769	329,563

а) механическая характеристика ω (М)


б) зависимости М(t), ω(t), ω₀(t)

Рисунок 7 - Характеристики разгона электропривода
12.2 Увеличение скорости системы.

Увеличение скорости системы от ωС 1 до скорости ω С2.

Переходный процесс разбиваем на два этапа. Первый этап – этап разгона при линейном изменении ω₀ .

12.2.1. Начальные условия I этапа: _{0 нач}.=58,5 с^-1; _0.кон.=76,3 с^-1.


Уравнения для скорости и момента в функции времени на данном этапе:

Зависимости (t) и М(t) описываются выражениями:




I-й этап заканчивается в момент времени, когда двигатель выходит на механическую характеристику заданного режима в точке «б» [9, рис.6], при этом скорость идеального холостого хода двигателя ₀ достигает заданного значения.

Длительность этапа:

.

12.2.2. На III этапе при скорости происходит окончательный разгон двигателя до заданной скорости при постоянном значении скорости идеального холостого хода _0.кон. Для этого этапа начальные условия (из расчётных значений):

_нач.II =_{кон. .I} = 64,17 с^-1, М _нач.II = М _{кон. .I} = 1083 Н·м, ε₀ = 0,

Уравнение скорости на этапе имеет вид:

, его и используем в расчётах.

Уравнение момента после ряда преобразований имеет вид:



Длительность этапа:



Характеристики показаны на рис. 8.



Рисунок 8 а. Статические характеристики и динамическая характеристика



Рисунок 8 б. График переходных процессов при увеличении скорости привода

Характеристики рис. 8а и 8б построены на основе данных из таблицы 3.
Таблица 3

Σ t ПП	t цикла	t этапа			М(t)
0,26435	0	0	58,5	55	309
0,26953	0,00518	0,00518	60,28	55,162	458,6581
0,27471	0,01036	0,01036	62,06	55,607	583,3802
0,27989	0,01554	0,01554	63,84	56,281	687,8328
0,28507	0,02072	0,02072	65,62	57,143	775,8094
0,29025	0,0259	0,0259	67,4	58,156	850,3932
0,29543	0,03108	0,03108	69,18	59,293	914,0906
0,30061	0,03626	0,03626	70,96	60,53	968,9389
0,30579	0,04144	0,04144	72,74	61,849	1016,594
0,31097	0,04662	0,04662	74,52	63,234	1058,403
0,31435	0,05	0,05	76,3	64,168	1083,061
0,31435	0,05	0	76,3	64,168	1083,061
0,33135	0,067	0,017	76,3	68,27887	717,4032
0,34835	0,084	0,034	76,3	70,3615	532,1856
0,36535	0,101	0,051	76,3	71,4166	438,3513
0,38235	0,118	0,068	76,3	71,95113	390,8132
0,39935	0,135	0,085	76,3	72,22193	366,7296
0,41435	0,15	0,1	76,3	72,34739	355,5719

12.3 Реверс системы.

Реверс системы от скорости ω2Д до скорости ω3Д.

Торможение системы:

Переходный процесс разбиваем на пять этапов.

12.3.1. На I этапе ₀ снижается от _о.нач до 0 с постоянным замедлением ₀.

Начальные условия I этапа:


Зависимости (t) и М(t) описываются выражениями:



Заканчивается этап при , длительность его:



Задаемся значениями времени от t = 0 до t = 0,119 с, и проводим расчёты
1-го этапа реверса. Результаты расчётов сведены в таблицу 4.

Заканчивается этап при .

12.3.2. Начальные условия II этапа (при М(0)  М_С0):



Значения берутся из графика механических характеристик, построенных по примеру [9, рис. 7]. Из точки c координатами ω_{КОН I} и М _{КОН I} через начало координат проводится прямая до пересечения в четвёртом квадранте с продолжением механической характеристики механизма. Координаты точки пересечения характеристик и будут соответствовать вышеуказанным значениям.



Скорость и момент на данном этапе описываются выражениями:





Длительность II этапа:



12.3.3. Третий этап реверса соответствует разгону двигателя из неподвижного состояния, как и при первоначальном пуске, но только в противоположном направлении.

Разгон системы из неподвижного состояния.

На III этапе, 0 ≤ t≤ t₀, ротор двигателя остается неподвижным, поскольку электромагнитный момент двигателя меньше момента статического сопротивления. Начальная механическая характеристика двигателя проходит через начало координат и через точку с координатами  = 0, М = – М_с0 (ей соответствует скорость идеального холостого хода, равная ₀ = – _0.кон.I).

Для данного этапа справедливы начальные условия:



Момент двигателя на этом этапе изменяется по закону

.
Начальный статический момент сопротивления



Заканчивается 3-й этап при увеличении электромагнитного момента двигателя М до значения М_С0, при этом скорость идеального холостого хода двигателя ₀ достигает значения:

.

Длительность третьего этапа:



Задаваясь значением времени от 0 до 0,00685 с, проводим расчёт момента. Результаты отражены в графической части.
12.3.4. На IV этапе t₀ ≤ t≤ t₁ происходит разгон двигателя при линейном изменении ₀ во времени. Начальные условия этого этапа:


Величина ₀ имеет то же значение, что и на третьем этапе.

Скорость и момент на данном этапе описываются уравнениями:







Начальная координаты точек механической характеристики двигателя на IV этапе совпадает с конечными координатами характеристики III этапа, конечная характеристика IV этапа проходит через точку I заданного установившегося режима работы.

