додому замки Привіт студент. Побудова гальмівних характеристик

замки

Привіт студент. Побудова гальмівних характеристик

Розрахункову потужність, необхідну для приводу насоса ЦНС 180-1900, визначимо за формулою:

де Q - подача насоса, м 3 / с;

Н - напір, що розвивається насосом, м;

р - щільність рідини, що перекачується, кг / м 3,

(Сеноманського вода має щільність 1012 кг / м 3);

з нас - ККД насоса, отн. од.

КНС працюють безперервно при стабільній навантаженні.

Отже, електродвигуни насосів працюють в

тривалому режимі (S1). Тоді, розрахункова потужність

насосного агрегату (з урахуванням коефіцієнта запасу, який дорівнює 1,2),

складе:

де К 3 - коефіцієнт запасу, отн. од .;

з - ККД передачі, отн. од.

Для приводу відцентрових насосів ЦНС 180-1900 вибираємо синхронні двигуни, так як вони найбільш повно задовольняють технології роботи КНС і, крім того, мають цілу низку переваг:

можливість регулювання значення і зміни знака реактивної потужності;

коефіцієнт корисної дії на 1,5 - 3% вище, ніж у асинхронного двигуна того ж габариту;

наявність відносно великої повітряного зазору (в 2 - 4 рази більше, ніж у асинхронного двигуна) значно підвищує надійність експлуатації і дозволяє, з механічної точки зору, працювати з великими перевантаженнями;

строго постійна частота обертання, яка не залежить від навантаження на валу, на 2 - 5% вище частоти обертання відповідного асинхронного двигуна; напруга мережі впливає на максимальний момент синхронного двигуна менше, ніж на максимальний момент асинхронного. Зменшення максимального моменту, внаслідок зниження напруги на його затисках, може бути компенсовано форсировкой його струму збудження;

синхронні двигуни підвищують стійкість енергосистеми в нормальних режимах роботи, підтримують рівень напруги;

можуть бути виготовлені практично на будь-яку потужність;

Беручи до уваги все вище сказане, вибираємо синхронні двигуни типу СТД 1600-2РУХЛ4 (виробництва Лисьвенського заводу).

Технічні дані електродвигунів приведені в табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Технічні дані двигуна типу СТД 1600-2РУХЛ4

параметр	Одиниця виміру	значення

потужність активна
повна потужність
напруга
Частота обертів
Критична частота обертання
Махового моменту ротора
Максимальний крутний момент (кратність до номінального обертального моменту)
Струм статора фазний
коефіцієнт потужності		0,9 (випереджаюче)

напруга збудження
струм збудження
Допустимий махового моменту механізму, приведений до валу двигуна, при одному пуску з холодного стану
Допустимий час прямого пуску при одному пуску з холодного стану
Допустимий махового моменту механізму, приведений до валу двигуна, при двох пусках з холодного стану
Допустимий час прямого пуску при двох пусках з холодного стану
Допустимий махового моменту механізму, приведений до валу двигуна, при одному пуску з гарячого стану
Допустимий час прямого пуску при одному пуску з гарячого стану

Синхронні двигуни типу СТД 1600-2 вибираємо закритого виконання з замкнутим циклом вентиляції і одним робочим кінцем валу, який з'єднується за допомогою муфти з насосом ЦНС 180-1900. Обмотка статора таких двигунів має ізоляцію "МОНОЛІТ - 2" класу нагрівостійкості F. Ці двигуни допускають прямий пуск від повної напруги мережі, якщо махові моменти приводяться механізмів не перевищують значень, зазначених в табл. 1.2.

Робота двигунів СТД 1600-2 при напрузі вище 110% від номінального не допускається, а при зниженні cosц допускається

за умови, що струм ротора не перевищує номінального значення.

У разі втрати збудження ці двигуни можуть працювати в асинхронному режимі при закороченому обмотці ротора. Допустиме навантаження в асинхронному режимі визначається нагріванням обмотки статора і не повинна перевищувати значення, при якому струм статора на 10% більше номінального. У такому режимі робота допускається протягом 30 хвилин. За цей час повинні бути вжиті заходи по відновленню нормальної роботи системи збудження.

Двигуни СТД 1600-2 допускають самозапуск з погашенням поля ротора і ресинхронізацію. Тривалість самозапуску не повинна перевищувати допустимого часу пуску двигуна з гарячого стану (див. Табл. 1.2), а частота - не більше одного разу на добу.

Двигуни СТД 1600-2 допускають роботу при несиметричному напрузі живлення. Допустиме значення струму зворотної послідовності дорівнює 10% від номінального. При цьому струм в найбільш навантаженої фазі не повинен перевищувати номінального значення.

Тиристорне збуджувальне пристрій (ТВУ) призначений для живлення і управління постійним струмом обмотки збудження синхронного двигуна. Тву дозволяє здійснювати ручне і автоматичне регулювання струму збудження двигуна СТД 1600-2 у всіх нормальних режимах роботи.

У комплект тву входять тиристорний перетворювач з блоками управління і регулювання, силовий трансформатор типу ТСП. Тву живляться від мережі змінного струму 380 В, 50 Гц. Напруга харчування ланцюгів захисту - 220 В постійного струму.

Тву забезпечує:

перехід з автоматичного регулювання на ручне в межах (0,3 - 1,4) 1 ном з можливістю підстроювання зазначених меж регулювання;

автоматичний пуск синхронного двигуна з подачею збудження у функції струму статора або часу;

форсировку по напрузі збудження до 1,75 U B H0M при номінальній напрузі джерела живлення з регульованою тривалістю форсування 20-50 с. Форсування збудження спрацьовує при падінні напруги мережі більш ніж на 15 - 20% від номінального, а напруга повернення становить (0,82 - 0.95) U H0M;

обмеження кута відмикання силових тиристорів по

мінімуму і максимуму, обмеження струму збудження до

номінального значення з витримкою часу, а також обмеження

значення струму форсування до 1,41 в ном без витримки часу;

форсоване гасіння поля двигуна перекладом перетворювача в інверторний режим. Гасіння поля здійснюється при нормальному і аварійному відключенні двигуна, а також при роботі автоматичного включення резерву (АВР), за умови збереження харчування тву;

автоматичний регулятор збудження (АРВ) забезпечує регулювання струму збудження СТД 1600-2 для підтримки напруги мережі з точністю до 1,1 U H0M.

Сучасний електропривод, в першу чергу автоматизований, є складною електромеханічної системою. Проектування такої системи вимагає врахування великої кількості різноманітних факторів і критеріїв, до числа яких відносяться умови функціонування електроприводу і його елементів, надійність і економічність його роботи, безпеку для обслуговуючого персоналу і навколишнього середовища, сумісність електроприводу з іншими електротехнічними установками.

РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ І ВИБІР ДВИГУНІВ

Завдання розрахунку потужності і вибору двигуна полягає в пошуку такого серійно випускається двигуна, який забезпечує заданий технологічний цикл робочої машини, його конструкція відповідає умовам навколишнього середовища і компонування з робочою машиною і при цьому його нагрівання не перевищує нормативний (допустимий) рівень.

Важливість правильного вибору двигуна визначається тим, що недостатня його потужність може привести до невиконання заданого технологічного циклу і зниження продуктивності робочої машини. При цьому через перевантаження може мати місце підвищене нагрівання двигуна і передчасний вихід його з ладу.

Неприпустимим є також використання двигунів завищеною потужності, так як при цьому підвищується початкова вартість ЕП, а його робота відбувається при знижених ККД і коефіцієнт потужності.

Вибір електродвигуна виробляється в такій послідовності: розрахунок потужності і попередній вибір двигуна; перевірка обраного двигуна за умовами пуску і перевантаження і перевірка його по нагріванню.

Якщо обраний двигун задовольняє всім умовам перевірки, то на цьому вибір двигуна закінчується. Якщо ж двигун не задовольняє умовам перевірки на якомусь етапі, то вибирається інший двигун (як правило, більшої потужності) і перевірка повторюється.

При виборі двигуна в загальному випадку одночасно повинна вибиратися і механічна передача ЕП, що дозволяє в ряді випадків оптимізувати структуру ЕП. У цьому розділі розглядається більш просте завдання, коли механічна передача вже вибрана і відомі її передавальне число (або її радіус приведення) і ККД.

Основою для розрахунку потужності і вибору електродвигуна є здатність навантаження діаграма і діаграма швидкості (тахограмма) виконавчого органу робочої машини. При цьому також повинні бути відомі маса (момент інерції) виконавчого органу та елементів механічної передачі.

