Расчет электропривода брашпиля по работе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет электропривода брашпиля по работе

якорный цепь брашпиль электродвигатель

При выбирании якоря производится работа

Размещено на http://www.allbest.ru/

где F - сила, - путь, м.

Пусть l определится длиной вытравленной цепи. Сила F меняется в процессе выбирания якоря; ее величина зависит от периода выбирания якоря. На звездочке брашпиля работа поступательного движения по выбиранию якоря преобразуется в работу вращательного движения, сохраняя свою величину без изменения

Размещено на http://www.allbest.ru/

где - радиус звездочки брашпиля, м; - угол поворота звездочки брашпиля, рад; F - сила, н.

Рис. 111.4. График зависимости силы натяжения якорной цепи от длины цепи при выбирании якоря и - силы натяжения якорной цепи в различные периоды выбирания якоря; и - длина якорной цепи, выбираемой брашпилем и различные периоды работы; А - работа, совершенная при подъеме якорной цепи; W - энергия, затраченная на совершение работы по подниманию якоря; Q - количества тепла, выделенной в электродвигателе за время выбирания якоря

По полученным данным изменения силы F на протяжении пути (длина цепи) строим график (рис. 111.4), площадь которого будет отражать работа, затраченную при подъеме якорей.

Работа (дж) периода

Размещено на http://www.allbest.ru/

периода II

периода III

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полная работа по выбиранию якоря

Определение сил и пути выполняется по формулам и методике предыдущего примера.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Период I. Сила, действующая на звездочку брашпиля (н)

Пусть (м)

где - длина вытравленной цепи; обычно принимают где верхний предел относится к малым глубинам стоянки судна; - длина провисающей части цепи, м:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Период II. Сила спрямления якорной цепи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Период III. Сила отрыва якоря от грунта

Период IV. Сила подъема якорной цепи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В периоде III имеет место отрыв якоря от грунта, когда выбирание цепи прекращается, брашпиль останавливается, а потому никакой работы не производится : так как

Определенная по формуле (111.40) работа является реальной. Механическая энергия (ж), которая будет затрачена на выполнение этой работы,

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эта энергия поступает к брашпилю от вала электродвигателя, а потому, чтобы унать мощность (вт) электродвигателя, следует разделить ее величину навремя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электрическая энергия (дж),

Общая электрическая энергия (дж)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Работа, энергия и количество тепла в системе СИ измеряются в джоулях, поэтому они могут быть изображены на одном графике (см. рис.111.4). В стадии III, когда происходит отрыв якоря от грунта, можно считать, что электродвигатель останавливается не будучи в состоянии преодолеть момент на валу, вызванный силой отрыва якоря.

Отрыв якоря происходит за счет инерции движущегося судна. Когда силы инерции недостаточно дополнительно включают гребные винты судна.

Так как двигатель не вращается, то ток (а), проходящий понему,

Размещено на http://www.allbest.ru/

где - сумма сопротивлений всех элементов главной цепи двигателя, ом; U - напряжение сети, в.

Тепло (дж), выделенное обмотками электродвигателя за этот период,

Размещено на http://www.allbest.ru/

где

- сопротивление обмотки якоря, ом; - сопротивление последовательной обмотки возбуждения, ом; - сопротивление дополнительных полюсов , ом; - время отрыва якоря принимают

При значительном удалении электропривода брашпиля от ГРЩ к сумме сопротивлений следует добавить сопротивление кабеля, питающего электродвигатель брашпиля, так как его обычно рассчитывают на номинальный ток, а не на ток стоянки, равный току (а) короткого замыкания

Для остальных режимов будут справедливы следующие рассуждения. Механическая работа (дж), выполненная при выбирании якоря, численно равна электроэнергии (дж), затраченной на ее выполнение Сделав подстановку, получим

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разделив обе части на время t, определим , но - скорость выбирания якоря, м/сек, тогда , откуда

Если принять , где - коэффициент, размерность которого

При постоянных значениях ?? и U, т.е. когда электродвигатель имеет жесткую характеристику и напряжение сити не изменяется, коэффициент - постоянная величина (асинхронный двигатель или двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением), следовательно, ток (a) будет пропорционален силе и величина его может быть определена по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

для периода I

для периода II

Размещено на http://www.allbest.ru/

для периода III

Размещено на http://www.allbest.ru/

где и - средний эквивалентный ток в соответствующих периода работы брашпиля.

