Выбор электродвигателя и редуктора

Курсовая работа ч. I

 

Данные для расчетов:

 

Момент сопротивления М’_cmax= 820 Нм;

Время переходного процесса t_ппmax= 0,3;

Суммарное малое контура тока Т_∑2 = 0,004;

 

Максимально допустимая ошибка Q_max= 0,0211;

 

Максимальная скорость механизма ω_max = 0,86

 

Максимальное ускорение ε_max = 0,5

 

Коэффициент соотношения массы γ = 2

 

δ max = 25 %

 

Выбор электродвигателя и редуктора

 

Расчет требуемой мощности электродвигателя можно ориентировочно выполнить по формуле

 

,

 

где k_з =1,7 – коэффициент, учитывающий требования к динамическим характеристикам электропривода.

 

P ≈ 1,7∙ 820∙ 0,86 ≈1198,84 Вт

Р ≈ 1198,84 Вт

 

В соответствии с требуемой мощностью выбираем двигатель 4ПБМ 112L04

 

P = 1,28 кВт

n = 1500 об/мин

= 8,12 Нм

= 14,2 А

= 110 В

= 0,234 Ом

= 0,0098 кг*м³

= - мс

КПД = 76%

= 2

 

 

Из условия согласования двигателя и объекта по угловой скорости определяется передаточное число редуктора

 

,

 

где –номинальная угловая скорость двигателя.

 

 

об/мин

 

рад/с

 

Тогда передаточное число редуктора

 

i ≈ 157/0,86 = 182,55814

 

Коэффициент передачи редуктора

 

К_р = 1/i = 1/145,3= 0,00548

 

Для проверки выбранного двигателя определим эквивалентный момент

 

,

где - суммарный момент инерции кинематической передачи;

- суммарный момент инерции двигателя и редуктора (момент инерции первой массы);

- приведенный момент инерции механизма (момент инерции второй массы);

- приведенный момент сопротивления нагрузки;

- момент сухого трения;

- номинальный момент двигателя М_дн = Р_н ∙ η∂/ω;

- КПД редуктора

Момент инерции редуктора ориентировочно можно принять

 

Выбранный двигатель должен удовлетворять условиям:

 

,

 

где М_max – максимальный момент сопротивления нагрузки, приведенный к валу электродвигателя ;

- коэффициент перегрузки двигателя по пусковому моменту.

 

Момент сухого трения:

М_ТР = 0,1∙ М_ДН = 0,1∙ 8,12 = 0,812 Н∙м

 

Приведенный момент сопротивления нагрузки:

 

М_cmax = М'_cmax / i∙ η_p = 820/182,55814∙0,92 = 4,8823 Н∙м

 

Момент инерции редуктора:

 

Суммарный момент инерции двигателя и редуктора:

 

 

Приведенный момент инерции механизма:

 

 

Суммарный момент инерции кинематической передачи:

 

 

Тогда эквивалентный момент:

 

Коэффициент перегрузки двигателя по пусковому моменту:

 

k_м = 2

 

Максимальный момент сопротивления нагрузки, приведенный к валу электродвигателя:

 

 

Выбранный двигатель удовлетворяет условию т.к.

 

 

5,86187 < 8,12 0,34236 < 2

 

Для следящего электропривода при выборе двигателя необходимо проверять его соответствие оптимальному передаточному числу редуктора, определяемому из условия минимума эквивалентного момента dM/di=0:

Фактическое передаточное число редуктора отличается от оптимального передаточного числа более чем на 30%, то необходимо выбрать другой двигатель такой же мощности, но с меньшей номинальной угловой скоростью.