Навантажувальна діаграма виконавчого органу робочої машиниявляє собою графік зміни приведеного до валу двигуна статичного моменту навантаження в часі M c (t). Ця діаграма розраховується на підставі технологічних даних та параметрів механічної передачі. Для прикладу наведемо формули, за якими можна розрахувати моменти опору М с, створювані на валу двигуна при роботі виконавчих органів деяких машин і механізмів:

Для підйомної лебідки

де G - сила тяжіння вантажу, що піднімається, Н; R - радіус барабана підйомної лебідки, м; i, г | - передавальне число і ККД механічної передачі;

Для механізму пересування підйомних кранів

де G - сила тяжіння переміщується маси, Н; до х - коефіцієнт, що враховує збільшення опору руху через тертя реборд ходових коліс об рейки, k l \u003d 1,8 ^ -2,5; р - коефіцієнт тертя в опорах ходових коліс, р \u003d 0,015-5-0,15; / - коефіцієнт тертя кочення ходових коліс по рейках, м, / \u003d \u003d (5-И2) 10 -4; г - радіус шийки осі ходового колеса, м.

для вентиляторів

де Q - продуктивність вентилятора, м 3 / с; Н - напір (тиск) газу, Па; г | в - ККД вентилятора, г | в \u003d 0, "4-Д), 85; з в - швидкість вентилятора, рад / с; до 3 - коефіцієнт запасу, до 3 = 1,1+1,5; i - передавальне число механічної передачі.

для насосів

де Q - продуктивність насоса, м 3 / с; Н з - статичний напір, м; А Н - втрати напору в трубопроводі, м; # - прискорення вільного падіння, м / с 2, g \u003d 9,81; р - щільність рідини, що перекачується, кг / м 3; до з - коефіцієнт запасу, до з \u003d 1,1-5-1,3; г н - ККД насоса, г н \u003d 0,45ч-0,75; зі н - швидкість насоса, рад / с; / - передавальне число механічної передачі.

Розрахунок моментів навантаження інших робочих машин і механізмів розглянуто в.

діаграма швидкості, Або тахограмма, являє собою залежність швидкості руху виконавчого органу від часу Р ио (0 П Р І його поступальному русі або з в.о. (/) при його обертальному русі. Після виконання операції приведення ці залежності зображаються у вигляді графіка швидкості вала двигуна в часі зі (/).

На рис. 10.1, а наведено приклад навантажувальної діаграми. Вона показує, що даний виконавчий орган створює при своєму русі протягом часу момент навантаження М v а протягом часу t 2 - момент навантаження М г З тахограми видно (рис. 10.1, б),що рух І Про складається з ділянок розгону, руху з усталеною швидкістю, гальмування і паузи. Тривалості цих ділянок відповідно рівні /, / у, t T, / 0, а повний час циклу становить t u \u003d t p + t y + t T + t Q \u003d t (+ t 2.

Мал. 10.1.

а - здатність навантаження діаграма виконавчого органу; б - тахограмма руху виконавчого органу; е - графік динамічного моменту; г - навантажувальна діаграма двигуна

Порядок розрахунку потужності, попереднього вибору і перевірки двигуна розглянемо на прикладі діаграм рис. 10.1, а, б.

Визначення розрахункової потужності двигуна. Орієнтовно розрахунковий момент двигуна

де М е - еквівалентний момент навантаження, до з - коефіцієнт запасу, що враховує динамічні режими електродвигуна, коли він працює з підвищеними струмами і моментами.

Якщо момент навантаження М з змінюється в часі і навантажувальна діаграма має кілька ділянок, як це показано на рис. 10.1, а, то М з визначається як середньоквадратична величина

де М з r t p - відповідно момент і тривалість / -го ділянки навантажувальної діаграми; п - число ділянок циклу.

Для розглянутого графіка руху розрахункова швидкість двигуна з розр \u003d зі вуст. Якщо швидкість виконавчого органу регулюється, то розрахункова швидкість визначається більш складним шляхом і залежить від її способу регулювання.

Визначимо розрахункову потужність двигуна

Вибір двигуна і перевірка його по перевантаженню і умов пуску. за

каталогу вибираємо двигун найближчої більшої потужності і швидкості. Вибраний двигун при цьому повинен за родом і величиною напруги відповідати параметрам мереж змінного або постійного струму або силових перетворювачів, до яких він підключається, за конструктивним виконанням - умовам його компонування з виконавчим органом і способам кріплення на робочій машині, а за способом вентиляції і захисту від дії навколишнього середовища - умов його роботи.

Обраний двигун перевіряється по перевантажувальної здатності. Для цього розраховується залежність моменту двигуна від часу M (t), звана навантажувальної діаграмою двигуна. Вона будується за допомогою рівняння механічного руху (2.12), записаного у вигляді

динамічний момент М визначається сумарним наведеним моментом інерції J і заданими прискоренням на ділянці розгону і уповільненням на ділянці гальмування діаграми швидкості з (/)

(Див. Рис. 10.1, б). Якщо прийняти графік зі (/) на ділянках розгону і гальмування лінійним, то динамічний момент на цих ділянках

Знаючи графік динамічного моменту (див. Рис. 10.1, в) при постійних прискоренні і уповільненні і залежність M (t), побудовану на підставі (10.8), можна порівняти максимально допустимий момент двигуна М тах з максимальним моментом М] (Див. Рис. 10.1, г). Для розглянутого випадку має виконуватися співвідношення

Якщо співвідношення (10.10) виконується, то двигун забезпечить заданий прискорення на ділянці розгону (див. Рис. 10.1), якщо немає - графік руху на цій ділянці буде відрізнятися від заданого. Для забезпечення заданого графіка швидкості необхідно вибирати інший більш потужний двигун і знову повторювати перевірку по перевантаженню до знаходження відповідного двигуна.

Для двигуна постійного струму звичайного виконання і синхронного двигуна для асинхронного

двигуна з фазним ротором цей момент може бути прийнятий приблизно рівним критичному.

При виборі асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором двигун повинен бути перевірений також за умовами пуску, для чого зіставляється його пусковий момент М п з моментом навантаження при пуску М з п

Для розглянутого прикладу М з = М у Якщо обраний двигун задовольняє розглянутим умовам, то далі здійснюється його перевірка по нагріванню.

Завдання 10.1 *. Рух виконавчого органу характеризується графіками рис. 10.1, а, б, при цьому: Л / с | = 40 Н м; М с2 \u003d 15 Н м; \u003d \u003d 20 с; t 2 \u003d 60 с; t p \u003d 2 с; / Т \u003d 1 с; 1 у \u003d 77 с; зі вуст \u003d 140 рад / с; J \u003d 0,8 кг-м 2.

Визначити розрахунковий момент і потужність двигуна і побудувати його навантажувальну діаграму.

1. Розрахунковий момент двигуна визначаємо за (10.5) з урахуванням (10.6), а розрахункову потужність - по (10.7)

2. Для побудови навантажувальної діаграми двигуна M (t) визначаємо спочатку динамічні моменти на ділянках розбігу М дин р і гальмування М шнт:

3. Моменти двигуна на ділянках розгону Л /, і гальмування М 2 визначаємо по (10.8):

Моменти двигуна на ділянках усталеного руху - / р) і ( t 2 - t T) рівні моментам навантаження М с1 і М с2, оскільки динамічний момент на них дорівнює нулю.

Кафедра: «Електрообладнання Судів і Електроенергетики»
Курсова робота
на тему:

«Розрахунок електроприводу вантажопідйомного механізму»

Калінінград 2004

Вихідні дані для розрахунків ...................................................
Побудова спрощеної навантажувальної діаграми механізму

і попередній вибір потужності двигуна ...............................

Побудова спрощеної навантажувальної діаграми двигуна .............

2.2 Розрахунок статичної потужності на вихідному валу механізму ............ ...

2.3 Розрахунок статичної потужності на валу двигуна ........................... ...

2.4 Побудова спрощеної навантажувальної діаграми двигуна ............ ..

2.5 Розрахунок необхідної потужності двигуна за спрощеною навантажувальної

діаграмі ........................................................................... ...

3. Побудова механічної та електромеханічної характеристики ...... ..

3.1 Розрахунок і побудова механічної характеристики ........................ ...

3.2 Розрахунок і побудова електромеханічної характеристики ............... ..

4. Побудова навантажувальної діаграми ............................................. ..

4.1 Підйом номінального вантажу ...................................................... ..

4.2 Гальмівний спуск вантажу ............................................................ ...

4.3 Підйом холостого гака ............................................................ ..

4.4 Силовий спуск силового гака ......................................................

5. Перевірка обраного двигуна на забезпечення заданої

продуктивності лебідки ...................................................... ...

6. Перевірка обраного двигуна на нагрів .......................................

7. Силова схема перетворювача частоти з інвертором напруги ...... ..