Определив время для каждого периода по формуле и приняв время периода III равным можно найти эквивалентный ток (а)

Зная эквивалентный ток и напряжение питающей сети, подводимое к двигателю, можно определить потребляемую мощность (ст) брошпиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мощность является реальной мощностью, потребляемой от электростанции с учетом загрузка механизма (электродвигателя (

Пример 111.2. Рассчитать электропривод брашпиля с данными примера 111.1. Максимальное усилие на звездочке брашпиля принимается для случая выбирания двух якорей с отрывом одного из них от грунта Эта формула является эмпирической, так как определить усилия отрыва якоря от грунта теоретическим путем невозможно. В формуле это усилие принимают условно равным - двойной силе тяжести якоря.

Решение. Максимальное усилие на звездочках барабана следует принимать исходя из критических условий, когда вся якорная цепь вытравлена, а якори не достали дна. В этом случае формула для определения максимального усилия на звездочку якоря примет вид

Размещено на http://www.allbest.ru/

где - общая длина якорной цепи (166 м),

Максимальное усилие на звездочке брашпиля от выбирания двух якорей

Работа периода I

Работа периода II

Работа периода III равна 0, так как электродвигатель заторможен. В электродвигателе проходит ток короткого замыкания, который нагревает обмотку.

Работа периода IV

Общая работа

Механическая энергия, которая должна быть подведена к брашпилю для совершения этой работы,

Зная энергию, которая должна быть затрачена на подъем двух якорей, можно определить мощность электродвигателя, если известны время или скорость выбирания якорей. Принимаем время выбирания якорей равным 16 мин 40 сек из предыдущего примера, т.е. 16*60+40=1000 сек, тогда мощность электродвигателя должна быть

Если же учесть, что во время подъема включено и время периода III, равное 1 мин, когда электродвигатель заторможен и работа равна 0, то мощность

По скорости подъема якоря может быть определено время подъема, когда известна длина якорной цепи: , откуда

Зная скорость выбирания якорей, диаметр звездочки и передаточное число лебедки брашпиля, можно определить номинальную скорость вращения электродвигателя. Скорость вращения звездочки может быть определена из формулы , откуда

Скорость вращения электродвигателя

или

По мощности P=9,1 квт и скорости вращения n=1360 об/мин выбираем по каталогу электродвигатель постоянного тока типа КПДМ-ЗШ с часовой мощностью 11 квт, I_ном = 58 a и n_ном=1380 об/мин (130 рад/сек), 220 в со смешанным возбуждением. Выбранный двигатель удовлетворяет работе в электроприводе брашпиля по мощности и скорости вращения.

Чтобы убедиться окончательно в пригодности выбранного электродвигателя для привода брашпиля, необходимо проверить его по максимальному моменту, который обязан развивать двигатель для преодоления максимального усилия от двух свободно висящих якорей на полностью вытравленных цепях

Номинальный момент электродвигателя

Максимальный момент электродвигателя постоянного тока

Электродвигатель удовлетворяет условиям работы электропривода при подъеме двух якорей с полностью вытравленными целями. При отрыве одного из якорей от грунта, как уже было сказано, сила, действующая на звездочку брашпиля, значительно превосходит расчетное максимальное усилие и двигатель останавливается, противо-э, д.с. его становится равной 0, и по обмотке якоря течет ток короткого замыкания в течение 1 мин. Этот ток нагревает обмотку электродвигателя, поэтому выбранный двигатель необходимо проверить на нагрев по эквивалентному току. С этой целью определяются токи электродвигателя во всех режимах работы брашпиля.

Ток периода I

Ток периода I

Ток периода III. В этом периоде электродвигатель заторможен и по его обмотке течет ток короткого замыкания, равный напряжению на зажимах электродвигателя, деленному на сопротивление r обмотки якоря.

Сопротивление обмотки якоря определяют по кривой 3 (см. рис. 11.2) через долевое сопротивление, которое для двигателя мощностью 11 квт будет r^д=r/R_ном=0,09.

Сопротивление обмотки якоря

где - номинальное сопротивление электродвигателя [см.(11.9)].

Теперь определим ток периода III

Ток периода IV

Эквивалентный ток

Таким образом и условие по нагреву электродвигателя выдержано:

Размещено на Allbest.ru