close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

269. Автоматизированный электропривод

код для вставкиСкачать
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра автоматизации технологических процессов
Автоматизированный электропривод
Методические указания к курсовому проектированию
для студентов 4 курса специальности 220301 «Автоматизация технологических
процессов и производств (в строительстве)»
Воронеж – 2005
Составители Н. И. Булавин, В. И. Рышков
УДК 62-83:69(076)
ББК 31.291 я 81
Автоматизированный электропривод [Электронный ресурс]: метод. указания к
курсовому проектированию для студ. 4-го курса спец. 210200 / Воронеж. гос. арх.-строит.
ун-т; сост.: Н. И. Булавин, В. И. Рышков. – Воронеж, 2005. – 19 с.
Излагаются основные сведения по содержанию и оформлению курсового проекта.
Рассматривается методика выполнения проекта и даются рекомендации по расчету
мощности двигателей, пускорегулировочных сопротивлений, переходных процессов, а
также рекомендации по построению нагрузочных диаграмм. Даются типовые задания на
проектирование электроприводов крановых механизмов и конвейеров.
Предназначены для студентов 4 курса специальности 210200 «Автоматизация
технологических процессов и производств (в строительстве)».
Ил. 5. Табл. 5. Библиогр.: 12 назв.
Папка «АЭП». Файл АЭП.doc. Объем 512 Кб.
Операционная система Windows XP Professional. Текстовый редактор Microsoft
Word 2003.
Используется по решению редакционно-издательского
государственного архитектурно-строительного университета
Рецензент – Ю. В. Авдеев, к.т.н., доц.
2
совета Воронежского
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Целью курсового проекта является закрепление у студентов теоретических знаний и
развитие навыков самостоятельной деятельности по проектированию и расчётам
автоматизированных электроприводов (АЭП) механического и подъёмно-транспортного
оборудования предприятий строительной индустрии.
При выполнении курсового проекта студент должен:
знать назначение, конструктивные особенности, кинематические схемы и компоновку
механизмов и оборудования, а также размещение на них проектируемых электроприводов;
знать технико-экономические требования к АЭП;
уметь строить нагрузочные диаграммы электроприводов механизмов, выполнять
необходимые расчёты и построения принципиальных схем, выбирать электрооборудование
для АЭП;
уметь самостоятельно пользоваться справочниками, пособиями, стандартами и другой
технической литературой.
2. ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА
2.1. Задание на проектирование
Для курсового проектирования рекомендуется выбирать автоматизированные
электроприводы достаточно сложных механизмов строительного и общепромышленного
назначения. Выбор темы курсового проекта и подбор необходимых для проектирования
материалов согласовывается с руководителем проекта и производится во время
прохождения студентами конструкторско-технологической практики. Затем тема
утверждается и руководителем практики выдаётся задание на курсовое проектирование.
Курсовое проектирование может также выполняться по одному из пяти предлагаемых
типов заданий (см.п.4.). Каждое из типовых заданий содержит 10 вариантов. Номер задания
выдаётся студенту руководителем проекта, а вариант выбирается по последней цифре
зачётной книжки.
2.2. Содержание, объём и оформление проекта
Курсовой проект должен оформляться в виде расчётно-пояснительной записки и
графической части.
Расчётно-пояснительную записку рекомендуется выполнять объёмом не более 40
страниц на одной стороне листов стандартного формата 210х297 мм. Записка оформляется в
строгом соответствии с требованиями ЕСКД [12]. Пояснительная записка должна включать:
титульный лист, задание на проектирование, оглавление, основную часть и список
литературы.
В основной части пояснительной записки должно быть отражено следующее:
- назначение механизма и краткий анализ применяемых на нём электроприводов;
- расчёт мощности и выбор типа двигателя;
- расчёт и построение статистических пуско-регулировочных характеристик;
- расчёт и построение динамических характеристик электропривода (эти расчёты и
построения выполняются с обязательным использованием компьютерной техники);
- проверочный расчёт выбранного двигателя;
- составление и описание принципиальной схемы управления;
- выбор стандартной электроаппаратуры и оборудования для проектируемого
электропривода.
Все расчёты в пояснительной записке должны выполняться только в системе единиц
СИ и сопровождаться соответствующими пояснениями, а в необходимых случаях и
расчётными схемами. Схемы, графики и другие рисунки в пояснительной записке
выполняются на миллиметровой бумаге.
3
Графическая часть проекта выполняется в виде чертежей на двух листах формата А1.
