Материалы для студентов→ Курсовая работа /

Расчет привода

Скачать файл
Добавил: fafnir
Размер: 1.18 MB
Добавлен: 29.04.2015
Просмотров: 1802
Закачек: 3
Формат: doc

Содержание

          Введение…………………………………………………………….2

         Технические данные………………………………………………..3

1.определение времени пуска, торможения и времени установившегося движения электродвигателя…………………4

2. определение моментов статической нагрузки…………………5

3.предварительный выбор мощности и типа электродвигателя…6

4.уточненый выбор мощности электродвигателя………………..8

5.проверка двигателя………………………………………………11

         6.расчет и построение статических естественных механичес-

ких характеристик электродвигателя для различных режимов

его работы………………………………………………….…………11

          7.расчет пусковых и тормозных резисторов электродвигателя   12

          8. расчет переходных процессов………………………………….13

          9. выбор электрической схемы электропривода и ее элементов.21

         10.   описание  работы схемы электропривода…………………...24

         Литератур…………………………………………………………...26

Введение

     Развитие различных отраслей народного хозяйства выдвигает самые разнообразные требования к системе автоматизированного привода представляющим собой энергетическую  основу механизации и автоматизации производственных процессов, главным образом процессов. Связанных с использованием  механической энергии. Специалистами, работающими в отрасли, разработана стройная теория, базирующаяся на современных математических методов; оригинальные сложные  системы и комплексы, предназначенные для автоматизации отдельных механизмов или технологических процессов, а также методология решения подобного рода инженерных задач. Автоматизированный электропривод практически уже давно оформился в самостоятельную отрасль, как в научном, так и в технических отношениях. Он возник на стыке нескольких научных дисциплин – механики, электротехники, электроники, теории автоматического регулирования, вобрав в себя их методы и синтезировав собственную методологию как исследования, так и решения практических задач.

     Электропривод определяется как электромеханиче6ская система, состоящая  из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройства, предназначенного для приведения в движение исполнительных   органов рабочей машины и управления этим движением.

      Широкое распространение получил крановый электропривод. Электрическое оборудование кранов должно обеспечить надежную работу при повторно кратковременном режиме большой частоте включений. В условиях запыленности помещений, высокой влажности воздуха, резких изменениях температуры.

     Крановое электрооборудование стандартизировано в большей степени, чем механическое, вследствие этого задача его изучения упрощается. Весьма различные по конструктивному исполнению краны комплектуются типовыми панелями управления, резисторами и другими электрооборудованием.

Технические данные.

  1. грузоподъемность лебедки………………………G1=400кН
  2. вес грузозахватного устройства…………………G0=15кН
  3. диаметр барабана………………………………….Dδ=0.55м
  4. скорость подъема и спуска груза…………………VH=0.25м/с
  5. ускорение/замедление при работе с грузом………а1=0.25м/с2
  6. ускорение/замедление при работе с грузом………а0=0.3м/с2
  7. кратность полиспаста……………………………….кп=7
  8. передаточное число редуктора……………………..iр=8.32
  9. ПВ механизма………………………………………..ПВ=46%
  10. Длительность цикла…………………………………tц=600с
  11. КПД редуктора………………………………………..ηр=0.85
  12. КПД полиспаста………………………………………..ηп=0.98
  13. КПД барабана…………………………………………..ηб=0.95
  14. высота подъема……………………………………….Н=12м

1-электродвигатель;

2-редуктор;

3- барабан;

4-полиспаст;

5-тормоз;

6-соединительная муфта.

