Расчет и построение графиков механических переходных процессов электропривода грузоподъёмной лебёдки. Разработка принципиальной электрической схемы управления электроприводом грузоподъёмной лебёдки

Министерство образования Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра: электропривода и автоматизации промышленных установок

Расчётно-графическое задание

Задача №1,2,3.

Вариант 50

Факультет: ЭМ

Группа: ЭМ – 34            

Студент: Баянов Р. И.

Преподаватель: Абакумов И.Д.                                         

Новосибирск, 2006 г.

Задача №1

Механизм подъёма перегрузочного крана (кинематическая схема изображена на рис. 1) приводится в движение асинхронным двигателем с фазным ротором.

При решении задания механическую систему электропривода принимаем одномассовой жёсткой: упругие деформации в кинематических звеньях привода не учитываются.

1. Привести моменты инерции движущихся инерционных масс привода к скорости вращения электродвигателя. Определить суммарный момент инерции расчётной эквивалентной механической системы привода. При этом принять суммарный момент инерции соединительных муфт и шестерни редуктора, вращающихся со скоростью двигателя w₁, равным , а суммарный момент инерции соединительных муфт и шестерни редуктора, вращающихся со скоростью механизма w₂, равными                  .

2. Определить приведённые к скорости вращения электродвигателя моменты статического сопротивления для двух режимов работы электродвигателя:

а) двигательный режим – при подъёме груза,

б) генераторный (тормозной) режим – при спуске груза.

При этом КПД механизма принять равными h_мех=0,9, а КПД редуктора h_р.=0,95.

3.  Построить естественные скоростную и механическую характеристики электродвигателя. Указать на них величину установившихся скоростей вращения двигателя при подъёме и спуске груза. Определить соответствующие линейные скорости подъёма и опускания груза.

4.  Построить пусковую диаграмму электродвигателя при питании его от сети с неизвестным напряжением, равным номинальному. Определить величину сопротивлений пусковых ступеней, число их n берётся из таблицы № 2, 3.

5.  Определить сопротивление и построить искусственную реостатную механическую характеристику электродвигателя, обеспечивающую в режиме противовключения при спуске груза скорость вращения, равную 0,2w_н.

6.  Определить скорость опускания груза, если электродвигатель будет работать на реостатной характеристике в режиме генераторного торможения с рекуперацией энергии в сеть с добавочным сопротивлением, рассчитанным в п.5.

7.   Определить сопротивление и построить механическую характеристику  динамического торможения, обеспечивающую при начальной скорости торможения, равной установившейся скорости подъёма (см. п.3), начальный тормозной момент, равный М_дт=–2М_н.

Технические данные электродвигателя:

Тип – 4МТF(H)-112LB6                                

Р_н=3,7 кВт;                               

  n_н=900 об/мин;                         

n_max=2200 об/мин;            

  M_max=88 Нм;                         

J_дв=0,045 кг×м²;  

U_н=380 В;

ПВ – 40%;     

Гц;

n=4;            

Статор:                                                                 Ротор:                                                                               

I_1н=11,2 А;                                                              Е_2н=190 В;

cos=0,79;                                                             I_2н=13,8 А;

I_1xx=7,7 А;                                                               r₂^*=0,462 Ом;

cos=0,125;                                                         x₂=3,2 Ом;

;                                                                =3,84;

r₁^*=1,55 Ом;

x₁=1,95 Ом;

* активные сопротивления приведено к t=20C⁰

Технические данные механизма подъема:

Д_б=0,2 м;

m_г=1000 кг;

=39,0;

J₆= J₇=70 кг×м²;

Н=16 м;

рис.1  Электропривод грузоподъёмной лебёдки.

Решение:

1.  Приведём моменты инерции движущихся инерционных масс привода к скорости вращения электродвигателя. Кинематическая схема электропривода показана на рис.1.

            Принимаем:

           J₁+ J₂+ J₃=0,1 J_дв=0,1×3,6=0,36 (кг×м²)            (1)

           J_Н+ J₅+ J₅=0,1 J₆=0,1×400=40 (кг×м²)              (2)

Моменты инерции масс, вращающихся со скоростью w_мех приводим к скорости вращения электродвигателя. На основе равенства кинетических энергий реальной и расчётной схем, а моменты инерции масс вращающихся со скоростью электродвигателя остаются без изменений.

                                          (3)

                                        (4)

где - момент инерции шестерни редуктора, вращающейся со скоростью рабочего органа (РО), который приводим к скорости вращения электродвигателя.

- запас кинетической энергии шестерни реальной схемы.

- запас кинетической энергии шестерни эквивалентной схемы.

Приравниваем и  :  =         (5)