Похожие работы
|
Учебное пособие для практических занятий по курсу «Теория электромеханических систем.» - страница №1/8
![]() Государственный комитет РФ по высшему образованию Пермский государственный технический университет Кафедра «Микропроцессорные средства автоматизации» Мазунин Н.Т.
Методика пособие расчетов характеристик и параметров электромеханических систем Учебное пособие для практических занятий по курсу «Теория электромеханических систем.»
Пермь 2000 УДК 62-83 (075.8)
Пермь: Изд-во Пермского государственного технического университета, 2000г. Рассмотрена методика расчетов статических электромеханических и механических характеристик, энергетических показателей, параметров структурных схем, а также механических и электромеханических переходных процессов в разных промышленных электромеханических системах. Приведены примеры расчетов в численном виде характеристик и параметров некоторых систем электропривода. Предназначено для студентов специальности 210200 дневной, вечерней и заочной форм обучения по курсу "Теория электромеханических систем". СОДЕРЖАНИЕ.
ЭППТ – электропривод постоянного тока; ДПТНВ - двигатель постоянного тока независимого возбуждения; ДПТПВ - двигатель постоянного тока последовательного возбуждения; ИОРМ - исполнительный орган рабочей машины;
висимого возбуждения; - номинальный магнитный поток двигателя, Вб; ОВД - обмотка возбуждения двигателя; S - скольжение асинхронного двигателя;
АДФР АДКЗР – асинхронные двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором; Г-Д - электропривод постоянного тока системы генератор-двигатель; ГПТНВ - генератор постоянного тока независимого возбуждения; И.Х.Х. – режим идеального холостого хода; ТП-Д - электропривода постоянного тока системы тиристорный преобразователь- двигатель; ЗПТ - зона прерывистых токов; ТПЧ-Д - электропривода переменного тока системы тиристорный преобразователь частоты-асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. ОЖМС - одномассовая жесткая механическая система; ДУМС - двухмассовая упругая механическая система; МУЭП - механическая часть электропривода;
Под механической частью электропривода (МЧЭП)понимается совокупность вращающихся и поступательно движущихся частей механической части двигателя (МУД), механического передаточного устройства (МПУ) и исполнительного органа рабочей машины (ИОРМ). Функциональная схема МЧЭП приведена на рис.1.1. Рис. 1.1. Функциональная схема МЧЭП. На рис. 1.1. приняты обозначения: М,ММ - электромагнитный момент двигателя и момент сопротивления на валу ИОРМ, Н*м; FМ – сила сопротивления механизма при поступательном движении ИОРМ, Н; JД, JМ – моменты инерции двигателя и ИОРМ, кг*м2 ; - угловые частоты вращения валов двигателя и механизма, 1/с; - передаточное число и КПД передаточного устройства. К параметрам механической части электропривода относятся моменты и силы статического сопротивления, момента инерции, линейные и угловые перемещения, жесткости упругих элементов, поступательно движущихся массы. Поскольку во многих практических случаях рабочие органы механизмов связаны с приводным двигателем не непосредственно, а через промежуточные передачи, при расчетах механической части электропривода с использованием уравнений движения момента статического сопротивления, моменты инерции и другие параметры необходимо приводить к одной расчетной скорости, как правило, к угловой скорости приводного двигателя. Известными должны быть кинематическая схема механической части электропривода и ее фактические параметры. Хотя приведенные к расчетной скорости каждого из параметров механической части электропривода и не представляет сложности, тем не менее могут возникнуть затруднения в случае, когда известны не передаточные отношения между отдельными элементами кинематической схемы, а число зубцов или известны только геометрические размеры элементов. Поэтому методика расчета приведенных параметров рассмотрим на примере кинематической схемы (рис.2.1), содержащие как вращающиеся, так и поступательно движущиеся элементы. Рис. 2.1. Кинематическая схема МЧЭП подъемного устройства.