На первом листе даётся кинематическая схема механизма, нагрузочная диаграмма и
статические механические характеристики электропривода, на втором листе –
принципиальная схема электропривода, включающая силовую часть и схему управления.
Все чертежи выполняются карандашом или в виде машинной графики.
Спецификация к принципиальной схеме выполняется в соответствии с ЕСКД на
стандартных листах формата А4 и даётся в виде приложения к расчётно-пояснительной
записке.
Защита проекта организуется по утверждённому графику. Проект защищается
публично в форме доклада (6-10 минут) и последующих ответов на вопросы комиссии, в
состав которого помимо руководителя проекта могут включаться преподаватели кафедры
(факультета).
Проект оценивается дифференцировано по пятибалльной системе.
3.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
3.1. Расчёт мощности и выбор электродвигателя
Электродвигатель является обязательным звеном любого электропривода, от
правильного выбора которого зависят технико-экономические и качественные показатели
проектируемого привода и механизма в целом. Определяющим условием правильного
выбора мощности двигателя электропривода является обеспечение выполнения
необходимой работы механизмом во всём диапазоне нагрузок, в связи с чем
электродвигатели проверяются по перегреву, а в некоторых случаях и по допустимой
механической нагрузке. Выбор мощности электродвигателей обычно осуществляется в два
этапа: первый этап – предварительный расчёт, во втором этапе – проверочный расчёт,
который выполняется на основе уточнённых нагрузочных диаграмм электропривода.
3.1.1. Электроприводы крановых механизмов
Механизмы подъёмных кранов работают в повторно-кратковременном режиме,
характеризуемом определённой продолжительностью включения (ПВ). Как правило,
электродвигатели крановых механизмов работают по произвольным, случайным графикам,
не имеющим строго выраженных по нагрузке и по времени рабочих циклов [1, 8, 11]. В
связи с этим, построение нагрузочных диаграмм крановых электроприводов затруднено, и в
практике во многих случаях предварительный выбор двигателей для таких электроприводов
принимают окончательным, особенно, если расчёт производится по уточнен ным формулам
[11]. В данном курсовом проекте выбор двигателя следует выполнить в 2 этапа.
Предварительный выбор электродвигателей производится на основе расчётной
статической нагрузки электропривода.
Электропривод механизма подъёма.
Мощность и момент на валу двигателя можно определить по формулам [1, 3]:
(G G0 )V
P
10 3 , кВт ,
(G G0 ) D
, Нм ,
2i
где G и G0 – вес (сила подъёма) груза и грузозахватного приспособления;
V – скорость подъёма груза;
D – диаметр барабана подъёмной лебёдки;
– КПД подъёмного механизма (с учётом всех передач),
i – полное передаточное отношение (редуктора и полиспаста).
M
4
(1)
(2)
Электропривод передвижения крана.
Расчёт статической нагрузки мощности и момента можно выполнить по формулам
[1, 3],
k (G G1 )( r f )
V
(3)
P
FВ
10 3 , кВт ,
R
П
k (G G1 )( r f ) RFВ
, Нм ,
(4)
iП П
где G и G1 – вес перемещаемого груза и собственный вес механизма передвижения;
k – коэффициент, учитывающий трение реборд колёс о рельсы;
– коэффициент трения скольжения;
f – коэффициент трения качения;
/значения коэффициентов K, , f даются в справочной литературе [2,7]/;
R – радиус колеса;
r – радиус шейки оси (цапфы ) колеса /в расчётах можно принимать r=0.15R/;
V – скорость движения механизма;
M
iП – передаточное отношение редуктора механизма передвижения;
П – КПД механизма передвижения;
FB – сила от ветровой нагрузки, которая может быть определена по формуле FB=PS,
здесь Р – удельная ветровая нагрузка, S – площадь, на которую действует ветровая
нагрузка.
Электропривод механизма поворота.
Расчёт мощности и момента для предварительного выбора двигателя можно выполнить
по формулам (1,3),
kf (G G2 ) DКР 1
P
pSl B 10 3 , кВт ,
(5)
dp
2
B
M
kf (G G2 ) DКР
dp
1
1
pSl
, Нм ,
2
iB B
(6)
где G и G2 – вес груза и поворотной платформы;
k – коэффициент, учитывающий трение реборд поворотного круга (если есть
реборды);
f – коэффициент трения качения;
DКР – диаметр поворотного круга;
dp – диаметр роликов (катков);
в – угловая скорость поворота платформы;
Р - удельная ветровая нагрузка;
S – площадь действия ветровой нагрузки;
l – длина (вылет) стрелы крана;
iB – передаточное отношение механизма поворота;
B – КПД механизма поворота.
