Экструдер должен иметь жесткую механическую характеристику. Такой механической характеристикой обладают двигатели постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ) и асинхронные двигатели (в пределах рабочего участка механической характеристики). Наиболее широкое применение в промышленности при разработке регулируемых ЭП нашли ДПТ НВ. Это обусловлено их высокими регулировочными и пусковыми характеристиками, а также хорошими показателями качества переходных процессов.
Правильный выбор двигателя имеет большое значение, поскольку оказывает определяющее влияние на первоначальные затраты, стоимость эксплуатационных расходов, обеспечение всех технологических режимов работы и необходимых динамических и статических характеристик. Мощность электродвигателя выбирается, исходя из необходимости обеспечения заданной работы ЭП при соблюдении нормального теплового режима и допустимой механической перегрузки двигателя.
Расчет мощности электродвигателя для привода червячного пресса будем вести исходя из следующих данных [5]:
-рабочий момент на шнеке экструдера: н. м;
-передаточное число редуктора: i – 16 (редуктор типа Ц2У-355 Н-16-13);
-КПД редуктора: ;
-частота вращения шнека регулируемая: w; w;
или: nоб/мин; nоб/мин.
Приведем момент шнека к моменту на валу двигателя, через передаточное число редуктора и его КПД по формуле:
;
(нм)
Зная момент на валу электродвигателя можно найти расчетную мощность двигателя:
где - коэффициент запаса по мощности, учитывающий динамические режимы работы электродвигателя, когда он работает с повышенными моментами;
;
(Вт)
Переведем угловую скорость вращения вала из рад/с в об/мин:
;
(об/мин);
Целью данного расчета является замена физически и морально устаревшего электродвигателя постоянного тока серии 2П. Исходя из полученных данных, т.е. мощности двигателя Вт и номинальной частоты вращения ( об/мин). Выбираем электродвигатель из наиболее совершенной серии 6П.
Из справочника наиболее подходящим для данных условий является двигатель 6ПФ250МГУХЛ4. Его основные данные приведены ниже:
Тип двигателя: 6ПФ250МГУХЛ4
КВТ
В
об/мин
об/мин
КПД=89,0 %
А
кг-
Ом
Ом
Ом
По сравнению с предшествующими сериями у машин серии 6П повышена перегрузочная способность, расширен диапазон регулирования частоты вращения, улучшены динамические свойства, уменьшены шум и вибрация, повышена мощность на единицу массы, увеличена надежность и ресурс работы.
Питание ДПТ может осуществляться от источника постоянного тока или от тиристорного преобразователя. При питании от ТП допустимый ток якоря уменьшается в зависимости от схемы выпрямления и электромагнитной постоянной времени якорной цепи. Устойчивая работа ДПТ обеспечивается схемой управления электропривода.
Определим конструкционный коэффициент двигателя.
, (4.9)
где -номинальное напряжение питания электродвигателем
-номинальный потребляемый ток электродвигателя
-суммарное сопротивление цепи якоря электродвигателя
-верхняя скорость вращения вала электродвигателя в номинальном режиме
(4.10)
где -сопротивление якоря, 0,068 (Ом)
-сопротивление добавочных полюсов, 0, 0098 (Ом)
(Ом) (4.11)
Номинальный ток якоря:
; (4.12)
где -номинальное напряжение питания электродвигателем
-электрическая мощность двигателя, потребляемая из сети:
, (4.13)
-КПД электродвигателя 89%,
кВт, (4.14)
тогда А, (4.15)
тогда (4.16)
4.2 Электродвигатели постоянного тока серии 6ПФ
Предназначены для регулируемых электроприводов главного движения металлорежущих станков с ЧПУ, гибких производственных систем и другого автоматизированного оборудования.
Структура условного обозначения машины постоянного тока 6ПФ250МГУХЛ4:
6 - порядковый номер серии;
П - электродвигатель постоянного тока;
Ф - защищенное исполнение с независимой вентиляцией;
250 - высота оси вращения, мм;
М - условная длина сердечника якоря (М - вторая длина);
Г - наличие встроенного тахогенератора;
УХЛ - климатическое исполнение двигателя;
4 - категория размещения (4 - в закрытом помещении с отоплением и вентиляцией).
Широкорегулируемые повышенной точности с пристроенным тахогенератором постоянного тока и датчиком тепловой защиты, с независимой вентиляцией от пристроенного электровентилятора типа "наездник", степень защиты IР238 по ГОСТ 17494-87, способ охлаждения IС06 по ГОСТ 20459-87.
Расположение вентилятора на торцевой поверхности электродвигателя со стороны коллектора, или на боковой поверхности, сверху. Возможна установка фильтра вентилятора для защиты от попадания пыли вовнутрь. Применена изоляция класса нагревостойкости F по ГОСТ 8865-87.
Группа механического исполнения по ГОСТ 17516.1-90. Конструктивное исполнение по способу монтажа IМ2101 по ГОСТ 2479-79 - горизонтальное, вертикальное валом вверх или валом вниз, крепление за лапы, за фланец.
Режим работы продолжительный S1, допускается работа в режимах S2-S8 по ГОСТ 183-74.
