Електропривід вантажопідйомної лебідки мостового крану

– поточне і критичне ковзання;

- коефіцієнт, що дорівнює відношенню (- активний опір фази статора, – приведений до статора сумарний активний опір фази роторного кола).

Параметри та розраховуються за каталожними даними двигуна.

– приведений до статору активний опір

x₂^’ – приведений до статору індуктивний опір ротору

Розрахунок уточнених механічних та швидкісних характеристик проведемо за допомогою програмного пакету «Matlab» (рисунок 1.7, рисунок 1.8)

Побудова швидкісних характеристик для усіх режимів роботи двигуна (окрім динамічного гальмування):

де – струм ротора;

– синхронна швидкість обертання двигуна;

– момент при поточному ковзанні S.

Швидкісні характеристики представлені на рисунку 1.8.

Розрахунок статичних характеристик при динамічному гальмуванні та їх побудова виконується за допомогою пакету «КОМПАС»

Встановимо значення критичного моменту двигуна:

Визначимо діюче значення змінного струму фази статора, еквівалентного за намагнічуючою силою постійному струму збудження двигуна:

де

Графіки динамічного гальмування представлені: швидкісної на рисунку 1.8 та механічної на рисунку 1.7.

Рисунок 1.7 – Уточнені механічні характеристики двигуна при підійманні та опусканні вантажу.

Рисунок 1.8 – Уточнені швидкісні характеристики двигуна при підійманні та опусканні вантажу.

1.5 Розрахунок перехідних процесів та побудова навантажувальної діаграми двигуна

Розрахунок перехідних процесів

Для перевірки попередньо обраного двигуна за умов нагріву необхідно побудувати тахограму і навантажувальну діаграму двигуна з урахуванням перехідних процесів в усіх його режимах.

Електромеханічну сталу часу приводу при роботі на характеристиках 6… 11, 16 (див. рисунок 1.5):

де – ковзання двигуна при номінальному моменті

При роботі на характеристиках 1…4 (див. рисунок 1.4), 5, 14, 16 (див. рисунок 1.5):

,

де М_к.з - момент короткого замикання двигуна.

Результати розрахунку постійних електромеханічних часу зведемо у табл. 1.3.

Тривалість перехідного процесу на пусковій чи гальмовій механічній характеристиці:

,

де – абсолютні значення початкового і кінцевого (в точці переходу двигуна на іншу характеристику) моменту двигуна.

Знак «–» у формулі відповідає дії моменту М двигуна і моменту опору зустрічно один одному, знак «+» – згідно один одному.

Результати розрахунку тривалості перехідних процесів в табл. 1.3.

Таблиця 1.4 – Електромеханічні постійні часу привода

Таблиця 1.5 – Розрахунок тривалості перехідних процесів

Розрахуємо початкові та кінечні значення струму І₂, для цього знайдемо константу:

B·c

за допомогою цієї константи можливо розрахувати струму:

Розрахунок перехідних процесів зведено в табл. 1.5.

Таблиця 1.5 – Перехідні процеси

1.6 Перевірка двигуна за нагрівом та перевантажувальною здібності

Оскільки на робочих ділянках механічних характеристик струм ротора практично пропорційний моменту, перевірку за нагрівом попередньо обраного двигуна можна проводити методом еквівалентного моменту.

За уточненою, із урахуванням перехідних процесів, навантажувальною діаграмою двигуна визначимо фактичне значення тривалості включення:

де – тривалість перехідного процесу на окремій механічній характеристиці (унаслідок увігнутості кривих величина декілька перевищує тривалість перехідного процесу);

Номінальні можливі втрати:

Загальні номінальні втрати в двигуні:

Коефіцієнт розподілу втрат в двигуні:

де

Допустимий за нагрівом момент двигуна:

Еквівалентний за сумарний час включення двигуна момент:

де - еквівалентний за нагрівом момент в перехідному режимі,

- момент, що розвиває двигун на ділянці статичного навантаження тривалістю .

Результати розрахунку еквівалентного за нагрівом моменту зведено в табл. 1.6.

Таблиця 1.6 – Розрахунок еквівалентного за нагрівом моменту.

Еквівалентний за сумарний час включення двигуна момент:

Оцінка теплового стану двигуна зробимо шляхом порівняння:

Двигун проходить за нагрівом (не перегрівається)

Перевірка двигуна за умовою допустимого механічного перевантаження проводиться шляхом порівняння найбільшого фактичного і максимального моментів:

Двигун за перевантажувальною здатністю проходить.

1.7 Тепловий розрахунок та вибір опорів, побудова схем з’єднання стандартних ящиків опорів

Еквівалентний за нагрівом струм резисторів на ділянках перехідних процесів в різних режимах роботи:

Результати розрахунків зводимо в таблицю 1.7.

Таблиця 1.7 – Розрахунок еквівалентного за нагрівом струму.

Опори, які використовуються при різних режимах роботи на ведені у табл.