8. Список використаної літератури ................................................ ..

Вихідні дані для розрахунків

рід струму	Вантажопідйомність G гр кг	Висота підйому l п, м	Висота спуску l с, м
змінний

Продовження таблиці 1

вага

вантажозахоплювального

пристрою G х.г, кг

Діаметр

вантажного

барабана D, м

Час пауз навантажувальної

діаграми t i, з

t п1

t п2

t П3

t П4

Продовження таблиці 1

посадкова швидкість

υ` с, м / с

Найменування

виконавчого

механізму

система

управління

рід струму

асинхронний

двигун

Перетворювач

частоти з

інвертором напруги

Мережа

змінного

струму 380В

Таблиця -1- Вихідні дані для розрахунків
2. Побудова спрощеної навантажувальної діаграми механізму

і попередній вибір потужності двигуна

2.1 Побудова спрощеної навантажувальної діаграми двигуна
Тривалість включення розраховуємо за формулою:

(1)
де
(2)

Час роботи двигуна при підйомі вантажу:

Час роботи двигуна при спуску вантажу:

(5)
Час роботи двигуна при підйомі холостого гака:
(6)
Час роботи двигуна при спуску холостого гака:

Тут швидкість спуску холостого гака дорівнює швидкості підйому холостого гака

Сумарний час включеного стану двигуна:

Визначаємо тривалість включення двигуна

2.2 Розрахунок статичної потужності на вихідному валу механізму.
Статична потужність на вихідному валу при підйомі вантажу:

(8)
Статична потужність на вихідному валу при спуску вантажу:

Статична потужність на вихідному валу при посадці вантажу:

(10)
Статична потужність на вихідному валу при підйомі холостого гака:

(11)
Статична потужність на вихідному валу при спуску холостого гака:

2.3 Розрахунок статичної потужності на валу двигуна.
Статична потужність на валу двигуна при підйомі вантажу:

(13)
Статична потужність на валу двигуна при спуску вантажу:

(14)
Статична потужність на валу двигуна при посадці вантажу:

Статична потужність на валу двигуна при підйомі холостого гака:

Тут η х.г \u003d 0,2

Статична потужність на валу двигуна при спуску холостого гака:

2.4 Побудова спрощеної навантажувальної діаграми двигуна.

Малюнок 1 - Спрощена нагрузочная діаграма двигуна

2.5 Розрахунок необхідної потужності двигуна за спрощеною навантажувальної діаграмі

З редную квадратичную потужність розраховуємо за формулою:

(18)
де β i - коефіцієнт, що враховує погіршення тепловіддачі і розраховується для всіх робочих ділянок за формулою:

(19)
Тут β 0 - коефіцієнт, що враховує погіршення тепловіддачі при нерухомому роторі

Для двигунів відкритого і захищеного виконання β 0 \u003d 0,25 ÷ 0,35

Для двигунів закритого обдуваемого виконання β 0 \u003d 0,3 ÷ 0,55

Для двигунів закритих без обдування β 0 \u003d 0,7 ÷ 0,78

Для двигунів з примусовою вентиляцією β 0 \u003d 1
Приймаємо β 0 \u003d 0,4 і υ ном \u003d м / с
При підйомі вантажу:

(20)
При спуску вантажу до одного метра:
(21)
При посадці вантажу:

(22)
При підйомі холостого гака:

(23)
При спуску холостого гака:

(24)
Таблиця 2 - Зведена таблиця даних для розрахунку середньоквадратичної

потужності

ділянка	Р з	t р, з	υ, м / с	υ н	β
1
2
2 посадковий
3
4

Запишемо вираз для розрахунку середньоквадратичної потужності двигуна:

Номінальну потужність двигуна знаходимо за формулою:

(26)
де k з \u003d 1,2 - коефіцієнт запасу

ПВ ном \u003d 40% - номінальна тривалість включення

За довідником вибираємо двигун марки, який має такі характеристики:
Номінальна потужність Р н \u003d кВт

Номінальне ковзання s н \u003d%

Частота обертання n \u003d об / хв

Номінальний струм статора I ном \u003d А

Номінальний ККД η н \u003d%

Номінальний коефіцієнт потужності cosφ н \u003d

Момент інерції J \u003d кг · м 2

Число пар полюсів р \u003d

3. Побудова механічної та електромеханічної характеристики.
3.1 Розрахунок і побудова механічної характеристики.

Номінальна кутова швидкість обертання:

(26)

Н
(27)
омінальная момент:

Визначаємо критичне ковзання для рухового режиму:

де

перевантажувальна здатність λ \u003d

(29)

Критичний момент обертання знаходимо з виразу 29:

За рівняння Клосса знаходимо М дв:

(31)
Запишемо вираз для кутової швидкості:

(32)
де ω 0 \u003d 157 с -1
Використовуючи формули 31, 32 складемо розрахункову таблицю:
Таблиця 3 - Дані для побудови механічної характеристики.


ω, с -1
М, Н · м

3.2 Розрахунок і побудова електромеханічної характеристики.
Струм холостого ходу:

(33)
де

(34)

Струм, значення якого обумовлена \u200b\u200bпараметрами ковзання і моменту на валу:

(35)
Використовуючи формули 33, 34, 35 складемо розрахункову таблицю:
Таблиця 4 - Дані для побудови електромеханічної характеристики.


М, Н · м
I 1, A

Малюнок 2 - Механічна і електромеханічна характеристики асинхронного

двигуна типу при 2р \u003d.

4. Побудова навантажувальної діаграми
4.1 Підйом номінального вантажу.

(36)
Передавальне число:

(37)
Момент на валу електродвигуна:

Час розгону:

(39)
де кутова швидкість ω 1 визначена по механічній характеристиці двигуна і відповідає моменту М 1ст.
Обраний двигун типу забезпечений дисковим гальмом типу з М т \u003d Н · м
Постійні втрати в електродвигуні:

(40)
Гальмівний момент, обумовлений постійними втратами в електродвигуні:

(41)

Сумарний гальмівний момент:

Час зупинки вантажу, що піднімається при відключенні двигуна:

(43)

Стала швидкість підйому номінального вантажу:

(44)

Час підйому вантажу при сталому режимі:

Струм, споживаний двигуном, в межах допустимих навантажень пропорційний моменту на валу і може бути знайдений за формулою:

4.2 Гальмівний спуск вантажу.
Момент на валу електродвигуна при опусканні номінального вантажу:

Оскільки в межах допустимих навантажень механічну характеристику для генераторного і рухового режимів можна уявити однією лінією, швидкість рекуперативного гальмування визначається за формулою:

(49)
де кутова швидкість ω 2 визначена по механічній характеристиці двигуна і відповідає моменту М 2ст.
Якщо струм гальмівного режиму I 2 прийняти рівним току двигуна, що працює з моментом М 2ст, то:

Час розгону при опусканні вантажу з включеним двигуном:

(51)
Гальмівний момент при відключенні двигуна від мережі:

Час зупинки опускається вантажу:

Швидкість опускання вантажу:

(54)
Шлях, пройдений вантажем при розгоні і гальмуванні:

(55)
Час опускання вантажу при сталому режимі:

(56)

Підйом холостого гака.

Момент на валу електродвигуна при підйомі холостого гака:

(57)
Моменту М 3ст \u003d Н · м відповідає, згідно механічної характеристиці, швидкість двигуна ω 3 \u003d рад / с

Струм, споживаний двигуном:

(58)
Наведений до валу двигуна момент інерції електроприводу:

(59)
Час розгону при підйомі холостого гака:

(60)
Гальмівний момент при відключенні двигуна в кінці підйому гака:

Час зупинки піднімається гака:

(62)

Швидкість підйому холостого гака:

(63)

(64)
Час усталеного руху при підйомі холостого гака:

Силовий спуск силового гака.

Момент на валу електродвигуна при опусканні холостого гака:

(66)
Моменту М 4ст \u003d Нм відповідає швидкість двигуна ω \u003d рад / с

і споживаний струм:

(67)
Час розгону при опусканні холостого гака:

(68)
Гальмівний момент при відключенні двигуна:

(69)
Час зупинки опускається гака:

(70)
Швидкість опускання холостого гака:

Шлях, пройдений гаком при розгоні і гальмуванні:

(72)
Час усталеного руху при опусканні холостого гака:

(73)
Розрахункові дані роботи двигуна зводимо в таблицю 5.

Таблиця 5 - Розрахункові дані роботи двигуна.

Режим роботи

Струм, А

Час, з

Підйом номінального вантажу:

розгін ................................................

усталений режим ...........................

гальмування ..........................................

Горизонтальне переміщення вантажу ................

Гальмівний спуск вантажу:

розгін ................................................