По полученным расчётным значениям статической нагрузки (мощности или моменту)
по каталогу [1] производится выбор соответствующего кранового электродвигателя со
стандартным ПВ=25%, т.к. строительные краны, в основном, работают в лёгком или среднем
режиме работы [1, 3, 6, 11].
3.1.2. Электроприводы конвейеров
Конвейеры относятся к механизмам непрерывного транспорта, работающим в
основном в продолжительных режимах и с постоянной скоростью [9,10].
5
Для определения мощности ленточного конвейера, схема которого представлена на
рис.1, можно воспользоваться формулой [4]:
Т
Т СБ
(7)
P k З НБ
V 10 3 , кВт ,
P
где k з – расчётный коэффициент запаса, k з = 1,1-1,3;
V – скорость движения конвейера;
P – КПД редуктора привода P = 0,8 – 0,9;
Тсб – натяжение в сбегающем участке ленты конвейера;
Тнб – натяжение в набегающем участке ленты конвейера.
Натяжение в сбегающем участке можно определить можно по формуле:
FП k ДИН
TСБ
,
(8)
e
kИ
где k дин – коэффициент запаса, учитывающий динамические нагрузки, k дин = 1,2 -1,3;
- коэффициент трения между тяговыми и приводными элементами;
- угол обхвата приводного барабана лентой;
k И – коэффициент, учитывающий натяжение на участках изгиба ленты [4];
FП – расчётное усилие на прямолинейных участках конвейера, FП=F12 КИ + F34
F12 и F34 – соответствующие усилия сопротивления на прямолинейных участках
“1-2” и “3-4” (см. рис.1).
Эти усилия могут быть определены по формулам
F12 = q0 l12 (CПcos - sin ) ,
(9)
F34 = (q0+qГ)·l34 (CПcos + sin ),
(10)
где l12 и l34 – длины прямолинейных сбегающего и набегающего участков конвейера;
CП – коэффициент сопротивления движению на прямолинейном участке [4];
- угол наклона;
q0 и qГ – весовая нагрузка конвейера от ленты и полезного груза, Н/м.
Эти нагрузки соответственно определяются:
q0 = gm0 и qГ = gm Г,
где g – ускорение силы тяжести;
m0 и mГ – соответственно масса 1м ленты и размещенного на ней груза.
Масса 1м транспортируемого груза определяется по формуле:
П
mг
, кг / м ,
(11)
3600 V
6
где П – производительность конвейера, кг/ч.
Натяжение в набегающем участке приводного барабана конвейера можно определять
по формуле:
(12)
Т н k И Т СБ FП m aдоп , ,
где m - расчётная суммарная масса движущей части конвейера, m =m34 +m12 k И,
адоп – допустимое ускорение конвейера, м/с2 .
По расчётной статистической мощности конвейера по каталогу производится выбор
соответствующего двигателя для электропривода.
3.2. Расчёт пусковых и регулировочных сопротивлений электроприводов
В настоящее время большинство крановых приводов, в том числе и строительных
кранов, имеет реостатное регулирование скорости. Пусковые реостаты применяются также
для обеспечения плавного пуска конвейеров. В большинстве случаев для приводов этих
механизмов применяются асинхронные двигатели с фазным ротором.
Расчёт пусковых и регулировочных сопротивлений для этих двигателей обычно
выполняется графоаналитическим способом [1, 6, 7] в следующем порядке.
Если принять, что механические характеристики асинхронного двигателя в рабочей их
части линейны (от 0 до 0,75 Мкр характеристики близок к линейным), то справедливыми
окажутся следующие соотношения:
Mi Si ri
, где параметры с индексом “н” - номинальные, а с “i”- текущие. На
Mí Sí rí
основании этих соотношений и производится графоаналитический расчёт сопротивлений.
Для этого задаются условием пуска:
M1 = (1,5-2)МН, где M1 – максимальный пусковой момент.
Строится рабочая часть механической характеристики на основе формул [5]:
(13)
Н = 0 (1 - S),
2М КР
M
,
(14)
S КР
S
S
S КР
М КР
2
при SКР SН (
.
1) , где
МН
Полученная характеристика = f(M) линеаризуется.
