- •Уравнение движения электропривода
- •Основы алгебры логики, основные операции, аксиомы и теоремы
- •Нарисовать и объяснить механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения питающей сети и при изменении величины активного сопротивления цепи ротора.
- •Переходные процессы в электроприводах постоянного тока.
- •Логические элементы «и-не» и «или-не» кмоп. Принцип работы. Достоинства и недостатки.
- •Основные характеристики синхронного двигателя
- •Нарисовать и объяснить механические характеристики электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения при изменении напряжения
- •Исполнительные двигатели в мехатронных системах и их основные характеристики
- •Технический оптимум при настройке регуляторов тока и скорости
- •Структура мехатронной системы и основное оборудование
- •Выбор двигателей по мощности для кратковременного режима работы s2
- •Система подчиненного регулирования с регулятором эдс
- •Нарисовать и объяснить скоростные характеристики асинхронного электропривода
- •Выбор двигателей по мощности для повторно-кратковременного режима работы s3.
- •Логический Элемент «или» Схема,принцип работы, достоинства и недостатки
- •Законы частотного регулирования скорости асинхронных электроприводов
- •Структурные схемы электроприводов постоянного тока
- •Тормозные режимы работы электроприводов переменного тока(только асинхронник)
- •Перегрузочная способность электроприводов
- •Особенности исполнительных элементов в мехатронных системах металлургического производства
- •Потери и расход энергии в переходных процессах электроприводов постоянного тока
-
Структура мехатронной системы и основное оборудование
Обобщенная структура мехатронной системы
В состав традиционной машины входят следующие компоненты: механическое устройство, конечным звеном которого является рабочий орган; блок приводов, включающий силовые преобразователи и исполнительные двигатели; устройство компьютерного управления, верхним уровнем для которого является человек-оператор, либо другая ЭВМ, входящая в компьютерную сеть; сенсоры, предназначенные для передачи в устройство управления информации о фактическом состоянии блоков машины и движении МС.
-
Выбор двигателей по мощности для кратковременного режима работы s2
Исходя из определения этого режима, можно ограничиться рассмотрением одного периода работы двигателя. Превышение температуры определяется уравнением
τ=τу(1−e−t/Tн).
Рис. 6.6. График работы двигателя в кратковременном режиме
Если выбрать двигатель, предназначенный для продолжительного режима работы мощностью Pкр, то при кратковременном режиме работы превышение температуры не достигнет допустимого значения τдоп (рис. 1, кривая 1). Поэтому в этом режиме двигатель оказывается недоиспользован по нагреву.
При заданной нагрузке и времени рабочего периода tр в тепловом отношении будет полностью использован двигатель меньшей мощности, превышение температуры которого ко времени tр будет равно τдоп (рис. 1, кривая 2). При этом двигатель будет кратковременно перегружаться, а установившаяся температура для него окажется равной τу1>τу=τдоп. Перегрузка может быть значительной при малых tр.
Соотношение между τу1 и τу может быть найдено из выражения
τу=τу1(1−e−t/Tнср), (1)
где Tнср – среднее значение постоянной времени нагрева в начале и в конце процесса нагрева,
τу=ΔPном/A и τу1=ΔPкр/A; ΔPкр – потери мощности в двигателе при нагрузке Pкр.
Отношение потерь при кратковременной нагрузке к потерям при номинальной нагрузке при условии одинакового перегрева двигателя называется коэффициентом термической перегрузки. Значение этого коэффициента может быть получено из (1):
pт=ΔPкр/ΔPном=1/(1−e−tр/Tнср). (2)
По коэффициенту термической перегрузки можно найти коэффициент механической перегрузки, равный мощности Pкр и номинальной мощности Pном при продолжительной нагрузке т.е. pм= Pкр / Pном.
Действительно,
. (3)
Отсюда (4)
Подставляя в (4) из (2) получим:
(5)
По (5) и заданному коэффициенту а может быть построена зависимость допустимого коэффициента механической перегрузки рM от относительного времени работы tP/TH.CP (рис. 2).
Пренебрегая постоянными потерями (а = 0), выражение (4) можно записать в виде
(6)
Если нагрузка в рабочий период меняется, то в расчетные формулы вводится вместо Ркр эквивалентная мощность за время tp.
Выбор мощности двигателей для работы при кратковременной нагрузке номинального продолжительного режима производится из допустимых нагрева и перегрузки, при этом номинальные мощности равны:
(7)
(8)
где λДВ – допустимая перегрузочная способность двигателя, значения которого указаны в табл. 1.
Таблица 1 допустимая перегрузочная способность двигателя
Тип двигателя |
λДВ |
Двигатель постоянного тока Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором нормального исполнения То же с контактными кольцами Синхронные двигатели |
2-2,5 1,7-2,2 2-2.5 2-2,5 |
При задании графика нагрузки в виде i = f (t) или М=φ(t) в расчетные формулы вместо мощности РKр вводится соответствующее значение тока или момента.
Из анализа кривых на рис. 2 видно, что уже при и допустимой перегрузке по нагреву коэффициент механической перегрузки становится равным 2,5.
Двигатели, предназначенные для кратковременного режима работы, выпускаются заводами с нормированной длительностью работы 15, 30, 60 и 90 мин, следовательно, выбранный по каталогу двигатель для кратковременного режима работы может быть загружен номинальной мощностью в течение указанного времени и будет полностью использован по нагреву.
Если же время работы такого двигателя отличается от каталожного, то можно найти нагрузку РKр, при которой двигатель будет полностью использован по нагреву.
Превышение температуры двигателя с номинальной нагрузкой и нормированным временем работы равно:
(9)
где ТH – постоянная времени нагрева в кратковременном режиме работы;
tР.КАТ – время работы, определяемое по каталогу. В течение фактического времени tP с нагрузкой, отличной от номинальной,
(10)
здесь ΔРTС – постоянные потери при нагрузке, отличной от номинальной.
По аналогии с предыдущим, коэффициент термической перегрузки
откуда
(11)
Если tр > tР.КАТ двигатель должен быть также проверен на допустимую перегрузку.