Разработка электропривода для лебедки-подъёмника (стр. 4 из 5)
Приведенный ток ротора определяем по формуле:
(30)Определим токи ротора для каждого интервала рабочего цикла
Подставим уравнение (29) в (30), получим расчетную формулу для определения переменных потерь для каждого интервала рабочего цикла:
(31) 
Суммарные потери в асинхронном двигателе для каждого интервала рабочего цикла:
Средние потери двигателя за рабочий цикл равны:
(32) 
-коэффициент, учитывающий ухудшение вентиляции. 
=0,5 – коэффициент ухудшения вентиляции при неподвижном роторе.ti-время i-го интервала.
Сравним средние потери двигателя за рабочий цикл с потерями двигателя при работе в номинальном режиме:
(33)Таким образом, перегрузка двигателя составляет менее 10%. Следовательно, двигатель удовлетворяет требованиям по перегрузке.
8. Исследовательская часть
Задание: Исследовать точный останов двигателя.
Рассмотрим задачу точного позиционирования рабочего органа механизма в заданных точках пути по сигналам путевых датчиков, или, как ее называют иначе, задачу автоматического точного останова электропривода. Эта задача сводится к автоматическому отключению двигателя и наложению механического тормоза в такой точке пути, из которой электропривод за время торможения, двигаясь по инерции, перемещается в заданную точку пути с требуемой точностью.
Процесс останова, таким образом, начинается с поступления в схему управления электроприводом импульса путевого командоаппарата на отключение двигателя и наложение механического тормоза. Если принять, что отключение двигателя и наложение механического тормоза происходят одновременно и усилие тормоза возрастает до установленного значения скачком, то весь процесс точного останова можно разделить на два этапа.
Первый этап обусловлен наличием собственного времени срабатывания аппаратуры ta в схеме управления электроприводом. В схеме моделирования вследствие возникающего запаздывания в течение времени taдвигатель не отключается от сети, и электропривод продолжает движение со скоростью нач, с которой он подошел к датчику точного останова, и проходит заданный путь.
По истечении времени срабатывания аппаратуры двигатель отключается от сети, и накладывается механический тормоз. Наступает второй этап процесса останова, во время которого запасенная во всех движущихся массах системы кинетическая энергия расходуется на совершение работы по преодолению сил статического сопротивления движению на проходимом при этом пути φ».
Моделирование точного останова с помощью Matlab 6.1., по системе управления ПЧИ-АД производилось по принципу изменения частоты питающего напряжения. То есть при прохождении заданного пути, происходит снижение скорости вращения ωнач двигателя и в момент достижения скорости ωкон, наложение тормозного момента Мт для полного останова двигателя.
Рисунок 13 – Зависимость ω=f(φ) в процессе точного останова
Зависимость =f(φ) при установке датчика точного останова (ДТО) в точке φ=0 и некоторой начальной скорости нач показана на рис. 13 (кривая 1). Так как все параметры, определяющие путь, проходимый электроприводом в процессе точного останова, при работе электропривода не остаются постоянными, абсолютно точный останов невозможен. Так как после срабатывания ДТО движение системы является неуправляемым, наибольшая неточность останова зависит только от пределов изменения параметров входящих (34).
φ=φ’+φ’’=ωначta+JΣω2нач/2 (Mc+Mт) (34)
Рисунок 14 – Схема моделирования в MatlabSimulink6.1.
Пределы перемещения можно представить:
φ=φср±Δφmax(35)
где φср-средний путь при точном останове;
Δφmax-максимальная ошибка позиционирования или максимальная неточность останова.
Как показано на рис. 13, ДТО должен устанавливаться на расстоянии φ3=φcp, там же кривые 2 и 3 дают представления о зависимостях =f(φ) при сочетаниях параметров, соответствующих наибольшей ошибке позиционирования.
Максимальная неточность останова:
Δφmax=(φmax– φmin)/2(36)
Докажем вышеизложенное на основе модели отрабатывающей точный останов двигателя.
Опыт 1:
Рисунок 15 – Зависимость ω=f(φ) в процессе точного останова (модель Matlab 6)
Рисунок 16 – Зависимости ω(t), М(t), φ(t)
Рисунок 17 – Зависимость ω(t), показывающая ошибку позиционирования
Согласно формуле (36) максимальная неточность останова, на основании экспериментальных данных будет равна:
Δφmax=(92,55–89)/2=1,775
Рисунок 18 – Зависимости ω=f(φ) в процессе замедления до пониженной скорости и точного останова двигателя
На рис. 18 показаны зависимости =f() при двух нагрузках электропривода Мс=Мс.max и Мс=Мс.min, соответствующие как процессу точного останова, так и предшествующему процессу замедления.
Кривые построены в предположении, что при любой нагрузке процессы замедления протекают при неизменном тормозном моменте двигателя М=Мmax=const. Тогда ускорение электропривода в этом процессе будет зависеть от нагрузки:
ε = – (Mmax+Mc)/JΣ(37)
причем наименьшей нагрузке на валу Мс.min соответствует и наименьшее по абсолютному значению ускорение. При Мс=Мс.minначальная рабочая скорость при ограниченной жесткости механических характеристик электропривода максимальна: р=р.max, путь, проходимый электроприводом за время снижения скорости от р.max до нач.max при минимальном ускорении min, также имеет максимальное значение φзам.max. Датчик импульса замедления (ДИЗ), дающий команду на замедление, устанавливается от ДТО на расстоянии 1,1·φзам.max, поэтому, как показано на рис. 18, при Мс=Мс.min электропривод на пониженной скорости нач.max проходит весьма небольшой отрезок пути и время дотягивания к ДТО невелико. При М=Мс.max, р=р.min соответственно φзам=φзам.min<<1,1φзам.max Как следствие большой отрезок пути φзам=1,1φзам.max-φзам.max электропривод проходит на пониженной скорости нач.min, время дотягивания при нач.min<<р.min оказывается значительным и соизмеримым с общим временем, требующимся для перемещения механизма из исходного рабочего положения в заданное.