Определяется номинальное скольжение
SН
Н
0
(15)
0
и номинальное сопротивление ротора
U Р. Н
R P.H
.
(16)
1.73I P.H
Определяется активное сопротивление ротора
rp = SН RP.H..
(17)
Задавшись моментом переключения М2 или необходимым числом пусковых
(регулировочных) ступеней реостата (в соответствии с выбранным типом силового
контроллера), строится пусковая диаграмма (рис.2).
Зная значение rp и соответствующий ему отрезок на графике (рис.2) определяется
масштаб сопротивлений mr, а затем по этому масштабу и величинам отрезков находят
значения пусковых сопротивлений по ступеням: Ri=Ai·m r, где Ai – длина соответствующего
отрезка на графике.
7
Рис.2
В том случае, если число пусковых сопротивлений n известно, то из формулы R1 = n ·rP,
где R1 – сопротивление первой ступени пускового реостата, определяется значение
пускового коэффициента .
Затем, в соответствии с соотношением
М 1 R1 R2
RП
....
М 2 R2 R3
rP
находятся точки (1,2,…n) по линии МI,через которые проходят искусственные
механические характеристики по ступеням регулирования.
В практике очень часто с целью экономии (уменьшения числа переключаемых
сопротивлений в реостатах и упрощения схем пуска и управления) в крановых
электроприводах небольшой мощности применяется несимметричное включение
сопротивлений в цепях ротора. При этом несколько искажается вид механических
характеристик (в основном в их нерабочей части). Расчёт пусков ых регулировочных
сопротивлений при несимметричном их включении можно производить тем же способом,
что и при симметричном, который предложен выше.
Предложенный способ расчёта сопротивлений может быть использован для приводов с
двигателем постоянного тока независимого возбуждения, а также последовательного
возбуждения, но в последнем случае необходима предварительная линеаризация
механических характеристик.
Для расчёта сопротивления ступени противовключения можно использовать формулу:
М
0
ПР
RПР ( Н
1) rP ,
(18)
М ПР S Н 0
где МПР и ПР – момент и скорость при противовключении.
Это сопротивление можно также определить графоаналитически по пусковой
диаграмме (рис.2), задавшись МПР = (0,7-0,8)МН.
3.3. Расчёт переходных процессов электроприводов.
Если подходить строго в оценке работы крановых электроприводов, то они всё время
работают в переходных режимах работы: пуски, работа с регулированием скоростей,
торможения, реверсы. Конвейеры, как правило, работают в режимах более близких к
стационарным, хотя и эти механизмы часто работают с переменными нагрузками.
Наибольший интерес в электроприводах крановых механизмов и конвейеров
представляют переходные процессы при их пусках. Для снижения механических и токовых
нагрузок на эти механизмы пуск обычно осуществляется в несколько ступеней с помощью
8
кулачковых или магнитных контроллеров. Графики изменения тока и скорости при
реостатном пуске показаны на рис.3.
Рис.3
В случае линейных механических характеристик (двигатели постоянного тока с
независимым возбуждением и с определённым допущением асинхронные двигатели) расчёт
переходных процессов можно выполнить аналитически [5], используя для расчёта
скоростей, токов, а также моментов на каждом из пусковых ступеней следующие формулы:
для расчёта скоростей
J=
сJ+( начJ- сJ)· e
tJ
TM J
,
(19)
где J, сJ и начJ – соответственно текущая, установившаяся и начальная скорости на
j –ой ступени; значения сJ и начJ определяются по пусковой диаграмме (рис.2);
для расчёта токов
tJ
TM J
ij=IC+(I1 -IC ) · e
,
(20)
где IC – ток статической нагрузки; в расчётах этот ток берётся в пределах IC=(0.7-0.9)IН;
для расчёта моментов
tJ
TM J
MJ=MC+(M1 -MC) · e
,
(21)
где MC – момент статической нагрузки, значение которого берется в расчётах
аналогично IC, т.е. МС = (0,7 – 0,9) МН.
При этом время спуска на j-ой ступени можно определить по формуле:
I I
t J TM j Ln 1 C ,
(22)
I 2 IC
M MC
или t J TM j Ln 1
,
(23)
M2 MC
где TM j – электромеханическая постоянная времени.
9
Для двигателей постоянного тока электромеханическая постоянная времени на любой
из пусковых ступеней может быть определена по формуле:
J ПР RJ
,
(24)
TM j
C2
где Jпр – приведенный к валу двигателя момент инерции привода,
J
J ПР
J ДВ J ПЕР ,
i2
здесь J, Jдв и Jпер – моменты инерции механизма, двигателя и передаточного устройства;
RJ – сопротивление цепи якоря на j-ой ступени;
С – электромеханическая постоянная двигателя.