                                                     Рис1. кинематическая схема механизма подъема

1.Определение времени пуска, торможения и время установившегося   движения электродвигателя

время пуска(торможения) двигателя с грузом:

время пуска(торможения) двигателя без груза:

средняя скорость передвижения груза (захватного приспособления) за время пуска и  торможения:

путь, пройденный грузом (захватным приспособлением) за время пуска и торможения:

путь, приходящийся на движение груза (захватного приспособления) при установившейся скорости:

время подъема груза (захватного приспособления) с установившейся скорости:

2. Определение моментов статической нагрузки

вес груза и грузозахватного устройства при поднятии и опускании груза, кН;

                                           G=G0+G1=15+350=365Кн

Момент статической нагрузки при движении с грузом и без груза (для случаев подъема и спуска):

=-вес грузозахватного устройства при поднятии и опускании крюка, кН;

передаточное число редуктора-iр

кратность полиспаста - кп

КПД  передачи – ηпер

ηпер= ηрηпηб ;где ηр=0.85,ηп=0.98,ηб=0.95

ηпер= 0.85*0.98*0.95=0.791

подъем с грузом

спуск с грузом

определяем ηпер для моментов статической нагрузки  и  при поднятии и опускании грузозахватного устройства. Для этого необходимо определить η равной отклонению:

из графика в  учебнике «Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов». Энергия, 1980 определяем ηпер=0.4

                    подъем грузозахватного устройства:

3. Предварительный выбор мощности и типа электродвигателя

полное время подъема (опускания) с грузом:

                                   t1=tП1+ty1+tT1=0.857+22.47+0.857=24.19c

                                   t2=tП2+ty2+tT2=0.857+22.47+0.857=24.19c

полное время подъема (опускания) без груза:

                                  t3=tП3+ty3+tT3=0.75+22.583+0.75=24.083c

                                   t4=tП4+ty4+tT4=0.75+22.583+0.75=24.083c

суммарное время работы:

                 ∑t=t1+t2+t3+t4=24.19+24.19+22.083+22.083=96.548c

определяем статический, среднеквадратичный (эквивалентный) момент:

предварительный выбор мощности двигателя, как правило, производится по среднеквадратичному (эквивалентного) моменту, с учетом коэффициента запаса КЗ, который учитывает неизвестную на этапе предварительных расчетов динамическую составляющую нагрузки.

КЗ=(1.1-1.5) принимаем КЗ=1.4

действительная продолжительность включения:

Требуемая номинальная скорость двигателя:

эквивалентная расчетная мощность двигателя:

пересчитанная на стандартную продолжительность включения мощность:

Номинальная мощность двигателя (РН) определяется из условия

РН Рэкврас

По расчетной скорости вращения и номинальной мощности с учетом принятой системы электропривода выбирается двигатель марки4МТН280L10

Техническая характеристика:

Обмоточные данные  электродвигателя:

Обмотка статора:

Обмотка ротора

Расчетные данные

Для дальнейшего расчета приведем скорость механизма к скорости двигателя. Это необходимо т.к. требуемая (расчетная) скорость отличается от номинальной скорости электродвигателя:

подъем с грузом:

спуск с грузом

подъем грузозахватного устройства:

спуск грузозахватного устройства:

определяем статический, среднеквадратичный (эквивалентный) момент:

КЗ=(1.1-1.5) принимаем КЗ=1.4

эквивалентная расчетная мощность двигателя:

пересчитанная на стандартную продолжительность включения мощность:

Номинальная мощность двигателя (РН) определяется из условия

РН Рэкврас

75 72.74

оставляем раннее выбранный двигатель4МТН280L10,т.к. он удовлетворяет требуемым условиям.

4. Уточненный выбор мощности электродвигателя.

Следующим этапом расчета является проверка выбранного электродвигателя по условию нагрева и перегрузки. Для этого необходимо рассчитать предварительно и построить нагрузочную диаграмму привода.

Динамический момент зависит от момента приводаJΣ и его ускорения (а1, а0).

где  угловое ускорение, 1/с2

-суммарный приведенный момент инерции для нагруженного механизма, кг*м2

-момент инерции вращающихся передач.

