§ 22. Составление схемы электропривода

В результате выполненных расчётов выбраны электродвигатель и сопротивления, которые обеспечивают работу двигателя в необходи­мых режимах на заданных механических характеристиках. При этом следует иметь в виду, что в случае трехфазного переменного тока расчет и выбор сопротивлений производится лишь для одной фазы. Следовательно, общее количество выбранных сопротивлений необходимо утроить. Часть сопротивлений обычно выполняет несколько функций. Так, например, обычно пусковые сопротивления одновременно являют­ся и регулировочными, а также составляют часть сопротивления противовключения.

Объемом курсового проекта предусматривается составление многолинейной принципиальной схемы тех узлов электропривода, которые были рассчитаны или выбраны и обеспечивают необходимые режимы ра­боты проектируемого механизма. Так, при выборе механического спо­соба торможения должен быть выбран и включен с соблюдением суще­ствующих правил (два разрыва силовой цепи) электромагнитный тормоз нужного типа и параметров.

Разработка схемы управления (расчет, определение параметров и очередности срабатывания контакторов, уставок реле и т.д.) зада­нием на курсовое проектирование не предусматривается. Однако надо указать способ управления: контроллерный, релейно-контакторный или какой-либо другой. Необходимо выбрать тип и параметры основных аппаратов управления, например, контроллера, указав его способность к реверсированию и обеспечению нужного количества режимов работы электропривода.

В системе Г - Д цепи возбуждения изображаются, если они рас­считывались в проекте. При выборе динамического торможения асин­хронных двигателей приводится схема питания обмоток статора посто­янным током.

В цепях главного тока должны быть указаны все коммутирующие контакты и элементы защиты электропривода. Изменением положения этих контактов должны быть обеспечены все расчетные режимы и ха­рактеристики привода.

Принципиальная схема включения электродвигателя должна соот­ветствовать пусковой диаграмме, кривым изменения скорости, тока и момента во времени и схеме внешних соединений выбранных сопротив­лений.

Все узлы схемы выполняются в строгом соответствии с ЕСКД.

В пояснительной записке приводится краткое описание работы схемы.

§ 23. Расход энергии за цикл работы электропривода

Одним из основных требований к проектируемому электроприводу является его экономичность. Поэтому в процессе проектирования важно определить количество энергии, расходуемой электроприводом на цикл работы, средневзвешенный к.п,д. за цикл и удельный расход энергии на единицу продукции.

При расчете расходуемой электроэнергии необходимо учитывать, что мощность, подводимая из сети к двигателю идет на преодоление момента нагрузки, создание запаса энергии вращающихся масс электропривода и на покрытие потерь в электродвигателе и передаче.

Общий расход электроэнергии за цикл определяется как сумма энергий, расходуемых за время пуска, работы в установившемся ре­жиме и торможения. Число слагаемых этой суммы наглядно видно из нагрузочной диаграммы, построенной также для одного цикла.

Следует иметь в виду, что такие электроприводы, как привод механизма подъема груза, при опускания тяжелых грузов обычно ра­ботает в генераторном рекуперативном режиме, возвращая в сеть часть израсходованной на подъем груза энергии. Эту энергию надо вычесть из общего расхода за цикл. Не делая большой ошибки, гене­раторным режимом с возвратом энергии можно считать лишь установив­шиеся режим спуска груза. При пуске и торможении двигатель потреб­ляет энергию из сети.

Потери электроэнергии в двигателе за время переходного про­цесса с некоторой степенью приближения можно определить из следую­щих выражений.

1. При пуске:

– двигателя постоянного тока

(127)

– асинхронного двигателя

(128)

В уравнениях (127) и (128) знак "плюс" (+) - для тормозного статического момента, знак "минус" (-) - для движущего статическо­го момента М_СТ.

2. При торможении противовключением:

– двигателя постоянного тока

(129)

– асинхронного двигателя

(130)

В уравнениях (129) и (130) знак "плюс" (+) - для движущего статического момента, знак "минус" (-) - для тормозного статичес­кого момента.

3. При динамическом торможении:

– двигателя постоянного тока

(131)

– асинхронного двигателя

а) в роторе

(132)

б) в статоре

(133)

где I_П - тормозной постоянные ток в обмотке статора;

r_C - сопротивление статора тормозному току (зависит от схе­мы включения).

В уравнениях (131) и (132) знак "плюс* (+) - для движущего статического момента, знак "минус" (-) - для тормозного статичес­кого момента.

Потребляемая двигателем при пуске энергия состоит из двух примерно одинаковых частей: механической энергии и потерь, идущих на нагрев сопротивлений двигателя. Поэтому для определения общего расхода энергии потери при пуске, найденные из уравнений (127) и (128), очевидно, надо удваивать.

Расход энергии двигателем в установившемся режиме можно рас­считать через мощность на валу двигателя

(134)

которая также указывается в паспорте двигателя и приводится в ка­талогах. При этом энергию А_У, потребляемую двигателем из сети в установившемся режиме, можно определить из выражения

(135)

где Р - мощность на валу двигателя, с которой он постоянно ра­ботает в течение времени t_У ;

η - к.п.д. двигателя при данной загрузке.

Таким образом, потребляемая двигателем из сети за время цик­ла энергия А_Ц выразится формулой

где n - число рабочих периодов электропривода за цикл.

Из уравнений (127) и (128) следует, что потребляемая двига­телем при пуске механическая энергия запасается в маховых массах привода и расходуется на преодоление статического момента нагруз­ки. Запасенная в приводе кинетическая энергия при отключении дви­гателя от сети расходуется также на совершение работы исполнитель­ным механизмом.

Исходя из этого, средневзвешенный к.п.д. электропривода за цикл работы можно определить из выражения

где - энергия, идущая на выполнение полезной работы в установившемся режиме.

Поскольку абсолютный расход энергии не дает полного представления об экономичности спроектированного электропривода, определяют также удельный расход энергия на единицу продукции. В част­ности, экономия электроэнергии электропривода и всего предприятия в целом будет обеспечена лишь в том случае, если действительный удельный расход энергии будет меньше запланированного.

2