Заканчивается этап в момент времени t₁, когда скорость идеального холостого хода ₀ достигает значения _{0.КОН II} и двигатель выходит в точку а на характеристике, обеспечивающей заданную скорость рабочей машины.

Длительность IV этапа:

.

12.3.5. На V этапе t > t₁ происходит окончательный разгон двигателя до установившегося режима при постоянном значении скорости идеального холостого хода _0. Для этого этапа начальные условия:

_нач.V = _{кон. .IV} = – 5,367 с^-1, М _нач.V = М _{кон. .IV} = – 873,55 Н·м, ε₀ = 0;

Уравнение скорости на V – м этапе можно представить в виде:

, его и используем в расчётах.

Уравнение момента, полученное после ряда преобразований, используем в расчётах:



Длительность этапа:



Результаты вычислений сводим в таблицу 4. Характеристики реверса двигателя от скорости ω_С2 до скорости ω_С3 показаны на рис. 9.
Таблица 4 Расчётные значения для построения механической характеристики и временной диаграммы на этапе реверсе электропривода

Σ t ПП	t цикла	t этапа	ω0	ω(t)	М(t)
1 этап реверса
0,41435	0	0	76,3	72,5	342
0,42032	0,00597	0,00597	72,485	72,1212	36,2199
0,42629	0,01194	0,01194	68,67	71,0943	-211,89
0,43226	0,01791	0,01791	64,855	69,557	-414,58
0,43823	0,02388	0,02388	61,04	67,6177	-581,499
0,4442	0,02985	0,02985	57,225	65,3617	-720,246
0,45017	0,03582	0,03582	53,41	62,8564	-836,804
0,45614	0,04179	0,04179	49,595	60,1548	-935,888
0,46211	0,04776	0,04776	45,78	57,2984	-1021,21
0,46808	0,05373	0,05373	41,965	54,3203	-1095,69
0,47405	0,0597	0,0597	38,15	51,2462	-1161,64
0,48002	0,06567	0,06567	34,335	48,0965	-1220,86
0,48599	0,07164	0,07164	30,52	44,8874	-1274,79
0,49196	0,07761	0,07761	26,705	41,6314	-1324,55
0,49793	0,08358	0,08358	22,89	38,3385	-1371,02
0,5039	0,08955	0,08955	19,075	35,0165	-1414,91
0,50987	0,09552	0,09552	15,26	31,6716	-1456,76
0,51584	0,10149	0,10149	11,445	28,3087	-1497,01
0,52181	0,10746	0,10746	7,63	24,9315	-1535,99
0,52778	0,11343	0,11343	3,815	21,5432	-1573,98
0,53335	0,119	0,119	0	18,374	-1608,71
2 этап реверса
0,53335	0,119	0	0	18,374	-1608,71
0,54335	0,129	0,01	0	11,4566	-1007,65
0,55335	0,139	0,02	0	6,82243	-605,228
0,56335	0,149	0,03	0	3,71604	-335,475
0,57335	0,159	0,04	0	1,63377	-154,654
0,58555	0,1712	0,0522	0	-0,0011	-12,6852
3 этап реверса
0,58555	0,1712	0	0	0	0
0,58655	0,1722	0,001	-0,356	0	-31,684
0,58755	0,1732	0,002	-0,712	0	-63,368
0,58855	0,1742	0,003	-1,068	0	-95,052
0,58955	0,1752	0,004	-1,424	0	-126,736
0,59055	0,1762	0,005	-1,78	0	-158,42
0,59155	0,1772	0,006	-2,136	0	-190,104
0,59185	0,1775	0,0063	-2,2428	0	-199,6092
0,5924	0,17805	0,00685	-2,4386	0	-217,0354
4 этап реверса
0,5924	0,17805	0	-2,4386	0	-217,04
0,5974	0,18305	0,005	-4,22	-0,15	-362,1
0,6024	0,18805	0,01	-6	-0,563	-483,77
0,6074	0,19305	0,015	-7,78	-1,19	-586,28
0,6124	0,19805	0,02	-9,56	-1,995	-673,11
0,6174	0,20305	0,025	-11,34	-2,943	-747,11
0,6224	0,20805	0,03	-13,12	-4,01	-810,59
0,6274	0,21305	0,035	-14,9	-5,173	-865,46
0,6282	0,21385	0,0358	-15,2	-5,367	-873,55
5 этап реверса
0,6282	0,21385	0	-15,2	-5,367	-873,55
0,6452	0,23085	0,017	-15,2	-8,886	-559,98
0,6622	0,24785	0,034	-15,2	-10,669	-401,121
0,6792	0,26485	0,051	-15,2	-11,573	-320,64
0,6962	0,28185	0,068	-15,2	-12,03	-279,867
0,7132	0,29885	0,085	-15,2	-12,262	-259,21
0,7282	0,31385	0,1	-15,2	-12,369	-249,641

Рисунок 9. Механические характеристики при реверсе


Рисунок 10. График переходных процессов при реверсе

12.4 Остановка привода свободным выбегом:

Время выбега:


Определяем суммарную длительность переходных процессов.



Определяем время цикла:

,

где - суммарное время работы привода в установившемся режиме.


Рисунок 10. График переходных процессов за один цикл работы электропривода
Рассчитываем время переходных процессов t% от tЦ



Важно сделать вывод, что быстродействие спроектированной системы выше заданного быстродействия .

Определим фактическую ПВ%