усталений режим ...........................

гальмування ..........................................

Крокви вантажу .................................... ..

Підйом холостого гака:

розгін ................................................

усталений режим ...........................

гальмування ..........................................

Горизонтальне переміщення гака ............... ...

Силовий спуск холостого гака:

розгін ................................................

усталений режим ...........................

гальмування ..........................................

Установка крокви вантажу .......................................

t 01 \u003d
t 2п \u003d

t 02 \u003d
t 3 п \u003d

t 03 \u003d
t 4п \u003d

t 04 \u003d

5. Перевірка обраного двигуна на забезпечення

заданої продуктивності лебідки.

Повна тривалість циклу:

Число циклів в годину:

6. Перевірка обраного двигуна на нагрів.

Розрахункова тривалість включення:

(76)
Еквівалентний струм при повторно-короткочасному режимі,

відповідний розрахункової ПВ% (вважаючи ток плавно спадає

від пускового до робочого, беремо для розрахунку його середнє значення,

тим більше що час перехідного процесу мізерно мало):

Еквівалентний струм при повторно-короткочасному режимі, перерахований на стандартну ПВ% обраного двигуна, за рівнянням:

(78)
Таким чином, I ε н \u003d А
8. Список використаної літератури.

Чекунов К. А. "Суднові електроприводи електродвіженіем судів". - Л .:

Суднобудування, 1976.- 376с.

2. Теорія електроприводу. методичні вказівки до курсової роботи для

студентів денних і заочних факультетів вищих навчальних закладів по

спеціальності 1809 "Електрообладнання і автоматика суден" .-

Калінінград 1990р.

3. Чиликин М. Г. "Загальний курс електроприводу" .- М .: Енергія 1981р.

7. Силова схема перетворювача частоти з інвертором напруги.

Перетворювач з інвертором напруги включає наступні основні силові вузли (малюнок 3): керований випрямляч УВ з LC-фільтром; інвертор напруги - АІ з групами вентилів прямого ПТ і зворотного ВІД струму, відсікають діодами і коммутирующими конденсаторами; ведений інвертор ВІ з LC-фільтром. Обмотки дроселя фільтрів УВ і ВІ виконані на загальному сердечнику і включені в плечі вентильних мостів, виконуючи при цьому також функції струмообмеження. У перетворювачі здійснюється амплітудний метод регулювання вихідної напруги за допомогою УВ, а АІ виконаний за схемою з одноступінчастої междуфазовая комутацією і пристроєм підзарядки конденсаторів від окремого джерела (на схемі не показано). Ведений інвертор ВІ забезпечує режим рекуперативного гальмування електроприводу. При побудові перетворювача прийнято спільне управління УВ і ВІ. Тому з метою обмеження зрівняльних струмів система регулювання повинна забезпечити більш високу напругу постійного струму ВІ, ніж у УВ. Крім того, система регулювання повинна забезпечити заданий закон управління напругою і частотою перетворювача.

Пояснимо формування кривої вихідної напруги. Якщо спочатку в провідному стані були тиристори 1 і 2, то при відкриванні тиристора 3 заряд кондесатора прикладається до тиристору 1, і онзакривается. Провідними виявляються тиристори 3 і 2. Під дією ЕРС самоіндекціі і фази А відкриваються діоди 11 і 16, так як різниця потенціалів між началами фаз А і В виявляється найбільшою. Якщо тривалість включення зворотних діодів, що визначається самоіндукцією фази навантаження, менше тривалості робочого інтервалу, діоди 11 і 16 закриваються.

В ланка постійного струму паралельно инвертору включається конденсатор, який обмежує пульсації напруги, що виникають при перемиканні тиристорів інвертора. В результаті ланка постійного володіє опором для змінної складової струму, і напруга входу і виходу інвертора при постійних параметрах навантаження пов'язані постійним коефіцієнтом.

Плечі інвертора мають двосторонній провідністю. Для забезпечення цього в плечах інвертора використовуються тиристори, зашунтувати зустрічно включеними діодами.

Електроенергетичний факультет

Кафедра автоматизованого електроприводу і електромеханіки

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни «Теорія електроприводу»

Розрахунок електроприводу вантажного ліфта

Пояснювальна записка

Вступ…………………………………………………………...………………

1 Розрахунок електроприводу вантажного ліфта .............................................

1.1 Кінематична схема робочої машини, її опис та технічні дані .......................................................................................... ... ...

1.2 Розрахунок статичних моментів ................................................ ... ......

1.3 Розрахунок навантажувальної діаграми ......................................................

1.4 Попередній розрахунок потужності електродвигуна і його вибір .........

1.5 Розрахунок наведених статичних моментів ................................. ... ...

1.6 Побудова навантажувальної діаграми електродвигуна ........................

1.7 Попередня перевірка електроприводу по нагріванню і продуктивності ...............................................................................

1.8 Вибір системи електроприводу і його структурна схема .....................

1.9 Розрахунок і побудова природних механічної та електромеханічної характеристик обраного двигуна .........................................................

1.9.1 Розрахунок і побудова природних характеристик двигуна постійного струму незалежного збудження ....................................... .. ......

1.10 Розрахунок і побудова штучних характеристик ...........................

1.10.1 Розрахунок і побудова пусковий діаграми двигуна з лінійної механічної характеристики графічним способом ............................ ...... ..

1.10.2 Побудова гальмівних характеристик ................................. ... ......

1.11 Розрахунок перехідних режимів електроприводу ................................. ..

1.11.1 Розрахунок механічних перехідних процесів електроприводу при абсолютно жорстких механічних зв'язках .............................................

1.11.2 Розрахунок механічного перехідного процесу електроприводу при наявності пружною механічною зв'язку ................................................... ... ...

1.11.3 Розрахунок електромеханічного перехідного процесу електроприводу при абсолютно жорстких механічних зв'язках .......................................... .. ...

1.12 Розрахунок і побудова уточненої навантажувальної діаграми двигуна

1.13 Перевірка електроприводу на задану продуктивність, по нагріванню і перевантажувальної здатності електродвигуна ....................................... .. ...

1.14 Принципова схема електричної частини електроприводу

Висновок ........................................................................ .. .........

Список літератури……………………………………………………………..…

Вступ

Спосіб отримання енергії, необхідної для виконання механічної роботи в виробничих процесах, на всіх етапах історії людського суспільства надавав на розвиток продуктивних сил вирішальний вплив. Створення нових, більш досконалих двигунів, перехід до нових видів приводів робочих машин з'явилися великими історичними віхами на шляху розвитку машинного виробництва. Заміна двигунів, що реалізують енергію падаючої вод, парової машини, послужила потужним поштовхом до розвитку виробництва в минулому столітті - столітті пара. Наш 20 в. Отримав назву століття електрики в першу чергу тому, що основним джерелом механічної енергії став більш досконалий електричний двигун і основним видом приводу робочих машин є електричний привід.

Індивідуальний автоматизований електропривод в даний час набув широкого застосування у всіх сферах життя і діяльності суспільства - від сфери промислового виробництва до сфери побуту. Завдяки розглянутим вище особливостям вдосконалення технічних показників електроприводів у всіх областях застосування є основою технічного прогресу.

Широта застосування визначає виключно великий діапазон потужностей електроприводів (від часток вата до десятків тисяч кіловат) і значну різноманітність з виконання. Унікальні по продуктивності промислові установки - прокатні стани в металургійній промисловості, шахтні підйомні машини і екскаватори в гірничодобувній промисловості, потужні будівельні і монтажні крани, протяжні високошвидкісні конвеєрні установки, потужні металорізальні верстати та багато інших - обладнуються електричними приводами, потужність яких становить сотні і тисячі кіловат . Преобразовательниє пристрої таких електроприводів є генератори постійного струму, тиристорні і транзисторні перетворювачі з виходом на постійному струмі, тиристорні перетворювачі частоти відповідної потужності. Вони забезпечують широкі можливості регулювання потоку електричної енергії, що надходить у двигун, з метою управління рухом електроприводу і технологічним процесом приводиться в рух механізму. Їх вузли знаходяться, як правило, побудовані на основі використання мікроелектроніки і в багатьох випадках включають в себе керуючі обчислювальні машини.

1 Розрахунок електроприводу вантажного ліфта

1.1 Кінематична схема робочої машини, її опис та технічні дані

1 - електродвигун,

2 - гальмівний шків,

3 -Редуктор,

4 - канатоведучий шків,

5 - противагу,

6 - вантажна кліть,

7 - нижня площадка,

8 - верхня площадка.

Малюнок 1 - Кінематична схема ліфта

Вантажний ліфт здійснює підйом вантажу, поміщеного в вантажну кліть, з нижньої площадки на верхню. Вниз кліть опускається порожня.