Для асинхронных двигателей значение электромеханической постоянной времени
можно определить
J ПР 0 J ПР 0 Sjн
,
(25)
TM j
MK j
МН
где JПР – приведённый к валу двигателя момент инерции привода (см.выше);
0 – синхронная скорость вращения вала двигателя;
MKj – момент короткого замыкания двигателя (условный), значение этого момента
на каждой из ступеней можно определить по пусковой диаграмме (рис.2);
Sj н – номинальное скольжение на j – ой ступени.
jН
0
,
(26)
SJ н
0
– номинальная скорость на j-ой ступени, определяется по пусковой диаграмме
при номинальном моменте - Мн.
Jн
Расчёт переходных процессов при реостатном пуске ведется последовательно от
первой ступени к последней в следующем порядке.
Для каждой из ступеней:
1) Рассчитывается полное сопротивление якорной цепи Rj – для двигателей постоянного
тока, или определяется Mkj (или Sjн ) – для асинхронных двигателей;
2) по формуле (24) или (25) определяется электромеханическая постоянная времени TM j ;
3) по формуле (22) или (23) определяется время переходного процесса t j;
4) используя формулы (19), (20) и (21) и задаваясь значениями времени с определенным
шагом ∆t для каждой ступени регулирования, определяют значение скорости ω для
тока i (или момента М). Этот расчет удобно представить в виде таблицы:
t
ω
i
t 1 =0
ω1 =0
i1 =I1
t 2 =t 1 +∆t
ω2 =…
i2 =…
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
t n =t j
ωn = ωj
in =I2
При расчетах следует учесть, что конечная скорость предыдущей ступени является
начальной скоростью последующей ступени.
Особенностью расчета скорости и тока (момента) последней ступени является то, что
время переходного процесса принимается
t псл 3 4 Tм псл .
Ввиду того, что расчет переходных процессов – действие громоздкое и трудоемкое, его
следует выполнять на ЭВМ. При этом студенты должны самостоятельно составить
вычислительную программу в соответствии с предлагаемой блок-схемой алгоритма
(Прилож. 1).
10
3.4. Построение нагрузочных диаграмм. Проверка выбранного двигателя по нагреву
Для большинства механизмов, окончательный выбор приводных электродвигателей
производится по тепловому нагреву на основе нагрузочных диаграмм – графиков изменения
нагрузки во времени. Построение этих диаграмм ведется с учетом статической и
динамической нагрузок, т.е. для всего периода (или цикла) работы электропривода
определяются моменты (токи, мощности) в динамических режимах работы (при пуске,
торможении и т.д.) и при установившемся движении.
Пример нагрузочной диаграммы M f (t ) представлен на рис. 4. Здесь же упрощенно
изображена скоростная диаграмма
(t ) .
Нагрузочная диаграмма (рис.4) соответствует циклической работе привода, например,
крановых механизмов с использованием динамического торможения. Диаграмма содержит
три характерные участка: пуска, установившегося движения и торможения. Участок пуска
соответствует переходному режиму с изменяющейся нагрузкой. Построение этого участка
диаграммы выполняется аналогично построение пусковой диаграммы при расчете
переходных процессов электроприводов (см. п.3.3).
M,
ω
M
ω
Mc
M1
+
t
0
t3
t2
t1
-
установ.
tц движ.
пуск
тормож.
Рис. 4
Время работы при установившемся движении с заданной статической нагрузкой Mс для
различных крановых механизмов можно рассчитывать, используя следующие формулы:
для механизма подъема при подъеме груза
H
ср.п t п
t уст. дв
,
(27)
под
где H – высота подъема груза;
ср.п – средняя скорость движения при спуске, определяется из пусковой диаграммы
(рис. 4),
ср.п
tп
с
2;
– время пуска;
– установившаяся скорость подъема,
для механизма передвижения
L
t уст. дв
,
2 дв
L
где
– половина длины подкранового пути;
2
под
11
под
c
;
(28)
– установившаяся (номинальная) скорость передвижения крана;
для механизма поворота
дв
,
t уст. дв
(29)
пов
где
– угол наибольшего реального поворота стрелы;
пов – установившаяся (номинальная) скорость поворота.