Таблиця 1.8 – Опори ротора штучних характеристик двигуна

Опори секцій, використовуючи які отримають необхідні опори при різних режимах роботи та опори секцій перераховані на холодний опір.

Еквівалентний по теплоті струм за час знаходження резистора під струмом:

Відносна тривалість включення:

де – сумарний час перебування резистора під струмом у межах тривалості циклу.

Еквівалентний за теплотою тривало діючий струм:

із каталога-довідника [2] попередньо вибирається стандартний ящик резисторів з тривало допустимим струмом та значення сталої часу нагріву Т ящика. Для знайдених значень сталої Т обчислюються відносини

Вибраний ящик проходить за перевищеннями температури, якщо:

.

Складені схеми з'єднань резисторів – рисунок 1.10.

Результати вибору резисторів представляю в вигляді таблиці 1.8.

Таблиця 1.8 – Вибір ящиків опорів

Рисунок 1.10 – Схеми з’єднань резисторів секцій

Таблиця 1.9 – Вибір резисторів секцій

1.8 Розрахунок споживаної електроенергії за цикл роботи електропривода

Споживана електроенергія за цикл роботи визначається за виразом

кВт·рік,

де – синхронна швидкість обертання двигуна, ;

– середній момент двигуна на ділянці навантаження Н·м;

– тривалість і -ї ділянки, с.

Питома споживана електроенергія (на одну тону корисного вантажу) за цикл

'

де G – вантажопідйомність лебідки, кН.

2 Електропривід постійного струму за системою перетворювач-двигун

2.1 Розрахунок та побудова залежностей швидкості обертання та струму якоря двигуна від часу

Рисунок 2.1 – Принципова електрична схема системи Г-Д.

Вихідні дані:

Двигун постійного струму незалежного збудження типа П22

U_н=220 В, , кВт, об/хв.,А, Ом, Ом, N=3240, 2а=6, , Ф= Вб, А, J=0,052

Струм короткого замикання:

де - номінальне значення ЕРС генератора.

- сумарний опір якірного кола, який дорівнює подвійному сумарному опору обмотки якоря і додаткових полюсів двигуна при температурі 80 °С.

Індуктивність обмотки збудження:

де 2 р – число полюсів, знайдено як:

– число витків одного полюса;

– коефіцієнт розсіювання полюсів, =1,2;

Ф – корисний магнітний потік одного полюса, Вб;

- струм обмотки збудження, А.

Похідна визначається з кривої намагнічування (рисунок 2.1, [1]):

Підставивши отримані значення в формулу індуктивності обмотки збудження отримаємо:

Розрахункове значення індуктивності приймаємо:

Електромагнітна стала часу:

Час запізнювання:

де – статичний струм, що відповідає моменту .

Значення являє собою тривалість першого інтервалу. У другому інтервалі відбувається розгін двигуна. Якщо відлік часу знову почати з , то залежності і можна розрахувати за виразами:

де – статична швидкість обертання двигуна, що відповідає номінальному ЕРС генератора, - стала двигуна)

– електромеханічна стала часу електропривода,- момент інерції привода).

Максимальне значення струму якоря визначається за формулою:

Після початку руху привода максимум струму настає через час

де – швидкість ідеального холостого ходу двигуна

2.2 Оцінка можливості пуску електроприводу в одну ступінь

Кінцеві формули для та мають вид:

Побудову графіків перехідних процесів у системі Г-Д виконуємо за допомогою пакету «MathCad».

Оскільки , а максимальний струм перехідних процесів дорівнює , то можна зробити висновок, що пуск в одну ступінь можливий.

Висновки

У ході курсової роботи була спроектована система електроприводу для підйомної лебідки мостового крану (частина І) та був проведений розрахунок та побудова перехідних процесів двигуна у системі генератор-двигун (частина ІІ)

Під час проектування електропривода підйомної лебідки були розглянуті питання:

а) Побудова діаграми статичного навантаження та попередній вибір двигуна з довідника для даної системи електропривода;

б) Визначення режимів роботи двигуна для заданих технологічних умов;

в) Розрахунок і побудова статичних характеристик двигуна для різних режимів роботи двигуна;

г) Розрахунок опорів допоміжних резисторів;

д) Розрахунок та побудова перехідних процесів при роботі двигуна;

е) Побудова діаграми навантажень двигуна з врахуванням перехідних процесів;

є) Перевірка двигуна по нагріву та перевантажної здібності;

ж) Тепловий розрахунок та вибір резисторів, складання схеми з’єднання стандартних ящиків опорів.

з) Визначення витрат електроенергії за цикл роботи двигуна

Під час виконання другої частини проекту були розраховані та побудовані перехідні процеси двигуна при його пусканні, а також була проведена оцінка можливості його пуску у одну ступінь.

Список застосованої літератури

1. Методичні вказівки до виконання курсового проекту.

2. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: – Энергия, 1977. – 432 с

3. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. – М.: Энергоиздат, 1981. – 576 с.

4. Ключев В.И. Теория электропривода. – М.: Энергоатомиздат, 1985 – 560 с.