В цикл роботи вантажного ліфта входить час завантаження, час підйому кліті зі швидкістю V р, час розвантаження і час спуску кліті зі швидкістю V в\u003e V р

Таблиця 1 - Вихідні дані

позначення	найменування показника	розмірність
	маса кліті
	Вантажопідйомність
	маса противаги
	Діаметр канатоведущего шківа
	Діаметр цапфи
	Переходи., Тертя ковзання в підшипниках
	Лінійна жорсткість механізму
	Висота підйому кліті
	Швидкість руху з вантажем
	Швидкість руху без вантажу
	допустиме прискорення
	Число циклів в годину
	Сумарний час роботи, не більше

За завданням необхідно при розрахунку механізму брати двигун постійного струму з незалежним збудженням.

1.2 Розрахунок статичних моментів

Момент статичного опору вантажного ліфта складається з моменту сили тяжіння і моменту сил тертя в підшипниках канатоведущего шківа і тертя вантажний кліті і противаги в напрямних шахти.

Момент сили тяжіння визначається за формулою:

де D - діаметр канатоведущего шківа, м;

m рез - результуюча маса, яка піднімається або спускається електроприводом ліфта, кг.

Результуюча маса визначається співвідношення мас вантажу, кліті та противаги і може бути розрахована за формулою:

m рез \u003d m k + m г - m n \u003d 1500 + 750-1800 \u003d 450 кг

Момент сили тертя в підшипниках канатоведущего шківа можна визначити за виразом:

Момент сили тертя вантажний кліті і противаги в напрямних шахти математично точно визначити практично неможливо, так як величина цього опору залежить від багатьох факторів, які не піддаються обліку. Тому величина моменту сил тертя кліті і противаги в напрямних враховується величиною ККД механізму, яка визначена завданням на проектування.

Таким чином, повний момент статичного опору вантажного ліфта необхідно визначати за виразом:

якщо двигун працює в руховому режимі, і за виразом:

якщо двигун працює гальмівному (генераторному) режимі.

1.3 Розрахунок навантажувальної діаграми робочої машини

Для того, щоб орієнтовно оцінити необхідну для даного механізму потужність двигуна, необхідно визначити той чи інший спосіб потужність або момент виробничого механізму на різних ділянках його роботи і швидкості руху робочого органу механізму на цих ділянках. Іншими словами, необхідно побудувати навантажувальну діаграму виробничого механізму.

Механізм, який працює в повторно-короткочасному режимі, в кожному циклі робить прямий хід з повним навантаженням і зворотний хід на холостому ходу або з малим навантаженням. На малюнку 2.1 приведена нагрузочная діаграма механізму з обмеженням допустимого прискорення робочого органу механізму.

Малюнок 2 - Навантажувальна діаграма механізму з обмеженням прискорення

На навантажувальної діаграмі зображені:

-, - статичні моменти при прямому і зворотному ходах;

-, - динамічні моменти при прямому і зворотному ходах;

-, - пускові моменти при прямому і зворотному ходах;

-, - гальмівні моменти при прямому і зворотному ходах;

-, - швидкості прямого і зворотного ходів;

-, - часи пуску, гальмування і сталого руху при прямому ході;

-, - часи пуску, гальмування і сталого руху при зворотному ході.

За заданих швидкостей V c 1, V c 2, довжині переміщення L, і допустимому прискоренню а, розраховуються t п1, t п2, t т1, t т2, t в1, t в2.

Час пуску і гальмування:

Шлях, прохідний робочим органом машини за час пуску (гальмування):

Шлях, прохідний робочим органом машини за час усталеного руху:

Час усталеного руху:

Час роботи механізму при прямому і зворотному ходах:

Динамічні моменти робочої машини

де D - діаметр обертового елемента робочої машини, що перетворює обертальний рух в поступальний, м,

J РМ1, J РМ1 - моменти інерції робочої машини при прямому і зворотному ходах.

Повний момент робочого органу механізму, в динамічному режимі (пуск, гальмування) при прямому та зворотному ходах, визначаються за виразами:

1.4 Попередній розрахунок потужності електродвигуна і його вибір

Таким чином, в результаті розрахунків за вищенаведеними формулами координати навантажувальних діаграми отримують конкретні значення, що дозволяють розрахувати середньоквадратичне значення моменту за цикл роботи.

Для навантажувальної діаграми, з обмеженням прискорення:

Фактична відносна тривалість включення визначається з виразів:

де t ц - тривалість циклу роботи, с,

Z - число включень на годину.

Маючи значення середньоквадратичного моменту виробничого механізму за цикл, орієнтовну необхідну потужність двигуна можна визначити за співвідношенням:

де V сн - швидкість робочого органу механізму V c 2,

ПВН - номінальне значення тривалості включення, найближчим до фактичного ПВ Н,

К - коефіцієнт, що враховує величину і тривалість динамічних навантажень електроприводу, а також втрати в механічних додачу і в електродвигуні. Для нашого випадку К \u003d 1.2.

Тепер вибирається двигун, відповідний за умовами експлуатації.

Параметри двигуна:

Краново-металургійний двигун постійного струму, U Н \u003d 220 В, ПВ \u003d 25%.

Таблиця 2 - Дані двигуна

Визначаємо передавальне число редуктора:

де w Н - номінальна швидкість обраного двигуна.

Редуктор можна вибирати за довідником, з огляду на певне передавальне число, номінальну потужність і швидкість двигуна, а так само режим роботи механізму, для якого цей редуктор призначений.

Такий вибір редуктора є вельми примітивним і придатним хіба що для механізмів типу лебідки. Реально редуктор проектується для конкретного робочого механізму і є його невід'ємною частиною, обмежено пов'язаної і з електродвигуном і з робочим органом. Тому, якщо вибір редуктора не обмежений особливо в завданні на проектування.

1.5 Розрахунок наведених статичних моментів, моментів інерції і коефіцієнта жорсткості системи електричний двигун - робоча машина

Для того щоб можна було розрахувати статичні і динамічні характеристики електроприводу, необхідно все статичні і динамічні навантаження привести до валу двигуна. При цьому повинні враховуватися не тільки передавальне число редуктора, але і втрати в редукторі, а так само постійні втрати в двигуні.

Втрати холостого ходу двигуна (постійні втрати) можна визначити, прийнявши їх рівними змінним втрат в номінальному режимі роботи:

де η н - номінальний ККД двигуна.

Якщо величина η н в каталозі не дається, її можна визначити за виразом:

Момент постійних втрат двигуна

Таким чином, наведені до валу двигуна статичні моменти системи електродвигун - робоча машина на кожній ділянці роботи розраховуються за формулами:

якщо двигун в сталому режимі працює в руховому режимі.

Сумарний приведений до валу електродвигуна момент інерції системи електродвигун - робоча машина складається ніби з двох складових:

а) момент інерції ротора (якоря) двигуна і пов'язаних з ним елементів електроприводу, що обертаються з тією ж швидкістю, що і двигун,

б) приведений до валу двигуна сумарний момент інерції рухомих виконавчих органів робочої машини і пов'язаних з ними рухомих мас, задіяних в технологічному процесі даного робочого механізму.

Таким чином, сумарний приведений до валу двигуна момент інерції, при прямому та зворотних ходах визначається за виразами:

де J д - момент інерції якоря (ротора) двигуна,

а - коефіцієнт враховує наявність на швидкохідному валу інших елементів електроприводу, таких як муфт, гальмівного шківа і т.п.

Для механізму, представленого в завданні на курсове проектування, коефіцієнт а \u003d 1,5.

J пррм1, J пррм2 - приведений до валу двигуна сумарний момент інерції рухомих виконавчих органів, і, пов'язаних з ними мас робочої машини при прямому і зворотному ходах:

Для того, щоб отримати уявлення про вплив пружних механічних зв'язків на перехідні процеси системи електродвигун - робоча машина в завданні представлена \u200b\u200bкрутильна жорсткість C k.

Наведену до валу двигуна жорсткість пружної механічної зв'язку Спр визначають через значення жорсткості на:

1.6 Побудова навантажувальної діаграми електродвигуна

Для побудови навантажувальної діаграми електродвигуна необхідно визначити необхідні для пуску і гальмування значення динамічних моментів, а так же значення пускових і гальмівних моментів двигуна.

Для нашої навантажувальної діаграми механізму з обмеженням прискорення значення цих моментів визначається за такими виразами.

Пускові і гальмівні моменти для випадку, коли двигун в сталому режимі працює в руховому режимі, визначається за формулою:

Для побудови робочої характеристики потрібно значення швидкості w c 1. Швидкість w c2 дорівнює номінальній швидкості електродвигуна.