Построение участка нагрузочной диаграммы, соответствующего динамическому
торможению можно выполнять, произведя расчет переходного процесса торможения с
использованием следующих формул [5]:
с
i
I нач
нач
Iс e
e
с
t
TM
t
TM
,
(30)
Iс ,
(31)
t
M
M нач M с e TM M с .
(32)
Расчет по этим формулам аналогичен расчету, пусковых переходных процессов по
формулам (19) и (20) в разделе 3.3.
Значения входящих в формулы параметров поясняются рис.5, на котором изображены
механические характеристики: естественная – “1” и динамического торможения – “2”.
ω
ωc
ωнач
ω0
1
2
-Iнач
(-M нач)
0
Iс
(M с)
I
(M)
-∆ωc
Рис. 5
Время динамического торможения можно определить по формулам:
tT
TM ln
нач
c
,
(33)
c
M нач M c
,
(34)
Mc
где TM – электромеханическая постоянная времени при динамическом торможении,
определяется по формулам (24) и (25).
Проверка предварительно выбранного двигателя по нагреву выполняется по
эквивалентному моменту Мэкв (можно также по эквивалентному току Iэкв или эквивалентной
мощности Рэкв).
Значение эквивалентного момента определяется на основании нагрузочной ди аграммы
по формуле
tT
TM ln
12
M 22 t 2  M n2 t n
,
(35)
t1 t 2  t n
где M 1 ,, M n ; t1 ,t n – соответственно значения моментов и продолжительностей
времени на различных участках нагрузочной диаграммы.
Для расчетов обычно пользуются упрощенными нагрузочными диаграммами (на рис.4
изображена штриховой линией), на которых значения моментов (токов), изменяющиеся по
сложным законам (например, при ступенчатом пуске), заменяются эквивален тным средним
моментом (током).
Двигатель удовлетворяет условиям нагрева, если M ном. дв M экв .
Если привод работает в повторно-кратковременном режиме, необходимо привести
расчетный эквивалентный момент к моменту ближайшей стандартной продолжительности
включения:
ПВ р
,
(36)
M э. сТ M экв
ПВСТ
где ПВр и ПВст – продолжительности включения привода – расчетная и стандартная.
Условия проверки по нагреву при стандартной ПВ:
M ном. дв M э. сТ .
M экв
M 12 t1
3.5. Выбор электрооборудования. Разработка электрической принципиальной схемы
Выбор электрооборудования является обязательной частью проекта. Обоснование
выбора можно давать в виде отдельного раздела курсового проекта или по ходу расчета в
соответствующих разделах. Например, после расчета пусковых сопротивлений дается выбор
типового комплекта сопротивлений.
Следуя порядку расчета, можно рекомендовать последовательность выбора
электрооборудования: по предварительному расчету выбирается электродвигатель, затем контроллер управления, пусковой (регулировочный) реостат, механический тормоз,
линейные и другие контакторы (если требуется), реле максимальной токовой защиты. Выбор
электрооборудования производится по справочникам [1, 11].
Разработка электрической принципиальной схемы важная часть курсового проекта.
При разработке принципиальной схемы необходимо выполнить следующие условия: схема
должна обеспечить работоспособность электропривода во всех рабочих режимах со всеми
требуемыми защитами и блокировками. За основу при разработке принципиальных схем
можно брать типовые принципиальные схемы электроприводов соответствующих
механизмов.
4. ТИПОВЫЕ ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Типовые задания составлены на наиболее распространенное механическое и подъемнотранспортное оборудование, применяемое в строительной индустрии: крановые механизмы
и конвейеры. Все необходимые исходные данные для расчетов по соответствующим
электроприводам и вариантам даны в таблицах: табл.4.1 – механизм подъема, табл.4.2 –
механизм передвижения крана, табл.4.3 – механизм поворота, табл.4.4 – наклонный
конвейер, табл.4.5 – сдвоенный горизонтальный конвейер.
Общим для всех электроприводов является реостатное регулирование (или пуск).
Для привода подъема следует принять однорядную укладку каната на барабан.
Механизм поворота платформы крана – полноповоротный.
Для проверки выбранного двигателя конвейера по нагреву следует использовать
нагрузочную диаграмму (см. П.2) и расчетные данные соответствующего варианта
указанного приложения.
13
При курсовом проектировании для электроприводов механизмов можно использовать
двигатели как переменного, так. и постоянного тока, но при соответствующем обосновании.
