(2)

(3)

(4)

(5)

F_хх=F₁+F₂+F₃+F₄

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(29)

(30)

(31)

Тип двигателя

Рн, кВт

КПД, %

сов φ

Sн, %

Мп / Мн

Мmах / Мн

Mmin/Мн

Iп/Iн

Момент инерции, кг·м2

Масса, кг

АИР132S4

7,50

87,5

0,86

4,0

Определяем постоянную времени нагрева по формуле:

(33)

где m – масса двигателя, кг;

Р_ном – номинальная мощность двигателя, Вт;

τ_ном – номинальное превышение температуры обмотки

статора двигателя, измеренное методом

сопротивления, ⁰С (справочная величина) для АД

серии 4А.

Следовательно:

Определяем коэффициенты термической и механической перегрузок по формулам:

для коэффициента термической перегрузки:

(34)

для коэффициента механической перегрузки:

(35)

где – коэффициент, равны й 0,5…0,7 – для асинхронных двигателей;

Следовательно:

1. Определяем мощность двигателя, сконструированного для режима S1, но работающего в режиме S2:

(36)

2. Осуществляем проверки выбранного электродвигателя

а) по пусковому моменту:

(37)

где - коэффициент, учитывающий снижение напряжения (до 30%) на зажимах пускаемого двигателя;

– пусковой момент двигателя;

μ_пуск и М_ном берем из каталога.

Для нашего случая α₁ = 0,7, следовательно:

Необходимо помнить, что номинальный момент двигателя определяется следующим образом:

(38)

w_н – номинальная частота вращения электродвигателя (каталог), если в каталоге вместо w_н приводится синхронная w_о, то номинальную частоту вращения, рад/с, определяют как:

(39)

где S_н – номинальное скольжение (каталог), обычно оно изменяется в пределах 0,06…0,07.

При этом связь между синхронной скоростью вращения, об/мин, и синхронной частотой вращения, рад/с имеет вид:

М_тр.р.м. – момент трогания рабочей машины (берется из нагрузочной диаграммы рабочей машины для нулевого значения ее скорости).

Для нашего случая, рассмотренного в данном примере, получим:

ВЫВОД: Условие выполняется.

б) по перегрузочной способности:

(41)

где – коэффициент, учитывающий снижение

напряжения на зажимах работающего двигателя на

10% при включении в сеть мощного ЭД;

– максимальный момент, развиваемый двигателем; при этом μ_{макс(кр)} – кратность максимального (критического) момента, берем из каталога.

(42)

=91Н*м

Подставив все значения получим:

ВЫВОД: Условие выполняется. Двигатель выбран правильно.

5 Определение приведенного момента инерции системы двигатель – рабочая машина

Инерционная характеристика машины представляет собой данные о величине момента инерции машины и законов его изменения от различных факторов.

Определим приведенный момент инерции кормораздатчика при холостом ходе (режим 1):

Приведенный момент инерции в режиме 2:

Приведенный момент инерции в режиме 3:

При этом моменте инерции кинетические энергии, запасенные в виртуальном маховике, установленном на электродвигателе и на движущихся частях системы «Рабочая машина» равны.

Величину момента инерции используем для графического определения времени пуска электропривода

6. Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя за один цикл работы машины

Механическую характеристику двигателя построим по пяти точкам:

1 точка: М=0;

,

2 точка:

,

,

3 точка:

, (46)

, (47)

(48)

где -номинальное скольжение;

-кратность критического момента;

4 точка:

, (49)

т. к. возникают гармоники кратные 7 при запуске двигателя на частоте, соответствующей , то:

, (50)

5 точка:

, (51)

1. Строим механическую характеристику электродвигателя и рабочей машины.

2. Находим момент динамический М_дин=М_дв-М_с

3. Заменяем М_дин ломанной линией.

4. Откладываем отрезок [ОА]<М_{дин. мин.}

5. На оси ординат откладываем значения избыточных моментов и полученные точки соединяем с точкой А.

6. Из т. 0 до пересечения с горизонталью ∆ω проводим линию, параллельную отрезку [0-A].7. Аналогично определяем остальные точки и строим зависимости М_дв=f(t) и ω=f(t).

8. Масштаб времени определяется из соотношения:

7. Обоснование и описание принципиальной схемы управления установкой

1. Управление приводом осуществляется вручную – дистанционно.

2. Перед включением двигателей должен быть подан предупредительный звуковой сигнал.

3. Привод транспортера должен иметь возможность кратковременно реверсироваться.

4. Остановка привода может быть произведена с пульта управления и двух мест производственного помещения.

5. Схема должна предусматривать защиту от коротких замыканий, тепловую, обрыва фаз сети и самопроизвольного пуска.

6. Реверсирование двигателя осуществляется конечными выключателями и производится без торможения противовключением.

Работа схемы управления

Защита силовой части схемы от коротких замыканий и прегрузки осуществляется посредством автоматического выключателя QF1 и SF1 для цепи управления. Для запуска электродвигателя применяется специальное устройство плавного пуска.

При нажатии на кнопку SB4 подается питание на звонок звуковую сигнализацию предупреждения о включении.

При нажатии на SB5 питание подается на катушку магнитного пускателя КМ1, его контакт КМ1:2 шунтирует кнопку, а главные контакты подают питание на двигатель кормушек. Двигатель включается.

При достижении верхней кормушки крайнего положения срабатывает конечный выключатель SQ2 и подает питание на катушку реле времени КТ1, контакт КТ1:2 которого запитывает катушку пускателя КМ2 (происходит реверс двигателя

При достижении крайнего положения срабатывает SQ1 катушка КМ2 обесточивается и процесс раздачи останавливается.