Требуется определить приведенные к расчетной скорости:
Порядок синтеза расчетной схемы
i Передаточное отношение между валом двигателя и валом барабана механизма будет равно произведению
(1.1) В случае силового спуска груза выражение будет таким же. Если спуск груза тормозной, приведенный момент сопротивления определяется по выражению (тормозной режим работы ЭП)
Если момент ММ не задан, его можно найти как , где (Н)
(кг*м2), (2.1) где - коэффициент, учитывающий инерционность вращающихся частей редуктора; - радиус приведения, который определяется по соотношению линейной скорости поступательного движущегося элемента и угловой скорости двигателя: Значение КПД механической передачи зависит от коэффициента её загрузки по мощности (моменту) и определяется по формуле (12): , где - номинальный КПД передачи; КЗ – коэффициент загрузки механической передачи со стороны тихоходного вала;
где РМЕХ.П., ММЕХ.П. – фактические значения мощности и момента, передаваемые через механическую передачу. Если линейная скорость поступательно движущегося элемента, например каната, неизвестна, можно найти, выразив его через радиус элемента, на который наматывается канат. В этом случае:
Следовательно, Отсюда ;
(Н*м) Сi – действительная жесткость при скручивании вала. В данном примере
В случае необходимости действительную жесткость (например ) вала можно рассчитать по формуле: (Н*м), где G – модуль упругости при сдвиге, Па (например, для стали ); Па=Н/м2 JР – полярный момент инерции, м4; l – длина вала, м. где R,d – радиус и диаметр вала, м. Ориентировочные значения жесткостей валов в промышленных электроприводах (1):
Для элементов, подвергающихся деформации сжатия или растяжения, приведенная жесткость определяется по формуле: , где - радиус приведения; Сi – действительная жесткость. Для канатов приведенная жесткость определяется на единицу длины. Ориентировочная зависимость жесткостей тросов, канатов разных подъемных установок (1): ,Н. Приведенная жесткость каната определиться как (Н/м) Жесткость каната (стержня) при растяжении и сжатие: (Н/м) S – площадь сечения, м2 Е – модуль упругости, Па (Е= Па) l – длина, м. Проводить жесткость вала двигателя к расчетной скорости, за которую принята скорость этого вала, не требуется. Она равна действительной жесткости этого вала. Для определения приведенной жесткости всей системы элементов, подвергающихся деформации скручивания и растяжения, необходимо просуммировать найденные приведенные жесткости элементов с учетом способа их соединения – последовательное или параллельное. При параллельном соединении элементов результирующая жесткость равна сумме. При последовательном соединении результирующая приведенная жесткость определяется из соотношения: В данном примере жесткости соединены последовательно, а жесткости - параллельно. Поэтому ; Эквивалентная жесткость всей системы, в которой приведенные жесткости теперь соединены последовательно, как изображено на рис. 3.1. или Рис. 3.1. Эквивалентная схема соединения приведенных жестокостей. Таким образом формула для определения СЭ будет выглядеть: ! Если требуется получить расчетную схему механической части электропривода с учетом жестокостей упругих элементов и свести её к двухмассовой схеме необходимо, проанализировать какие упругие элементы можно считать абсолютно жесткими, а жесткостью каких элементов пренебрегать нельзя. Инерционные массы элементов, которые будут сочтены абсолютно жесткими, следует просуммировать и получить 2 инерционные массы, между которыми жесткостью пренебрегать нельзя. В результате будет полученная 2-х массовая расчетная схема. Если, например, в рассмотренной выше кинематической схеме в результате расчетов жесткость окажется значительно меньше (по меньше мере на порядок) эквивалентной жесткости последовательно соединенных жесткостей , то этой эквивалентной (большей) жесткостью можно пренебречь и расчетная схема механической части электропривода будет представлена в виде рис. 4.1., где 1-я инерционная масса J1, включает в себя момент инерции двигателя, редуктора и барабана, а 2-й инерционной массой J2 является момент инерции груза . Рис. 4.1. Расчетная схема двухмассовой упругой механической системы (ДУМС) В этой схеме:
Математическое описание (уравнение движения) ДУМС:
где 1,2 – углы поворота валов первой и второй масс. МУ – момент упругого сопротивления. Ниже в табличном виде приведены формулы, используемые при синтезе расчетных схем МУЭП(7) № п/пПриведение от вращательного к вращательному движениюПриведение от поступательного к вращательному движениюПриведение от вращательного к поступательному движению1 2 3 4 5 6
На рис. 5.1. приведена кинематическая схема МЧЭП подъемного устройства. М 1 С1 М1 Б
С2 J2, 2 J1, MC 2
C3 m, V
Дано:
РЕШЕНИЕ:
Коэффициент жесткости 1-го вала: Нм/рад где G=8,3*1010 Па Па = Н/м2 - полярный момент инерции вала, м4. d1 – диаметр вала, м Коэффициент жесткости 2-го вала: Н*м/рад
Н/м где (Н/м2) – модуль упругости каната SK – сечение каната, м2
Тогда расчетная схема МЧЭП (трехмассовая упругая система) Уравнения движения 3-х массовой системы: (матем. описание) Математическое описание в операторной форме и структурная схема приведены в (1, с 47) 2) Синтез двухмассовой системы. Пусть , ; Тогда расчетная схема выглядит: МУ
кг*м2 Математическое описание в операторной форме и структурная схема (1,с. 49) 3)Одномассовая расчетная схема МЧЭП Пусть , т.е. Сi= (нет деформации). кг*м2 - уравнение движения в дифференциальной форме. - уравнение движения в операторной форме. (Р) МС(Р) Расчетная схема одномассовой системы. Пример синтеза даухмассовой упругой механической системы изложен в (1, с.36) следующая страница >> |
ещё >> |