Таблица 4.1
МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
Данные
для расчета
Максимальная масса поднимаемого груза (с учетом
крюка), кг
Максимальная высота
подъема, м
Номинальная скорость
подъема груза, м/с
Скорость плавной посадки
груза, м/с
Диаметр барабана, м
Кратность полиспаста
Продолжительность
включения, %
Вид торможения:
при спуске
при остановке
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5500
6500
7500
8500
9500
10500
6000
7000
8000
9000
50
45
35
30
25
20
45
25
20
30
0,35
0,34
0,33
0,32
0,31
0,30
0,36
0,34
0,32
0,36
0,10
0,10
0,09
0,09
0,08
0,08
0,12
0,09
0,09
0,10
0,65
2
0,60
4
0,55
2
0,50
4
0,50
2
0,65
4
0,55
2
0,55
4
0,60
2
0,60
4
22
21
20
19
17
16
22
21
20
18
противовключение
наложение механических тормозов
Таблица 4.2
МЕХАНИЗМ ПЕРЕДВИЖ ЕНИЯ
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Данные
для расчета
Масса крана с балластом
и грузом, кг
Длина подкранового пути,
м
Номинальная скорость
движения крана, м/с
Диаметр колеса приводной тележки, м
Количество приводных
двигателей
Удельная ветровая нагрузка, Па
Максимальная подветренная площадь крана, м 2
Продолжительность
включения, %
Вид торможения
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
40000
42000
45000
46000
48000
50000
52000
44000
47000
49000
40
45
50
55
60
65
70
75
50
60
0,30
0,32
0,33
0,34
0,36
0,40
0,40
0,40
0,32
0,35
0,70
0,70
0,70
0,75
0,75
0,80
0,80
0,80
0,75
0,75
1
1
1
2
2
2
2
1
1
2
160
160
160
200
200
200
200
150
150
150
10
10,5
11
11,5
12
12,5
13
11
12
12
32
30
28
27
25
23
22
29
26
24
наложение механических тормозов
14
Таблица 4.3
МЕХАНИЗМ ПОВОРОТА
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
Данные
для расчета
Масса поворота башни со
стрелой и грузом, кг
Диаметр поворотного
круга, м
Номинальная скорость
вращения платформы, м/с
Удельная ветровая нагрузка, Па
Длина стрелы, м
Предельная площадь
стрелы с подвешенным
грузом, м 2
Продолжительность
включения
Вид торможения
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
30000
32000
35000
36000
38000
40000
42000
34000
37000
39000
2,4
2,45
2,5
2,55
2,6
2,8
3,0
2,65
2,7
2,75
0,5
0,52
0,55
0,58
0,6
0,7
0,8
0,65
0,7
0,75
150
100
150
100
150
100
150
100
150
100
15
15
15
20
20
20
25
15
15
20
5
5,2
5,5
5,7
6
6,5
7
5,6
5,9
6,2
27
26
24
23
22
21
20
25
22
21
динамическое с последующей накладкой механических тормозов
Таблица 4.4
НАКЛОННЫЙ КОНВЕЙЕР
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
Данные
для расчета
Производительность конвейера, 103 кг/ч
Скорость конвейера, м/с
Масса одного метра
ленты, кг/м
Длина конвейера (прямолинейного участка), м
Угол наклона конвейера,
град
Диаметр ведущего барабана, м
Допустимое ускорение,
м/с2
Вид торможения
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
95
100
75
60
65
70
75
80
75
90
0,8
0,9
0,95
0,75
0,7
0,75
0,7
1,0
0,9
0,8
6
7
8
9
10
9
10
8
6
7
70
60
80
100
90
90
100
80
70
60
25
30
20
15
25
21
18
21
24
27
0,8
0,85
1
0,6
0,7
0,7
0,75
1,1
0,9
0,85
0,5
0,55
0,45
0,35
0,4
0,4
0,35
0,45
0,5
0,55
динамическое с последующей накладкой механических тормозов
Таблица 4.5
СДВОЕННЫЙ КОНВЕЙЕР
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
Данные
для расчета
Производительность,
103 кг/ч
Скорость конвейеров, м/с
Масса одного метра
ленты, кг/м
Длина одного конвейера,
м
Диаметр ведущего барабана, м
Допустимое ускорение,
м/с2
Вид торможения
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
95
90
85
80
75
120
115
110
105
100
1,0
0,95
0,9
0,8
0,9
1,1
1,2
1,1
1,0
0,95
6
6,5
7
7,5
8
5
5,5
5,5
6
6,5
45
55
55
60
60
50
40
50
40
45
0,9
0,85
0,9
0,75
0,7
1,0
1,0
0,95
0,95
0,85
0,5
0,55
0,45
0,6
0,6
0,4
0,45
0,5
0,55
0,4
динамическое с последующей накладкой тормозов
15
Библиографический список
1. Крановое электрооборудование, Справочник/ Под редакцией А. А. Рабиновича –
М.: Энергия, 1979.