Средний уровень звука при номинальной частоте вращения до 900 мин"1 соответствует классу 1, при номинальной частоте вращения 900 мин" и выше, соответствует классу 2.
Двигатели допускают регулирование частоты вращения напряжением якоря в диапазоне от 0 до 460 В при постоянном моменте, при этом допускается стоянка с моментом, равным половине номинального.
Двигатели допускают регулирование частоты вращения до максимальной ослаблением поля при номинальном напряжении на якоре в диапазоне не менее 1:3 при постоянной мощности.
Условия эксплуатации:
-высота над уровнем моря не более 1000 м;
-температура окружающей среды от 1 до 40°С;
-относительная влажность воздуха до 98% при 1=35°С:
-окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая металлической или другой токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях разрушающих металлы и изоляцию;
-надежность и долговечность;
-вероятность безотказной работы за наработку 10 000ч не менее 0,95;
-средний ресурс до списания 30 000ч;
-средний срок службы 1 5 лет.
4.3 Датчики тока и скорости
Наибольшее распространение в регулируемом электроприводе имеют датчики тока и скорости, необходимые для формирования замкнутых контуров в системе регулирования.
Известны две основные системы образования токовой обратной связи: по переменному току на первичной обмотке трансформатора и по постоянному току цепи якоря двигателя. В данной работе используем второй способ. В этом случае измеренное напряжение снимается с шунта, включенного в цепь якоря двигателя. При этом отпадает необходимость в выпрямлении напряжения, однако чувствительность схемы невелика. Номинальное напряжение, снимаемое с шунта, составляет 0,075 или 0,1 В и нуждается в последующем усилении.
(4.17)
(4.18)
Ом (4.19)
где -напряжение, снимаемое с шунта, В;
-ток якоря электродвигателя
Данное устройство является стандартным, поэтому с учетом номинального значения тока якоря выбираем шунт типа: номинальный ток которого А, номинальное падение напряжения 75 мВ, класс точности
Определим коэффициент шунта:
(4.20)
(4.21)
Выходное напряжение подается на дополнительный усилитель и специальное устройство, которое осуществляет гальваническую развязку силовой цепи от системы управления.
Самым распространённым датчиком обратной связи по скорости в регулируемом электроприводе является тахогенератор. Обратная связь по скорости необходима для создания широкорегулируемого электропривода, поскольку статизм разомкнутой электромеханической системы имеет недопустимо большое значение в нижнем диапазоне регулирования.
Однородность тока тахогенератора и двигателя создаёт определённые удобства при эксплуатации привода, поэтому в подавляющем большинстве случаев применяют тахогенераторы постоянного тока. Стремление уменьшить обратные пульсации требует встройки тахогенератора в двигатель и установки его на якорь электродвигателя. В современных моделях используют тахогенераторы с возбуждением от постоянных магнитов.
Передаточная функция тахогенератора соответствует инерционному звену первого порядка:
(4.22)
где -коэффициент усиления тахогенератора;
-постоянная времени тахогенератора.
Однако постоянная времени тахогенератора невелика ( с) и часто в расчетах подобной величиной пренебрегают. В этом случае тахогенератор представляется безинерционным звеном с передаточной функцией:
, (4.23)
Величину коэффициента усиления тахогенератора можно определить по следующей формуле:
(4.24)
где -номинальное напряжение на якоре тахогенератора;
-номинальная скорость тахогенератора
(4.25)
об/мин
Двигатель имеет тахогенератор типа ТС-1, с закрытым встроенным исполнением. Возбуждение тахогенератора от постоянных магнитов. Крутизна напряжения 0,033 , нагрузочное сопротивление не менее 2 кОм. Допустимые кратковременные перегрузки по току при номинальном потоке возбуждения:
в течении 60 секунд,
в течении 10 секунд.
4.4 Время разгона двигателя
Найдем момент инерции шнека:
(4.23)
где d-диаметр шнека (d=0,9 м);
l-длина шнека (l=2,7 м);
-плотность стали ();
i-передаточное число редуктора (i=16)
(4.24)
Суммарный момент инерции на валу двигателя:
(4.25)
где –момент инерции двигателя ();
(4.26)
Время разгона двигателя найдем по формуле:
(4.27)
с
где –дополнительный момент при пуске;
-момент на валу двигателя ().
Дополнительный момент при пуске:
, (4.28)
где –коэффициент перегрузочной способности электродвигателя ()
(4.29)
Таким образом, нормальное время разгона системы до номинальной скорости составляет 8, 89 с.
5 УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Выпрямление предназначено для преобразования переменного тока в постоянный, и заключается в том, что нагрузка циклически переключается с одной фазы источника переменного напряжения на другую. Такое переключение осуществляется вентилями и называется коммутацией [6].
В управляемом выпрямителе открытие очередного вентиля в общем случае производится со сдвигом на угол регулирования по отношению к точке естественного открытия (рисунок диаграмма напряжений). Поэтому в интервале 0 проводит вентиль, у которого потенциал анода ниже, чем у вентиля который открывается при угле .
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