Остановка схемы производится с щита управления и двух мест производственного помещения.

8. Выбор аппаратуры управления и защиты

Для того чтобы произвести расчет пусковой и защитной аппаратуры необходимо знать номинальные данные двигателей, используемых в схеме:

Номинальный ток электродвигателя

(53)

Расчет автоматических выключателей:

Автомат выбираем из условий:

Таким образом, автоматический выключатель должен соответствовать следующим условиям:

Выбираем АЕ2040 с =660В, =63А,

Магнитные пускатели выбираем из условий:

Таким образом, пускатели должны соответствовать следующим требованиям:

КМ1: ПМЛ263103-У3

КМ2: ПМЛ263103-У3

Расчет теплового реле.

Выбираем по току уставки

(56)

Выбираем реле РТЛ 1021

Остальную аппаратуру выбираем исходя из потребности схемы.

Кнопки: КМЕ 5101 У3.

Реле времени: РВ-4–1.

Конечные выключатели: ВПК-2111

Звонки: ЗВП-220

9. Краткое описание расположения аппаратуры управления

Пульт и шкаф управления располагаются на одной площадке с приводной станцией. Они находятся в основном стойловом помещении, на видном месте, чтобы оператор мог следить за процессом и вовремя отключить транспортер.

Внутри шкафа устанавливаются: автоматические выключатели, магнитные пускатели, тепловые реле, электрический звонок.

На дверце шкафа устанавливаются кнопки управления.

Выключение транспортера возможно с трех мест помещения: с пульта управления и с двух концов здания.

10. Подсчет стоимости выбранного комплекта оборудования

Стоимость оборудования сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – Стоимость оборудования

Наименование	Кол – во	Цена, руб.
Электродвигатель АИР 132 S4	1	22000
Магнитный пускатель ПМЛ 263103-У3	2	3033,26
Тепловое реле РТЛ 1021	1	-
Звонок электрический ЗВП-220	3	250
Кнопка управления КМЕ 5101-У3	6	250
Выключатель автоматический АЕ 2040	1	341,21
Предохранитель ПР2	1	70
Реле времени РВ-4–1	1	225
Конечный выключатель ВПК-2111	2	100
Щит управления Я5115–3474-У325А IP31	1	1270,26
Итого	19	27589,51

11. Определение устойчивости системы

Рисунок 4 – Схема автоматического управления

Управляющим устройством является двигатель, передаточная функция которого имеет вид W₁=. Он оказывает воздействие на редуктор (исполнительный механизм с передаточной функцией вида W₂=k). Дополнительно к этому, транспортерам присуще запаздывание: W₃=е^-рτ.

В данных функциях:

Т – постоянная времени, с; примем Т = J∙ώ₀/M_кр=0,28∙151/122,4=0,3 с;

τ – время запаздывания, с; τ = 5 с.;

k – коэффициент усиления исполнительного механизма, k = 0.86.

к₁=1-коэфициент усиления датчика

Общая передаточная функция всей системы будет иметь вид:

Подставив имеющиеся значения, получаем:

Устойчивость системы определим по критерию Михайлова. Для этого знаменатель полученного выражения представляем в виде характеристического уравнения, заменяя значение «p» на «jω».

M(p)=0,3∙е^5р+е^5р+0,86

M(jώ)=0.3∙e^jώ+e^jώ+0.86=0.3+0.005jώ+1+0.087jώ+0.86=2,16+0,092jώ

Re(ώ)=2,16

Im(ώ)=0,092ώ

Таким образом, годограф Михайлова будет иметь следующий вид:

Рисунок 5 – Годограф Михайлова

Как видно из рисунка 4, годограф Михайлова начинается на положительной вещественной полуоси и проходит число квадрантов, соответствующее порядку характеристического уравнения, следовательно, система устойчива.

Определяем устойчивость системы по критерию Найквиста:

Замкнутая САУ будет устойчивой, если АФЧХ разомкнутой САУ не охватывает точку с координатами (-1; j0).

Для этого у передаточной функции замкнутой САУ размыкаем обратную связь и находим общую передаточную функцию разомкнутой САУ. Строим данную передаточную функцию.

; (58)

;

M(p)=0,3∙е^5р+е^5р

Заменяем р на , получим

;

Построим АФЧХ разомкнутой САУ:

Рисунок 6 – АФЧХ разомкнутой САУ.

Так как АФЧХ разомкнутой САУ не охватывает точку с координатами

(-1; j0), то замкнутая САУ устойчива. Запас устойчивости С=2,3.

Список литературы

1. Коломиец А.П., Кондратьева Н.П., Владыкин И.Р., Юран С.И. - Электропривод и электрооборудование. - М.: КолосС, 2006

2. Кондратьева Н.П. выбор электродвигателей, аппаратуры и защиты электрических установок. – Ижевск: ИжГСХА, – 2002, – 150 с.

3. Коломиец А.П., Ерошенко Г.П., Кондратьева Н.П., Владыкин И.Р., Юран С.И. и др. Устройство, ремонт и обслуживание электрооборудования в сельскохозяйственном производстве. / Учебник. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 368 с.

4. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 208 с.

5. Правила устройств электроустановок (ПУЭ), издание седьмое, раздел 1 (главы 1.1; 1.2; 1.7; 1.9), раздел 7 (главы 7.5; 7.6; 7.10) – М.: Изд во НЦ ЭНАС, 2003. – 176 с.

6. Правила устройств электроустановок (ПУЭ), издание седьмое, раздел 6, раздел 7 (главы 7.1; 7.2). – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002, – 80 с.