Малюнок 3 - Наближена нагрузочная діаграма електродвигуна

1.7 Попередня перевірка електродвигуна по нагріванню і продуктивності

Попередня перевірка двигуна по нагріванню може бути проведена по навантажувальної діаграмі двигуна методом еквівалентного моменту. В даному випадку цей метод не дає значної похибки, тому що і двигун постійного струму, і двигун змінного струму будуть працювати в проектованому електроприводі на лінійній частині механічних характеристик, що дає підставу з великою часткою ймовірності вважати момент двигуна пропорційним струму двигуна.

Еквівалентний момент визначається за формулою:

Допустимий момент попередньо обраного двигуна, що працює при ПВ ф:

Умова правильності попереднього вибору двигуна:

Для нашого випадку

що задовольняє умовам вибору електродвигуна.

1.8 Вибір системи електроприводу і його структурна схема

Проектований електропривод спільно з заданим виробничим механізмом утворює єдину електромеханічну систему. Електрична частина цієї системи складається з елктромеханіческого перетворювача енергії постійного або змінного струму і системи управління (енергетичної та інформаційної). Механічна частина електромеханічної системи включає в себе всі пов'язані рухомі маси приводу і механізму.

В якості основного уявлення механічної частини приймаємо розрахункову механічну систему (малюнок 4), частим випадком якої при нехтуванні пружністю механічних зв'язків є жорстке наведене механічне ланка.

Малюнок 4 - двомасових розрахункова механічна система

Тут J 1 і J 2 - приведені до валу двигуна моменти інерції двох мас електроприводу, пов'язаних пружним зв'язком,

w1, w2 - швидкості обертання цих мас,

с12 - жорсткість пружної механічної зв'язку.

В результаті аналізу електромеханічних властивостей різних двигунів встановлено, що при певних умовах механічні характеристики цих двигунів описуються ідентичними рівняннями. Тому при цих умови аналогічні і основні електромеханічні властивості двигунів, що дозволяє описувати динаміку електромеханічних систем одними і тими ж рівняннями.

Вищесказане справедливо для двигунів з незалежним збудженням, двигунів з послідовним збудженням і змішаним збудженням при лінеаризації їх механічних характеристик в околиці точки статичної рівноваги і для асинхронного двигуна з фазним ротором при лінеаризації робочої ділянки його механічної характеристики.

Таким чином, застосувавши одні і ті ж позначення для трьох типів двигунів, отримаємо систему диференціальних рівнянь, що описують динаміку линеаризованной електромеханічної системи:

де М с (1) і М с (2) - частини загального навантаження електроприводу, прикладені до першої та другої мас,

М 12 - момент пружного взаємодії між рухомими масами системи,

β - модуль статичної жорсткості механічної характеристики,

Т е - електромагнітна постійна часу електромеханічного перетворювача.

Структурна схема, відповідна системі рівнянь представлена \u200b\u200bна малюнку 5.

Малюнок 5 - Структурна схема електромеханічної системи

Параметри w0, Те, β визначаються для кожного типу двигуна за власними виразами.

Система диференціальних рівняння і структурна схема правильно відображає основні закономірності, властиві реальним нелінійним електромеханічним системам в режимах допустимих відхилень від статичного стану.

1.9 Розрахунок і побудова природних механічної та електромеханічної характеристик обраного електродвигуна

Рівняння природних електромеханічної та механічної характеристик даного двигуна мають вигляд:

де U - напруга на якорі двигуна,

I - струм якоря двигуна,

M - момент, що розвивається двигуном,

R яΣ - сумарний опір якірного ланцюга двигуна:

де R я - опір обмотки якоря,

R дп - опір обмотки додаткових полюсів,

R до - опір компенсаційної обмотки,

Ф - магнітний потік двигуна.

К - конструктивний коефіцієнт.

З виразів, наведених вище видно, що характеристики двигуна лінійна за умови Ф \u003d const і можуть бути побудовані по двох точках. Такими точками вибираються точка ідеального холостого ходу і точка номінального режиму. Решта величини визначаються:

Малюнок 6 - Природна характеристика двигуна

1.10 Розрахунок і побудова штучних характеристик електродвигуна

До штучним характеристикам двигуна в даному курсовому проекті відносяться реостатно характеристика для отримання зниженій швидкості при роботі двигуна з повним навантаженням, а так само реостатні характеристики забезпечують задані умови пуску і гальмування.

1.10.1 Розрахунок і побудова пусковий діаграми двигуна з лінійної механічної характеристики графічним способом

Побудова починається з побудови природної механічної характеристики. Далі потрібно розрахувати максимальний момент розвивається двигуном.

де λ - перевантажувальна здатність двигуна.

Для побудови робочої характеристики використовуємо значення w 1 і М з1, точку ідеального холостого ходу.

При виході на природну характеристику є кидок струму, який виходить за рамки М 1 і М 2. Для запуску з робочою характеристики необхідно залишити поточну схему пуску. Так як під час пуску на робочу і природну характеристику щабель потрібно одна і немає потреби в додаткових щаблях.

М 1 і М 2 приймаємо рівними:

Малюнок 7 - Пускова характеристика двигуна

Згідно малюнку пускові опору розраховуються за такими формулами:

Послідовність пуску відображена на малюнку у вигляді знаків.

1.10.2 Розрахунок і побудова робочої характеристики двигуна з лінійної механічної характеристики.

Робоча характеристика двигуна постійного струму з незалежним збудженням будується по двох точках: точка ідеального холостого ходу і точка робочого режиму, координати яких визначені раніше:

Малюнок 8 - Робоча характеристика двигуна

Залежно від того як розташовуються робоча характеристика щодо пусковий діаграми двигуна, необхідна та чи інша корекція або пусковий діаграми, або траєкторії пуску двигуна під навантаженням Мс1 до швидкості wc1.

Малюнок 9 - Робоча характеристика двигуна

1.10.3 Побудова гальмівних характеристик

Технічним завданням визначено максимально допустимий, в перехідних процесах, прискорення, то вихідним для побудови гальмівних характеристик є величини середніх, постійних за величиною, гальмівних моментів, визначених у пункті 6. Так як, при їх визначенні прискорення вважалося постійним, гальмівні моменти при гальмуванні з різною навантаженням і з різних початкових швидкостей можуть значно відрізнятися один від одного, причому в більшу, або меншу сторону. Теоретично можливо навіть їх рівність:

Тому повинні бути побудовані обидві гальмівні характеристики.

Малюнок повинен враховувати, що реостатні характеристики гальмування противовключением повинні бути побудовані таким чином, щоб площа між характеристиками і осями координат приблизно дорівнювали в одному випадку:

а в іншому випадку:

Найчастіше величини гальмівних моментів бувають набагато менше пікового моменту М 1, при якому визначаються пускові опору. В цьому випадку необхідно побудувати природну характеристику двигуна для зворотного напрямку обертання і визначити величини гальмівних опорів за виразами відповідно до малюнка:

1.11 Розрахунок перехідних режимів електроприводу

В даному курсовому проекті повинні бути розраховані перехідні процеси пуску і гальмуванні з різним навантаженням. В результаті повинні бути отримані залежності моменту, швидкості і кута повороту від часу.

Результати розрахунку перехідних процесів будуть використані при побудові навантажувальних діаграм електроприводу і перевірці двигуна по нагріванню, перевантажувальної здатності і заданої продуктивності.

1.11.1 Розрахунок механічних перехідних процесів електроприводу при абсолютно жорстких механічних зв'язках

При поданні механічної частини електроприводу жорстким механічним ланкою і нехтуванні електромагнітної інерцією, електропривод з лінійної механічної характеристикою, являє собою апериодическое ланка, з постійною часу Т м.

Рівняння перехідного процесу для цього випадку записуються так:

де М с - момент двигуна в усталеному режимі,

w c - швидкість двигуна в усталеному режимі,

М поч - момент на початку перехідного процесу,

W поч - швидкість двигуна на початку перехідного процесу.

Т м - електромеханічна постійна часу.

Електромеханічна постійна часу вважається за такою формулою, для кожного ступеня:

Для гальмівних характеристик:

Час роботи на характеристиці, при перехідних процесах визначається за такою формулою:

Для виходу на природну характеристику вважаємо:

Для виходу на робочу характеристику:

Для гальмівних характеристик:

Час перехідних процесів при пуску і гальмуванні визначається, як сум часів на кожному ступені.

Для виходу на природну характеристику:

Для виходу на робочу характеристику:

Час роботи на природній характеристиці теоретично дорівнює нескінченності, відповідно його вважали як (3-4) Тm.

Таким чином, були отримані всі дані для розрахунку перехідних процесів.

