Проектирование электропривода крана.

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение………………………………………………………………………………………………………….…3

1)Исходные данные……………………………………………………………………………………………4

2)Определение моментов электродвигателя……………………………………………………5

3)Определение времени цикла, пуска и остановки электродвигателя……….….6

4)Построение нагрузочной диаграммы механизма…………………………………………7

5)Проверка выбранного двигателя по нагреву……..………………………………………..10

6)Проверка выбранного двигателя на нагрузочную способность……..………….11

7)Выбор схемы электропривода для заданного механизма……………………….…12

 8)Построение механической характеристики ……………………………………………….17

 9)Выбор преобразователя частоты……………………………….……………………………..…20

10)Заключение………………………………………………………………………………………………….29

11)Список литературы……………………………………………………………………………………...30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное  для преобразования электрической  энергии в механическую энергию  вращательного, либо поступательного  движения и включающее электромеханический  преобразователь (двигатель) и устройство управления двигателем.

В общем случае электропривод  включает преобразователь П, электромеханический  преобразователь (электродвигатель) ЭМП, рабочий механизм РМ, устройство обратной связи УОС, суммирующий узел СУ. Преобразователь, устройство обратной связи и суммирующий узел образуют устройство управления. В зависимости от типа электропривода в устройство управления могут входить и другие элементы управления.

 Преобразователь  П предназначен для преобразования  напряжения сети U_сети в напряжение U_пр другой частоты и величины, напряжение той же частоты и переменной величины, постоянное напряжение, изменяющееся по величине, и др. Это напряжение подается на ЭМП, который, развивая на валу вращающий момент М, непосредственно или через передаточное устройство приводит в движение рабочий механизм РМ с моментом сопротивления Мс.Устройство обратной связи служит для контроля, измерения и последующего учета ЭП регулируемой величины.

Суммирующий узел осуществляет функцию суммирования задающего  напряжения U_зад и напряжения обратной связи по частоте вращения или иной величине U_ос. Результирующее напряжение управления U_рез, равное разности между задающим напряжением и напряжением обратной связи, определяют выходные параметры преобразователя и, следовательно, скорость вращения двигателя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1)Исходные  данные. 

Согласно условию, Р_НОМ=5.5кВт , выбираем электродвигатель с фазным ротором марки 4MTF132L6, технические характеристики которого (для ПВ_Д=40%)  приведены в таблице 1. 

      Таблица 1

 

Продолжение таблицы 1: 

Таблица 1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2)Определение  моментов электродвигателя. 

2.1)Определяем номинальный момент электродвигателя: 

M_ном=

, 

где номинальная частота вращения вала электродвигателя: 

W_ном=

где   

-  принятое    значение    частоты    вала    ротора

электродвигателя (

=915 мин^-1). 

W_ном= =95,81/с.

Подставляем численные  значения:

M_ном= =58 н*м 

2.2)По данным таблицы 2 определяем значение максимального, пускового и минимального моментов:

M_max=2,4*Мн=2,4*58=139,2 н*м;

M_п=1,5*Мн=1,5*58=87 н*м;

M_min=1,1*Мн=1,1*58=63,1 н*м. 

2.3)Вращающий момент вала электродвигателя определяем по формуле: 

М_пср=

 

Подставляем численные  значения:

М_пср= =86,8н*м. 
 
 
 
 

2.4)Определяем момент инерции механической системы, приводимый к валу электродвигателя, по формуле: 

J=J_н+J_дв                   

где Jн-момент инерции механизма;Jдв-момент инерции электродвигателя.

J=4,1+0,233=4,333 кг*м²

3)Определение  времени цикла,пуска и остановки  электродвигателя.

Определяем  время работы цикла:

t_ц=

где N – количество циклов работы механизма, 1/час. 

t_ц = 3600/12=300 c

 
 

Время работы за один цикл определяется по формуле: 

t_p=t_ц-t_o  

     где t₍₎ - время паузы за один цикл, с. 

t_р =300-180 = 120с 

Расчетное      значение      относительной      продолжительности      включения определяем по формуле:

ПВ= *100% 

 

Подставляем численные  значения:

ПВ= *100%=40%.

Время пуска электропривода (t_п) определяем, допуская  постоянство пускового момента (M=M_п=const) в течение времени пуска из неподвижного состояния(Ω_н= 0)  до номинальной скорости (Ω_k = Ω_ном):  

t_п=

*Wном   

Подставляем численные  значения:

t_п= *95,81=22 с

Время остановки двигателя после его отключения (М=0) на скорости Ω при отсутствии тормозных устройств называется временем выбега электропривода и определяем по формуле: 

                                                   

Подставляем численные значения:

  =6,1 с 

4)Построение нагрузочной диаграммы механизма. 

В основе построения диаграммы лежит циклограмма, которая устанавливает зависимость момента статической нагрузки от времени Мс(t).

Статический момент M_c является суммарным моментом сил сопротивления всех звеньев механизма,  приведённых к валу электродвигателя:

,     

где    М_ci  - момент сопротивления i-го звена, приведённый к валу ротора. 

Затем производим построения диаграммы скорости  Ω(t) по определенным значениям времени пуска t_п, времени выбега t_в и время паузы t₀ между циклами работы.

Далее, рассчитываем и строим график динамического момента  М_дин(t) в соответствии с выражением : 

, 

Подставляем численные  значения и находим момент динамической нагрузки для каждого периода  работы электродвигателя:

При пуске электродвигателя: 

М_дин1=J =4,333* =18,8 н*м;

При установившемся режиме: 

М_дин2=0;  

При торможении: 

М_дин3=J =-4,333* =-68 н*м.

Суммируя алгебраически  Мс(t) и М_дин(t) определяем момент на валу электродвигателя М(t): 

.              

М₁=68+18,8=86,8 н*м;

М₂=68+0=68 н*м;

М₃=68-68=0 н*м; 

Диаграмму мощности Р(t) получаем путем перемножения момента двигателя М(t) на скорость двигателя Ω(t): 

P=MW 

P_пср=86,8*95,81=8316,3 Вт;

P_с=68*95,81=6515 Вт;

Р₃=0*95,81=0. 

По произведенным  расчетам выполняем построение нагрузочных  диаграмм:

   Мс,н*м 

          68

                                          t_p                                 t₀

             

                                     t_ц 

      W, 1/с

          58 
 

             

          t_п22                    t_в 

    М_д,н*м 

       18,8 

                           

 

         -68

     М,н*м

       86,8 

         68 
 

             0

        P,Вт

8316,3 

   6515 

          t

Рис. 1. Нагрузочные  диаграммы

 
 
 
 

5)Проверка выбранного двигателя по нагреву. 

     Проверяем выбранный двигатель по нагреву: 

     

 

По известным из нагрузочных диаграмм переменным мощностям P(t) определяем эквивалентную мощность: 

    

,   

где для крановых электродвигателей α=0,67;

 

=tр-(tп+tв)=120-(22+6.1)=91,9c