Электропривод механизма подъема мостового крана по системе ПЧ-АД

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра

 “Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов”

Дисциплина «Теория электропривода»

Группа 107620

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 на тему

“Электропривод механизма подъема мостового крана по системе ПЧ-АД”

Выполнил: Цуприк П.Е.

Руководитель: Фираго Б. И.

2003

СОДЕРЖАНИЕ

1 Описание работы механизма …..……….…………………………………...4

   2 Расчет статической мощности и времени выполнения

технологических операций за цикл ……… ……………………………………5

3 Построение скоростной и нагрузочной диаграмм механизма и предварительный выбор мощности ЭД .............……...... ……………….…….6

   4 Выбор типа ЭД и расчёт оптимального передаточного числа

редуктора………….………………………………………………………………8

5 Расчёт и построение упрощённой скоростной и нагрузочной диаграмм ЭП за цикл работы ……………………………………………..…….9

6 Предварительная проверка ЭД по нагреву и перегрузочной способности…………………..………………………………………………….12

7 Расчёт и построение естественной механической и электромеханической характеристик ЭД……………. ……………………….13

8 Расчет  искусственных механических характеристик, обеспечивающих выполнение технологических операций…………………..17

9 Выбор преобразователя …………………………………………………….21

10 Расчет переходных процессов за цикл работы и построение кривых w(t), M(t), I(t), ΔP(t)…………………………………………………….22

11 Расчёт расхода электрической энергии за цикл, потерь за цикл и циклового к. п. д ………………………………………………………….….52

12 Окончательная проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности ……………………………………………………………………..59

Заключение…………………………………………………………… ……60

Литература………………………………………………………   ………...61

1.  ОПИСАНИЕ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА.

В соответствии с заданием по курсовому проекту необходимо произвести расчёт электропривода подъема мостового крана по системе ПЧ-АД.

Исходные данные к проекту:

-  Номинальная грузоподъемность крана

-  Масса крюка ;

-  Высота подъема ;

-  Номинальная скорость подъема

-  Посадочная скорость

-  Диаметр барабана

-  Кратность полиспаста

-  Номинальный  к. п. д. передачи

-  Время цикла

Цикл работы:

1)  опускание крюка с высоты 12 м,

2)  загрузка,

3)  подъем номинального груза на высоту 12 м,

4)  перемещение груза,

5)  опускание номинального груза,

6)  разгрузка,

7)  подъем крюка,

8)  перемещение в исходное положение.

2.РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ.

1)  Статическая мощность при подъеме номинального груза:

2)  Статическая мощность при опускании номинального груза:

3)  Статическая мощность при подъеме крюка:

где

где

4)  Статическая мощность при опускании крюка:

5)  Время работы:

Продолжительность работы двигателя за время цикла

     где t_п.г и t_оп.г  - время подъема и опускания груза, с

            t_п.к и t_оп.к - время подъема и опускания крюка, с

   Так как двигатель работает на номинальной скорости, то примем, что:

;

   Находим время простоя:

t₀₁ =t₀₂ =50с – время разгрузки и загрузки;

t₀₃ =t₀₄ =54с – время перемещения.

3. ПОСТРОЕНИЕ СКОРОСТНОЙ  И НАГРУЗОЧНОЙ  ДИАГРАММ МЕХАНИЗМА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

Скоростная и нагрузочная диаграммы механизма представлены на рисунках 3.1 и 3.2 соответственно.

Рисунок 3.1. Скоростная диаграмма механизма.

Рисунок 3.2. Нагрузочная диаграмма механизма.

Мощность ЭД предварительно рассчитывается исходя из статической нагрузки механизма и режима работы электропривода.

При t_ц=400=6.6мин<10мин – повторно-кратковременный режим работы.

Определяем продолжительность включения ПВ,%:

Эквивалентная статическая мощность за время работы:

Приведем эквивалентную статическую мощность при данном ПВ=48% к эквивалентной статической мощности при стандартном :

Номинальная мощность двигателя для повторно-кратковременного режима при данном  :

 , где  - коэффициент запаса по мощности, обычно =1.08-1.36.

Выбираем по каталогу двигатель с номинальной мощностью  22 кВт .

4. ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНОГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА.

По расчетным данным выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. По каталогу выбираем двигатель при условии, что :

Таблица 4.1.  Параметры  выбранного двигателя.

Расчетные данные двигателя:

;

Синхронная частота вращения:

Передаточное число редуктора:

   Номинальная скорость двигателя рассчитывается по формуле:

   Номинальный момент двигателя:

5. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ УПРОЩЕННОЙ СКОРОСТНОЙ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ.

Находим радиус приведения:

Находим допустимое угловое ускорение:

Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя:

, где J_б - момент инерции барабана: примем

Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя при подъеме(опускании) номинального груза:

,

Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя при подъеме(опускании) крюка:

,

Примем, что на всех этапах переходного процесса ускорение постоянно.

Определим время разгона(торможения) при подъеме(опускании) крюка t_п.т.к,с и груза t_п.т.г,с:

,

Динамический момент при подъеме (опускании) номинального груза:

,

Динамический момент при подъеме (опускании) пустого крюка:

,

Допустимое ускорение имеет знак «плюс» при пуске и знак «минус» при торможении.

Определим статические моменты при подъеме и опускании крюка и груза:

;    

 ;      

Электромагнитный момент при опускании крюка:

- пуск:

;

;

- установившийся режим:  

;

;

- торможение:

;

;

- загрузка:

;

;

Электромагнитный момент при подъеме номинального груза:

- пуск:

;

;

- установившийся режим:

;

;

- торможение:

;

;

- перемещение:

;

;

Электромагнитный момент при опускании номинального груза:

- пуск:

;

;

- установившийся режим:

;

;

- торможение:

;

;

- разгрузка:

;

;

Электромагнитный момент при подъеме крюка:

- пуск:

; ;

- установившийся режим:

;

;

- торможение:

;

;

-перемещение в исходное положение:

;

;

Упрощенные скоростная и нагрузочная диаграммы представлены на рисунках 5.1 и 5.2 соответственно.

Рисунок 5.1. Упрощенная скоростная диаграмма ЭП.

Рисунок 5.2. Упрощенная нагрузочная диаграмма ЭП.

6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ.

   Проверка двигателя по нагреву производим методом эквивалентного момента. Условием правильного выбора двигателя по нагреву будет:

   Находим эквивалентный момент:

;

Приведем эквивалентный момент при данном ПВ=48% к эквивалентному моменту при стандартном :

;

Двигатель будет удовлетворять условиям нагрева, если

;

Условие по нагреву выполнено.

По приближенной нагрузочной диаграмме проверяем двигатель по перегрузочной способности.

;   ;

;

Двигатель по перегрузочной способности проходит.

7.РАЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

   Относительные параметры двигателя:

;

Находим полное сопротивление короткого замыкания:

 Ом;

Приведенное активное сопротивление фазы ротора:

, где ;

Активное сопротивление фазы статора при :

;

Индуктивные сопротивления рассеяния статора и ротора примерно равны:

;

;

Приведенное индуктивное сопротивление короткого замыкания:

, где     ;

Определяем критическое скольжение двигателя:

;

Естественная механическая характеристика рассчитывается при помощи