Масса поступательно движущихся частей:

радиус приведения кинематической цепи между двигателем и испытательным механизмом:

момент инерции вращающихся передач, соединительных муфт и тормозных шкивов привода механизма подъема:

динамические моменты:

момент сопротивления двигателя при пуске с грузом:

момент двигателя при торможении с грузом:

момент  двигателя при пуске без грузом:

момент двигателя при торможении без грузом:

По рассчитанным моментам строим нагрузочную диаграмму электропривода.

Эквивалентный момент двигателя при ПВрасч=32.6%

где α=0.75- коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения при пуске и торможении (для двигателей с самовентиляцией).

Приведем эквивалентный момент двигателя к стандартной ПВ=40%

угловая синхронная скорость:

номинальный момент предварительно выбранного двигателя:

коэффициент трансформации от статора к ротору:

сопротивление фазы обмоток ротора:

5. Проверка двигателя.

Проверка двигателя по нагреву осуществляется из условия:

-двигатель4МТН280L10проходит по нагреву.

Проверка двигателя по нагрузке осуществляется из условия:

-двигатель4МТН280L10проходит по нагрузке.

нагрузочная диаграмма электропривода

характеризует зависимость вращающего момента, тока или мощности, от времени. Она является основной характеристикой, описывающей поведение двигателя4МТН280L10в заданном технологическом режиме работы механизма. Она учитывает статические и динамические нагрузки, преодолеваемые электроприводом в течение цикла работы.

6.расчет и построение статических естественных механических характеристик электродвигателя для различных режимов его работы.

двигательный режим:

Критическое скольжение:

Критический момент:

рекуперативный режим торможения

режим торможения противовключения.

7. Расчет пусковых и тормозных резисторов электродвигателя.

масштаб:

сопротивление пускового реостата:

суммарное сопротивление ротора:

где=1.1.

сопротивление противовключения:

8. Расчет переходных процессов.

Основными задачами переходного процесса пуска двигателя являются определение времени пуска и нахождения зависимостей скорости, тока и момента от времени ω=f(t),Ia=f(t), M=f(t). Расчет переходных процессов в электроприводах с нелинейной механической характеристикой АД производится графоаналитическим методом.

Постоянная времени на каждой ступени:

где ωi-находим из пусковой диаграммы двигателя.

время переходного процесса на каждой ступени:

начальную и установившуюся скорость вращения можно определить с помощью пусковой диаграммы двигателя.

На 2-й и последующих характеристиках:

Первый этап пуска:

Второй этап пуска:

Третий этап пуска:

Четвертый этап пуска:

Пятый этап пуска:

Шестой этап пуска:

для построения  характеристик ω=f(t) иM=f(t) необходимо рассчитать промежуточные точки М  и ω для различных моментов времениt.

IЭТАП

IIЭТАП

IIIЭТАП

IVЭТАП

VЭТАП

VIЭТАП

По данным расчета построим графики зависимости ω=f(t) и М=f(t).

Расчет токов переходного процесса производится для каждого этапа.

ωi находим из пусковой диаграммы двигателя.

Первый этап:

Второй этап:

Третий этап:

Четвертый этап:

Пятый этап:

Шестой этап:

расчет промежуточных значений зависимости=f(t)приведены в таблице:

IЭТАП

II ЭТАП

IIIЭТАП

IVЭТАП

V ЭТАП

VI ЭТАП

9.Выбор электрической схемы электропривода и ее элементов.

Выбираем схему электропривода МКП-АДФ, крановой магнитной котроллер типа ТСА.

Выбор командоконтроллера:

Командоконтроллер типа ККП 1206;

Число рабочих положений 4-0-4;

Тип магнитного контроллера (панели)ТСА;

Номинальное напряжение-UH=440В;

Ток продолжительного режима –IH=16А

Механическая износостойкость –5*106циклов;

электрическая износостойкость –1.5*106циклов;

частота включения в час-600;

усилие на рукоятке при переключении – 30Н;

масса командоконтроллера –9кг.