2. Справочник по кранам (в 2-х томах)/ Под редакцией А. И. Дукельского – М.:
Машиностроение, 1971.
3. Яуре А. Г., Певзнер Е. М. Крановый электропривод: Справочник. – М.:
Энергоатомиздат, 1988.
4. Ключев В. Н., Терехов В. М. Электропривод и автоматизация
общепромышленных механизмов. – М.: Энергия, 1980.
5. Чиликин Т. М., Сандлер Д. С. Общий курс электропривода. – М.: Энергия, 1981.
6. Дранников В. Г., Звягин И. Е. Автоматизированный электропривод подъемнотранспортных машин. – М.: Высшая школа, 1973.
7. Расчет крановых механизмов и деталей. ВНИИПТМАШ. Г. М. Николаевский и
др. – М.: Машиностроение, 1971.
8. Электропривод и автоматизация управления башенными кранами. П. И. Петров
и др. – М.: Машиностроение, 1979.
9. Островский А. С. Электроприводы поточно-транспортных систем. – М.:
Энергия, 1967.
10. Дьячков В. К. Машины непрерывного транспорта – М.: Машиностроение, 1971.
11. Справочник по автоматизированному электроприводу/ под редакцией В. А.
Елисеева. – М.: Энергоиздат, 1983.
12. ЕСКД. ГОСТ 2.001-70-2.122-79. – М.: Изд-во стандартов, 1983.
16
Приложение 1
1
начало
2
I1, I2, Ic, Jпр, ω0, n
3
ωc1,…,ωcn; Mм1,…,Mмn
4
ωнач1=0; ωнач2=ω1;…; ωнач n=ωn-1
5
к=1; n; 1
6
TMк
J пр 0
M Мк
7
TMк
8
к=n
9
tк
TMK ln
I1
I2
10
Ic
Ic
tк
4TMK
11
t=0; tк; 0,2
12
t
Ic
I1
Ic e
tк
TMK
13
к
cк
нач к
cк
e
tк
TMK
14
h=0,2 tк
15
tк, h, i, ωк
16
конец
Рис. П. 1. Блок-схема алгоритма расчета переходных процессов при пуске
электроприводов с асинхронными двигателями
17
Приложение 2
M
Mc
1,1
0,7
0,9
0,8
1,3
1,0
t
t1
t2
t3
tц
t4
t5
t6
Рис. П. 2. Нагрузочная диаграмма конвейера
Таблица П. 2
Расчетные данные к нагрузочной диаграмме
Время,
с.
t1
t2
t3
t4
t5
t6
1
24
40
35
30
45
58
2
28
39
30
29
40
56
3
30
38
35
28
45
54
4
32
37
30
27
40
52
Варианты
5
6
35
36
36
35
35
30
26
25
45
40
48
46
18
7
38
34
35
24
45
44
8
40
33
30
23
40
42
9
42
32
35
22
45
38
10
45
31
30
21
40
36
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Цель и задачи курсового проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Оформление проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1. Задание на проектирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2. Содержание, объем и оформление проекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3. Методические указания и рекомендации по проектированию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.1. Расчет мощности и выбор электродвигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.1.1. Электроприводы крановых механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.1.2. Электроприводы конвейеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.2. Расчет пусковых и регулировочных сопротивлений электроприводов . . . . . . . . . . . . 7
3.3. Расчет переходных процессов электроприводов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
3.4. Построение нагрузочных диаграмм. Проверка выбранного двигателя по нагреву . . 11
3.5. Выбор электрооборудования. Разработка электрической принципиальной схемы . . 13
4. Типовые задания на проектирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Автоматизированный электропривод
Методические указания к курсовому проектированию для студентов 4 курса специальности
220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве)»
Составители: Николай Иванович Булавин
Валерий Иванович Рышков
В авторской редакции
Подписано в печать ______________. Уч.-изд.л. 1,1. Усл. печ. л. 1,2.
19
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
41
Размер файла
367 Кб
Теги
электроприводу, 269, автоматизированной
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа