Файл: Курсовая работа По дисциплине Электрические машины Вариант 2 Выполнил студент группы эт212зу бархатов Илья Витальевич.docx
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 63
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1.4 Выбор тахогенератора
Большинство современных тахогенераторов относятся к типам с постоянными магнитами. В этих устройствах используется вращающийся якорь, один конец которого прикреплен к валу машины для измерения скорости вращения. Якорь вращается в фиксированном магнитном поле, так что его вращение вызывает электродвижущую силу (напряжение), пропорциональную скорости вала. Контакты якоря подключены к цепи вольтметра, преобразующей напряжение в значение скорости.
Тахогенераторы со скользящей крышкой — менее распространенный тип, в котором используется алюминиевая чашка, вращающаяся внутри электромагнитного статора с обмоткой, чашка прикреплена к валу. Переменный ток подается на одну обмотку статора, создавая вихревые токи вокруг чашки. Вращение чашки индуцирует пропорциональное напряжение в другой обмотке статора.
Тахогенераторы (ТГ) постоянного тока (ТГП) функционально предназначены для преобразования частоты вращения вала в пропорциональное частоте выходное напряжение постоянного тока. Выходное напряжение ТГ используется для дистанционного измерения или индикации частоты вращения исполнительных механизмов и для выработки управляющих сигналов в системах автоматического регулирования. Тахогенераторы постоянного тока бывают с возбуждением от постояиных магнитов и с электромагнитным возбуждением.
Основными показателями, характеризующими функциональные свойства ТГП, являются крутизна, нелинейность, асимметрия, коэффициент пульсации и температурный коэффициент выходного напряжения.
Технические данные тахогенератора см. в таблице 4
Таблица 4-Технические характеристики тахогенератора
| Наименование типа | Тип возбуждения | Напряжение возбуждения, В | Ток возбуждения, А | Номинальная частота вращения, об/мин | Активное сопротивление нагрузки, Ом | Крутизна изменения выходного напряжения при Rн=100000 Ом, Uв=110В, мВ*мин/об | Диапазон рабочих температур, °С | Верхнее значение относительной влажности воздуха, % | Масса, кг, не более | Общий гарантийный срок хранения и эксплуатации, год |
| ТГ-1 | электро- магнитное | задается током | 0,3±0,075 | 1100±11 | 10000±300 | 91,54-101,18 | от -40 до +70 | 98 при 45°С | 1,79 | 3 |
Тахогенератор ТГ-1 выбран по следующим параметрам:
-
Номинальной частоте вращения 1100±11 об/мин, что соответствует номинальной частоте вращения вала двигателя 1070 об/мин. -
Режиму работы – S1 продолжительному, что соответствует режиму работы выбранного двигателя. -
По минимальной и максимальной частоте вращения вала тахогенератора 0,1 до 6000 об/мин.
Данный ТГ пригоден для совместной установки с ДПТ4ПН225S,
2. АЭП с АДК
2.1 Схема регулирования ПЧ-АД
Данный АЭП с АДК реализован по системе ПЧ-АД.
Функциональная схема частотного регулирования представлена на рис.7.
Рисунок 7-Функциональная схема частотного регулирования
Условные обозначения на схеме (рис.7): U1,В; f1, Гц - входное значение, соответственно, амплитуды питающего напряжения и частоты. Uu,В; Uf, Гц – значения, соответственно, амплитуды и частоты, поступающие с контроллера. Uвых,В; fвых,Гц - выходные значения, соответственно, амплитуды и частоты, подаваемые на обмотку статора и соответствующие заданной частоте вращения ротора. УВ - управляемый выпрямитель, который преобразовывает переменное напряжение в постоянное. УУ - управляющее устройство (может быть программируемым логическим контролером или ЭВМ), которое формирует значение амплитуды и частоты, соответствующие заданной частоте вращения ротора. УИ - управляемый инвертор, который осуществляет преобразование сформированного значения амплитуды напряжения из постоянной величины в переменную.
2.2 Выбор асинхронного двигателя
Исходные данные представлены в таблице 5 и на рис. 8
Таблица 5
| № варианта | Заданная диаграмма | М1, | М2, | М3, | М4 | t 1 | t 2, | t 3, | t 4, | n 2 |
| Н*м | Н*м | Н*м | Н*м | с | с | с | с | об/мин | ||
| 2 | Рис.8 | 15 | 10 | 20 | 5 | 100 | 50 | 20 | 30 | 2700 |
Рисунок 8-Заданная диаграмма моментов производства механизма
Для выбора двигателя построена временная диаграмма моментов, приведенная на рис. 4.7
Рисунок 9- Временная диаграмма моментов для АЭП с АДК
Определена продолжительность включения (формула 4.15):
Затем определяем продолжительность включения
(2.1)
Определен эквивалентный момент по формуле 2.2.
(2.2)где Mi - момент в определенный промежуток времени, Н*м; ti - продолжительность данного промежутка, сек.; Σtраб - суммарное время работы двигателя, сек.; Σtn -суммарное время пауз в работе, сек;
- коэффициент, учитывающий продолжительность включения двигателя (см. таблицу 6).Таблица 6
| ПВ | 15 | 25 | 40 | 60 | 100 |
| | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1 |
Получим:
Определена необходимая эквивалентная мощность, исходя из эквивалентного момента и заданной скорости вращения якоря:
(2.3)
(2.4)Так как согласно варианту n= 2700 об/мин, тогда по формуле (2.4)
Найдено заданное скольжение, используя формулу (4.18):
(2.5)
Определена номинальная мощность двигателя по формуле 2.6.
Pном=(1,1-1,3)∙PЭ (2.6)
Из полученного интервала мощностей, номинальной частоты вращения, а также по скольжению выбран двигатель, определены его номинальные значения и пусковые свойства.
По справочным данным (ссылка на источник обязательна) выбран двигатель типа 4А1002У3 со следующими данными:
-
Р=5,5 кВт -
Синхронная частота вращения n1 = 3000 об/мин -
η=87,5% -
cosφ =0,91 -
Sк= 34% -
Sном= 9% -
mK=2,5 -
mM=2,0 -
mП=1,6
На основании технических данных двигателя и после преобразования формулы 2.7 получаем значение номинальной скорости вращения ротора nном.
(2.7)
Oпределяем значение номинального момента Мном.
(2.8)
На основании табличных значений относительных моментов mK и mП определяем, соответственно, значения критического момента Мк и пускового момента Мп , которые необходимы для построения естественной механической характеристики.
(2.9)отсюда
(2.10)
Построена естественная механическая характеристика (см. рис. 10)
Рисунок 10-Естественная механическая характеристика
Для определения максимальной частоты, которую должен обеспечить на выходе частотный преобразователь, определяем во сколько раз изменится скорость для максимального момента искусственной характеристики по сравнению со скоростью для такого же момента на естественной.
По формуле 2.12 определяем скорость вращения ротора электродвигателя:
(2.12)
где
- величина скольжения (отн. ед.) на естественной характеристике, соответствующая значению максимального момента для заданной скорости на искусственной характеристике.Соответственно, при скольжении
, скорость ротора равна 
. По формуле 2.13 вычислено, во сколько раз увеличилась скорость ротора для искусственной характеристики:
(2.13)
Так как скорость вращения ротора прямо пропорциональна частоте питающей сети, то вычислено, как увеличилась частота питающей сети, по формуле 2.14:
(2.14)
Так как полученная частота удовлетворяет условию
, то потерями на намагничивание статора можно пренебречь, т.к. они не будут значительно сокращать срок службы двигателя.Для определения минимальной частоты, которую должен обеспечить на выходе частотный преобразователь, определено, во сколько раз изменится скорость для минимального момента искусственной характеристики по сравнению со скоростью для