 

Активное сопротивление якорной цепи двигателя в нагретом состоянии определяют:

R_д70 = R_я 20^оС (1+α_д∆t_о) = 0,234∙(1+0,004∙70)= 0,29952 Ом

α= 0,004 Ом/град – температурный коэффициент

∆t_o = t_рo – 20^o = 90^o - 20^o = 70^o

t_рo – расчетная температура нагрева обмоток двигателя

 

Индуктивность якорной (роторной) обмотки двигателя можно приближённо определить по формуле Линвиля-Уманского:

 

2) Выбор управляемого преобразователя

 

В соответствии с условиями и выбираем тиристорный преобразователь ТПЕ – 25/25-115

U_H = 115 В; I_H = 25 A; I_max = 40 A

Подключение ТП к питающей сети осуществляется через силовой трансформатор или токоограничивающий реактор. Т.к. линейные напряжения сети и ТП не одинаковы, то подключение к питающей сети осуществим через силовой трансформатор.

 

3) Выбор трансформатора

 

Требуемая мощность трансформатора определяется по номинальной мощности ТП:

,

 

где =1,045 – коэффициент использования трансформатора по мощности в схеме выпрямления.

КПД редуктора η_р = 0,92

КПД двигателя η_д = 0,76

КПД тризист. преобразователя η_тп = 0,95

 

Р_тр = (1,045 ∙ 1198,84) / (0,92 ∙ 0,76 ∙ 0,95) = 1886,1605 Вт = 1,88616 кВт

 

В соответствии с требуемой мощностью выбираем силовой трансформатор ТТ – 2

 

Тип	Номинальная мощность (кВА)	Напряжение номинальное	Потери кор. замыкания	Напряжение кор. замыкания
первичное	вторичное
ТТ 2

 

 

Индуктивность фазы трансформатора, приведенная к вторичной обмотке

 

,

 

где - индуктивное сопротивление фазы трансформатора;

f =50– частота питающей сети.

 

Полное сопротивление фазы трансформатора

 

,

 

где e_к = 0,05 (5%) - напряжение короткого замыкания трансформатора;

Е_2Ф=U_2Ф=115 В – действующее значение фазовой ЭДС вторичной обмотки;

I_2Н=Р_ТР/3U_2Ф= 2000/3∙115 = 5,8 А – номинальный фазный ток вторичной обмотки.

 

Z_трф = (5∙115)/(100∙5,467) = 1,05177 Ом

Активное сопротивление фазы трансформатора R_ТРФ, приведенное к вторичной обмотке, определим по потерям короткого замыкания

 

R_трф = ∆Р/(3∙I²_2н) = 68/(3∙5,8²) = 0,75838 Ом

 

Индуктивное сопротивление фазы трансформатор

 

 

Индуктивность фазы трансформатора

 

L_трф = 0,002 Гн

 

L_уп = L_тр = 2L_трф = 0,004 Гн,

 

где L_ТР – индуктивность силового трансформатора.

 

Сопротивление силовой цепи преобразователя

 

,

 

где R_ТР = 2R_ТРФ = 2 ∙ 0,75838 = 1,51676 Ом – активное сопротивление силового трансформатора;

R_дт = (0,2…0,3) U_Тq/I_т - динамическое сопротивление тиристора;

U_Т = (0,5…1,0)В – падение напряжения на тиристоре; (0,5 В)

I_т = I_dH/3 – среднее значение тока тиристора выпрямительной схемы для трехфазной схемы;

I_dH = 25 А – номинальное значение среднего выпрямленного тока;

q=2 – число одновременно проводящих тиристоров;

R_K=mfL_A – коммутационное сопротивление выпрямительной схемы ТП;

m=6 – число пульсаций выпрямленного напряжения за период питающей сети;

L_A=L_ТРф=0,002 Гн – индуктивность цепи тиристора.

 

I_т=14,2/3 = 4,73 А

 

Динамическое сопротивление тиристора:

 

Ом

 

Коммутационное сопротивление выпрямительной схемы ТП:

 

R_к = 6∙ 50∙ 0,002 = 0,6Ом

 

Сопротивление силовой цепи преобразователя:

R_уп = 1,51676+0,085+0,6 = 2,2Ом