1.11.2 Розрахунок механічного перехідного процесу електроприводу при наявності пружною механічною зв'язку

Для розрахунку даного перехідного процесу необхідно знати прискорення і частоту вільних коливань системи.

Рішення рівняння має вигляд:

В абсолютно жорсткій системі навантаження передач в процесі пуску дорівнює:

За рахунок пружних коливань навантаження зростає і визначається за виразом:

Малюнок 13 - Пружні коливання навантаження

1.11.3 Розрахунок електромеханічного перехідного процесу електроприводу при абсолютно жорстких механічних зв'язках

Для розрахунку даного перехідного процесу необхідно, що б були розраховані наступні величини:

Якщо відношення постійних часу менше чотирьох то використовуємо наступні формули для обчислення:

Малюнок 14 - Перехідний процес W (t)

Малюнок 15 - Перехідний процес М (t)

1.12 Розрахунок і побудова уточненої навантажувальної діаграми електродвигуна

Уточнена нагрузочная діаграма двигуна повинна бути побудована з урахуванням пускових і гальмівних режимів роботи двигуна в циклі.

Одночасно з розрахунком навантажувальної діаграми двигуна необхідно розрахувати величину середньоквадратичного моменту на кожній дільниці перехідного процесу.

Середньоквадратичний момент характеризує нагрів двигуна в тому випадку, коли двигуни працюють на лінійній частині своїх характеристик, де момент пропорційний току.

Для визначення середньоквадратичних значень моменту або струму реальна крива перехідного процесу апроксимується прямолінійними ділянками.

Значення середньоквадратичних моментів на кожній ділянці апроксимації визначимо за виразом:

де М поч i - початкове значення моменту на даній ділянці,

М кін i - кінцеве значення моменту на даній ділянці.

Для нашої навантажувальної діаграми необхідно визначити шість середньоквадратичних моменту.

Для руху на природній характеристиці:

Для руху на робочій характеристиці:

1.13 Перевірка електроприводу на задану продуктивність, по нагріванню і перевантажувальної здатності

Перевірка на задану продуктивність механізму полягає в тому, щоб перевірити, чи вкладається розрахований час роботи в заданий технічним завданням t p.

де t рр - розрахунковий час роботи електроприводу,

t п1 і t п2 - часи першого і другого пусків,

t т1 і t т2 - часи першого і другого гальмувань,

t в1 і t в2 - часи усталених режимів при роботі з більшою і малим навантаженням,

t п2, t п1, t т2, t Т12 - беруться з розрахунку перехідних процесів,

Перевірку вибраного двигуна по нагріванню в даному курсовому проекті слід виконати методом еквівалентного моменту.

Допустимий момент двигуна в повторно - короткочасному режимі визначають за виразом:

1.14 Принципова електрична схема силової частини електроприводу

Силова частина представлена \u200b\u200bв графічній частині.

Опис силової схеми електродвигуна

Управління електроприводом полягає, в - перших, в підключенні обмоток двигуна до мережі живлення при пуску і відключення при зупинці і по - друге, поступового перемикання релейно-контакторной апаратурою ступенів пускового резистора в міру розгону двигуна.

Виведення ступенів пускового резистора в ланцюзі ротора, можливо кількома способами: в функції швидкості, в функції струму і в функції часу. В даному проекті пуск двигуна здійснюється в функції часу.

висновок

В даному курсовому був розрахований електропривод візка мостового крана. Обраний двигун не зовсім задовольняє умовам, так як момент развіваемость двигуном більше, ніж потрібно для даного механізму, отже, необхідно вибрати двигун з меншим моментом. Так як перелік пропонованих двигунів не повний, то ми залишаємо цей двигун з поправкою.

Так само для використання робочої характеристики для пуску в обох напрямках, ми допустили декілька більший стрибок струму, при переході на природну характеристику. Але це допустимо, тому що зміна схеми пуску призвело б до необхідності введення додаткового опору.

Список літератури

1.Ключев, В.І. Теорія електроприводу / В.І. Ключів. - М .: Вища школа, 1998.- 704с.

2.Чілікін, М.Г. Загальний курс електроприводу / М.Г. Чиликин. - М .: Вища школа, 1981. -576 с.

3.Вешеневскій, С.Н. Характеристики двигунів в електроприводі / С.М. Вешеневскій. - М .: Енергія, 1977. - 432 с.

4.Андреев, В.П. Основи електроприводу / В.П. Андрєєв, Ю.А. Сабінін. - Госенергоіздат, 1963. - 772 с.

Завантажити курсову: У вас немає доступу до завантаження файлів з нашого сервера.

Міністерство освіти і науки Російської Федерації Нижегородському державному технічний університет

Кафедра «Автомобільний транспорт»

РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРОПРИВОДА

Методичні вказівки до виконання дипломних, курсових і лабораторних робіт по курсу

«Основи розрахунку, проектування і експлуатації технологічного обладнання АТП» для студентів спеціальності

«Автомобілі та автомобільне господарство» всіх форм навчання

Нижній Новгород 2010

Укладач В. С. Козлов.

УДК 629.113.004

Розрахунок електроприводу:Метод. вказівки до виконання лаб. робіт / НГТУ; Упоряд .: B.C. Козлов. Н. Новгород, 2005. 11 с.

Розглянуто робочі характеристики асинхронних трифазних електродвігатей. Наведено методику вибору електродвигунів приводу з урахуванням пускових динамічних перевантажень.

Редактор Е.Л. Абросимова

Підлий. до печ. 03.02.05. Формат 60x84 1/16. Папір газетний. Друк офсетний. Печ. л. 0,75. Уч.-изд. л. 0,7. Тираж 100 прим. Замовлення 132.

Нижегородський державний технічний університет. Друкарня НГТУ. 603600, Н. Новгород, вул. Мініна, 24.

1. Мета роботи.

Вивчити характеристики і вибрати параметри електродвигунів гідроприводу і приводу вантажопідіймальних механізмів з урахуванням інерційних складових.

2. Короткі відомості про роботу.

Випускаються промисловістю електродвигуни за родом струму підрозділяються на наступні типи:

- двигуни постійного струму, що живляться постійною напругою, або з регульованою напругою; ці двигуни допускають плавне регулювання кутової швидкості в широких межах, забезпечуючи плавний пуск, гальмування і реверс, тому їх застосовують в приводах електротранспорту, потужних підйомниках і кранах;

- однофазні асинхронні двигуни невелике потужності, які застосовуються в основному для приводу побутових механізмів;

- трифазні двигуни змінного струму (синхронні і асинхронні), кутова швидкість яких не залежить від навантаження і практично не регулюється; по порівняння з асинхронними двигунами синхронні мають більш високий ККД і допускають велику перевантаження, але догляд за ними більш складний і вартість їх вище.

Трифазні асинхронні двигуни - найпоширеніші у всіх галузях промисловості. У порівнянні з іншими для них характерні наступні переваги: \u200b\u200bпростота конструкції, найменша вартість, найпростіший догляд, безпосереднє включення в мережу без перетворювачів.

2.1. Характеристики асинхронних електродвигунів.

На рис. 1. представлені робочі (механічні) характеристики асинхронного двигуна. Вони висловлюють залежність кутової швидкості вала двигуна від крутного моменту (рис. 1.а) або крутного моменту від ковзання (рис. 1.6).




ω НОМС	М МАХ
ω КР	М ПУСК
ω КР	М НОМ
	М НОМ
	М НОМ М ПУСК М МАХ М 0 θ НОМ θ КР

Мал. 1 Характеристики двигунів.

На цих малюнках Мпуск - пусковий момент, Мном - номінальний момент, ωС - синхронна кутова швидкість, ω - робоча кутова швидкість двигуна під навантаженням,

θ - ковзання поля, яке визначається за формулою:

С - \u003d N С - N

З N З

У пусковому режимі при зміні моменту від Мпуск до ММАХ кутова швидкість зростає до ωКР. Точка ММАХ, ωКР - критична, робота при цьому значенні моменту неприпустима, так як двигун швидко перегрівається. При зниженні навантаження від ММАХ до Мном, тобто при переході до тривалого сталому режиму, кутова швидкість зросте до ωНОМ, точка Мном, ωНОМ відповідає номінальному режиму. При подальшому зниженні навантаження до нуля кутова швидкість зростає до ωС.

Пуск двигуна здійснюється при θ \u003d 1 (ріс.1.б), т. Е. При ω \u003d 0; при критичному ковзанні θКР двигун розвиває максимальний момент ММАХ, працювати на цьому режимі не можна. Ділянка між ММАХ і Мпуск майже прямолінійний, тут момент пропорційний ковзанню. При θНОМ двигун розвиває номінальний момент і може працювати в цьому режимі тривалий час. При θ \u003d 1 момент падає до нуля, а частота обертання без навантаження зростає до синхронної NC, залежить лише від частоти струму в мережі і числа полюсів двигуна.