Выбор реле времени.

Реле типа РЭВ811-РЭВ818, предназначено для работы в схемах –контроль времени пуска и торможения

Диапазон выдержки времени – 0.4-3.8с;

Диапазон параметров срабатывания- 60% номинального;

Механическая износостойкость –10*106циклов.

Выбор концевых выключателей.

Концевой выключатель тип ВУ-250 (шпиндельный привод от вала барабана, вал барабана связан с валом выключателя).

Выбор тормоза.

Определяем расчетный тормозной момент по выражению

ηпер= ηрηпηб    при МСТ1=0,79

КЗ1,5

Тип тормоза –ТКЛ 500

Диаметр шкива-500мм

Отход колодок- 1,5мм

Тормозной момент-2000Н*м

Электрогидравлический толкатель-ТЭ-50

Усилие подъема-850Нм

Мощность двигателя-0,2кВт

Ток двигателя при 380В-0,7А

Выбор диодов.

UЛ=380В

UФ=220В

Ud=0.9* UФ=0.9*220=198B

UОБР.МАХ=1.57*UН=1,57*220=345В

Выбираем диод типа ВК-2-10;

Номинальный ток 10А

Номинальное обратное напряжение 400В

Выбор контактора в цепи ротора.

Выбираем контактор переменного тока КТП-6013  сIном=250А.

Допустимый ток

- номинальный ток контроллера при ПВ =100%

Необходимо выполнение условияIПУСКРОТ<IДОП

250 <431,9

Выбор контактора в цепи статора.

Выбираем контактор переменного тока КТП-6013  сIном=400А.

Допустимый ток

пусковой ток статора

Необходимо выполнение условияIПУСКСТ<IДОП

250 <691

выбор защитной панели

выбираем панель ПЗБК- 400    с контактором переменного тока.

Номинальный ток ввода при ПВ =100% -Iн=400А

Максимальный коммутационный ток-1600А

Максимальное реле тока РЭО 401

10. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ ЭЛЕТРОПРИВОДА.

Подготовка к двигателя к пуску осуществляется в подаче напряжения в силовую цепь и замыканием контактов в цепи управления. Пуск осуществляется в функции времени с помощью реле времени, включенных через вентиль. Управлением крановым электроприводом механизма подъема с АД с фазным ротором осуществляется при помощи магнитного контроллера типа ТСА. К числу таких особенностей относятся: несимме6тричная относительно нулевого положения диаграмма замыкания контактов командоконтроллера, обеспечивающая при подъеме и спуске грузов различные механические характеристики электропривода в соответствии  с несимметричным характером нагрузок подъемных лебедок; использование режима однофазного включения двигателя для улучшения условий регулирования скорости при спуске; отсутствие на панели аппаратов защиты и блокировок безопасности.

Необходимые защиты и блокировки осуществляются с помощью защитной панели типа ПЗКБ, общей для всех электроприводов крана. Нулевой контактSA1 командоконтроллера КК используется в схеме защитной панели для нулевой блокировки, а контактыSA2 иSA8 обеспечивают избирательное действие конечных выключателейSQ ограничивающих ход механизма. Конечная защита здесь непосредственно снимает напряжение с грузозахватывающего устройства контакт конечного выключателяSQ  размыкается и отключает все цепи управления двигателем подъема. Вновь напряжение может быть подано только при установки командоконтроллера в положение 4 (спуск). В этом положении контактSA8 шунтирует разомкнутый контакт выключателяSQ.

В положение 0 командоконтроллера получает питание диодный мостVD1-VD4 и реле КТ2,КТ3включены. При установке командоконтроллера в положение 1 (подъем) включаются контакторы КММ, КМ, КМ1В, на статор двигателя подается напряжение и одновременно включением электромагнита тормоза УВ освобождается тормозной шкив. При включении контактор КМ замыкающим вспомогательным контактом через замкнувшийся контакт КММ включает релеКТ1. одновременно с включением КМ1В происходит включение контактора КМ10,  который главными контактами замыкает первую ступень пускового реостата,  который находится в цепи ротора АД (сопротивление противовключения). Когда командоконтроллер переключается из положения 1 в положение 2 (подъем) срабатывает контактор КМ1 и вторая ступень пускового реостата шунтируется. При переключении в положение 3 (подъем) срабатывает контактор КМ2 и третья ступень пускового реостата шунтируется. Контакт КМ2 размыкается в цепи реле времени КТ2, которое запускается, после чего замыкает свой контакт в цепи контактора КМ3.

  При переключении командоконтроллера в положение 4, срабатывает контактор КМ3, замыкая главными контактами четвертую ступень пускового реостата и размыкает контакт в цепи реле времени КТ1, которое начинает отчет времени, после чего замыкает свой контакт в цепи контактора КМ4, который шунтирует пятую ступень пускового реостата и размыкает контакт в цепи реле времени КТ3. Реле времени КТ3 после некоторого интервала замкнет свой контакт в цепи контактора, который шунтирует все сопротивления в цепи ротора АД и двигатель начинает работать на заданной механической характеристике.

Установка командоконтроллера из положения 0 в положение 1 и затем в положение 2 (спуск) не вызывает срабатывания каких – либо аппаратов, привод остается отключенным и заторможенным. В положении 3 замыкается контактSA7, срабатывает контактор однофазного включения КМ0  и включает своими вспомогательным контактом реле времени КТ1, которое после этого остается включенным в любом положение Спуск. Реле времени КТ1 включает контактор КМ; тормозной шкив освобождается колодками тормоза. Контактор КМ0 своими контактами включает двигатель по схеме однофазного питания статора.

При однофазном включении двигатель может работать в тормозном режиме с характеристикой, подобной динамического торможения.

 При переводе командоконтроллера из положения 3 в 2 (спуск) контактор КМ0 отключается, а катушка контактора КМ1В получает питание через контакты КТ1,КМ1,КМ2, КМ2В, контактор КММ включается и статор двигателя подключается к сети в направлении подъема. Так как контактор КМ1 отпадает, а контактор КМ10 отключен, в роторную цепь вводится все добавочное сопротивление (тормозной спуск средних грузов  в режиме противовключения).

  Перевод рукоятки в положение 1 (спуск) вызывает срабатывание контактора КМ10 (тормозной спуск тяжелых грузов).

  Если из положения 3 к5омандоконтроллер перевести в положение 4 (спуск), включается контакторы КМ2В и КММ и подключают статор двигателя к сети в направлении Спуск, обеспечивая силовой спуск крюка и тормозной сверхсинхронный спуск грузов.

 Посредством  контакторов КМ1В и КМ2В  двигатель включается на «подъем» или «спуск» , режим однофазного включения выполняется контактором КМ0.

         ЛИТЕРАТУРА

  1. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. “Крановой электропривод”, Москва,Энергоатомиздат,1988.
  2. М.М.Соколов “Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов”, Москва, Энергия, 1976.
  3. Справочник по автоматизированному электроприводу под ред.

     В.А. Елисеева и А.В.Шинянского, Москва,Энергоатомиздат,1983.

  1. А.И.Мирошник “Автоматизированный электропривод”, МУ,

    ОмПИ, Омск,1987.

  1. В.И Ключев, В.М. Терехов ‘электропривод и автоматизация                                                              общепромышленных механизмов’, Москва, Энергия, 1980.

Министерство образования Российской Федерации

Омский государственный Технический Университет

Кафедра Электрической техники

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине:

«Автоматизированный электропривод»

вариант -36

Выполнила студентка гр. ЭЭ-420:

    Тишакова Н.А.

Руководитель проекта: Мирошник А.И.

                                               Омск 2004г.