Так, при нормальній частоті струму в мережі 50 Гц асинхронні електродвигуни, маючи число полюсів від 2 до 12, матимуть такі синхронні частоти обертання;

NC \u003d 3000 ÷ 1500 ÷ 1000 ÷ 750 ÷ 600 ÷ 500 об / хв.

Природно, що в розрахунку електроприводу треба виходити з дещо меншою розрахункової частоти обертання під навантаженням, відповідної номінальному режиму роботи.

2.2. Потрібна потужність і вибір електродвигуна.

Електроприводи механізмів циклічної дії, характерних для АТП, працюють в повторно-короткочасному режимі, особливістю якого є часті пуски і зупинки двигуна. Втрати енергії в перехідних процесах при цьому безпосередньо залежать від наведеного до валу моменту інерції механізму і моменту інерції самого двигуна. Всі ці особливості враховує характеристика інтенсивності використання двигуна, звана відносною тривалістю включення:


ПВ \u003d t В - tО 100

де tB, tQ - час включення і час паузи двигуна, a tB + tО - сумарний час

Для вітчизняних серій електродвигунів час циклу встановлено рівним 10 хв., А в каталогах на кранові двигуни наведені номінальні потужності для всіх стандартних продолжительностей ПВ, т. Е. 15%, 25%, 40%, 60% і 100%.

Вибір електродвигуна вантажопідйомного механізму роблять у наступній послідовності:

1. Визначають статичну потужність при підйомі вантажу в усталеному



		1000

де Q - вага вантажу, Н,

V - швидкість підйому вантажу, м / с,

η - загальний ККД механізму \u003d 0,85 ÷ 0,97

2. Використовуючи формулу (1) визначають фактичну тривалість

включення (ПЗФ), підставляючи в неї tВ - фактичний час включення двигуна за цикл.

3. У разі збігу фактичної тривалості включення (ПВФ), і стандартного (номінального) значення ПВ, по каталогу вибирають електродвигун

так, щоб його номінальна потужність NД дорівнювала йди трохи більше статичної потужності (2).

У тому випадку, коли значення ПЗФ не збігається зі значенням ПВ, двигун вибирають по потужності NН обчисленої за формулою

		ПЗФ
	N н \u003d N

Потужність вибраного двигуна NД повинна бути або трохи більше значення NН.

4. Двигун перевіряють на перевантаження при пуску. Для цього по його номінальної потужності NД і відповідній частоті обертання валу NД визначають номінальний момент двигунами

	М Д \u003d 9555	N Д

де МД - в Н · м, NД - в кВт, NД - в об / хв.

По відношенню пускового моменту МП, розрахованого нижче см. (5,6,7), до моменту МД знаходять коефіцієнт перевантаження:

До П \u003d М П

М Д

Розрахункове значення коефіцієнта перевантаження не повинно перевищувати допустимі для даного типу двигуна значення - 1,5 ÷ 2,7 (див. Додаток 1).

Пусковий момент на валу двигуна, що розвивається при розгоні механізму, можна уявити як суму двох моментів: моменту МСТ сил статичного опору і моменту опору МІ сил інерції обертових мас

механізму:

М П \u003d М СТ М І

Для вантажопідйомного механізму, що складається з двигуна, редуктора, барабана і поліспаста із заданими параметрами ІМ - передавальне число між двигуном і барабаном, АП - кратність поліспаста, ІД - момент інерції

обертових частин двигуна і сполучної муфти, RБ - радіус барабана, Q - вага вантажу, σ \u003d 1,2 - поправочний коефіцієнт, що враховує інерцію інших обертових мас приводу, можна записати

М СТ \u003d	Q RБ

	і а

де сумарний приведений до валу двигуна момент інерції рухомих мас механізму і вантажу при розгоні

Q R2

I пр.д \u003d 2 Б 2 I Д (7)

g І М AП

З огляду на незначність інерційних мас гідромеханізмів, електродвигун гідроприводу підбирається виходячи з максимальної потужності і відповідності числа обертів обраного насоса - см. Лаб. роботу "Розрахунок гідроприводу".

3. Порядок виконання роботи.

Робота виконується в індивідуальному порядку відповідно до призначеного варіанту. Чорнові розрахунки з остаточними висновками пред'являються викладачеві в кінці заняття.

4. Оформлення роботи і здача звіту.

Звіт виконується на стандартних аркушах формату А4. Послідовність оформлення: мета роботи, короткі теоретичні відомості, вихідні дані, розрахункове завдання, розрахункова схема, рішення задачі, висновки. Здача роботи ведеться з урахуванням контрольних питань.

Використовуючи вихідні дані Додатка 2 і беручи відсутні з Додатка 1 вибрати електродвигун вантажопідйомного механізму. Визначити коефіцієнт перевантаження двигуна при пуску.

За результатами лабораторної роботи "Розрахунок гідроприводу" підібрати електродвигун до вибраного гідравлічному насосу.

6. Приклад вибору двигуна механізму підйому стріли з електроприводом. Визначення коефіцієнта перевантаження двигуна при пуску.

Вихідні дані: вантажопідйомна сила крана Q \u003d 73 500Н (вантажопідйомність 7,5 т); швидкість підйому вантажу υ \u003d 0,3 м / с; кратність поліспаста АП \u003d 4; загальний ККД механізму і поліспаста η \u003d 0,85; радіус барабана лебідки механізму підйому RБ \u003d 0,2 м; режим роботи двигуна відповідає номінальному ПЗФ \u003d ПВ \u003d 25%

1. Визначаємо потрібну потужність двигуна

73500 0,3 \u003d 26 кВ

1000

За каталогом електродвигунів вибираємо двигун трифазного струму серії

МТМ 511-8: N П \u003d 27 кВт; NД \u003d 750 об / хв; Jд \u003d 1,075 кг · м2.

Вибираємо пружну сполучну муфту з моментом інерції Jд \u003d 1,55 кг · м2.

2. Визначаємо передавальне число механізму. Кутова швидкість барабана

6,0 рад / сек

Кутова швидкість вала, двигуна

N Д \u003d 3,14 750 \u003d 78,5 рад / сек

Д 30 30

Передавальне число механізму

і м \u003d Д \u003d 78,5 \u003d 13,08 Б 6,0

3. Знаходимо статичний момент опору, приведений до валу двигуна

М С.Д \u003d Q R Б \u003d 73500 0,2 ≈ 331 Н м і М а П 13,08 4 0,85

4. Розраховуємо сумарні наведений (до валу двигуна) момент інерції механізму та вантажу при розгоні

J "пр.д \u003d	Q RБ 2	I Д I М \u003d	73500 0,22	1,2 1,075 1,55 = ...

0,129 3,15≈ 3,279 кг м 2

5. Визначаємо надлишковий момент, приведений до валу двигуна при часу розгону tP \u003d 3 с.

М хат. Д. \u003d J "пр.д t Д \u003d 3,279 78,5 ≈ 86 Н м

Р 3

6. Обчислюємо рушійний момент на валу двигуна

M Р.Д. \u003d M С.Д. М хат. Д. \u003d 331 86 \u003d 417 Н м

7. Визначаємо коефіцієнт перевантаження двигуна при пуску. Момент на валу

двигуна, що відповідає його номінальної потужності


M Д. \u003d 9555		N Д	344 Н м
M Д. \u003d 9555		n Д	344 Н м
	М Р.Д.	n Д
K П. \u003d	М Р.Д.
K П. \u003d	M Д
	M Д

7. Контрольні питання для здачі звіту.

1. Що таке ковзання поля в електродвигуні?

2. Критична і номінальна точки робочих характеристик електродвигунів.

3. Що таке синхронна частота обертання електродвигуна, чим вона відрізняється від номінальної?

4. Що називається відносною і фактичної тривалістю включення двигуна? Що показує їх відносини?

5. У чому різниця між номінальним і пусковим моментами електродвигуна?

6. Коефіцієнт перевантаження при пуску електродвигуна.

ЛІТЕРАТУРА

1. Гоберман Л. А. Основи теорії, розрахунку і проектування СДМ. -М .: Маш., 1988. 2. Проектування механічних передач: Навчальний посібник. / С.А. Чернавський та ін. - М .: Маш., 1976.

3. Руденко Н. Ф. та ін. Курсове проектування вантажопідйомних машин. - М .: Маш., 1971.

Додаток 1. Асинхронні електродвигуни типу АО2


Тип електро
Тип електро	потужність	обертання	МП / МД
двигуна	потужність	обертання	МП / МД
двигуна
				кг · см2	кг · см2