Электропривод скребкового навозоуборочного транспортёра

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГУ ВПО

Ижевская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра «Автоматизированный электропривод»

Тема: Электропривод скребкового навозоуборочного транспортёра

Вариант №1-7

Выполнил: Ившин А.Н.

студент 6 курса

Проверил: Фокин В.В.

Ижевск 2005

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Задание

2. Выбор частоты вращения двигателя и технических данных редуктора

3. Расчет и построение нагрузочной диаграммы и механической характеристики рабочей машины

4. Выбор электродвигателя и электрооборудования

4.1 Выбор электродвигателя

4.2 Проверка электродвигателя по перегрузочной способности и пусковому моменту

4.3 Расчет и построение механических характеристик

4.4 Обоснование и описание принципиальной схемы управления приводом

4.5 Выбор аппаратуры управления и защиты

5. Автоматика

Заключение

Спецификация

Литература

электропривод транспортёр редуктор

ВВЕДЕНИЕ

С незапамятных времен человек пытается заменить тяжелый физический труд работой автоматических механизмов и машин. Для этого он использовал силу животных на сельскохозяйственных работах, энергию ветра и воды на мельницах и оросительных системах, а позже - химическую энергию топлива. Так появился привод - совокупность энергий двигателя, устройство передачи движения к механизму в виде редуктора, ременной, цепной или зубчатой передачи и устройств управления механической энергией. Датой рождения электропривода считается 1838 год, год, когда русский ученый, академик Петербургской академий наук Б.С Якоби установил на лодку изобретенный им электродвигатель постоянного тока.

Электропривод - это система, состоящая из электродвигательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для приведения в движение вспомогательных органов рабочей машины и управления этим движением. Электропривод способствует повышению качества продукций, снижению себестоимости, высвобождению рабочих, избавлению людей от тяжелого и утомительного труда.

Электровооруженность в сельскохозяйственном производстве приобретает особое значение, так как оно в значительной степени определяет производительность труда, уровень комплексной механизации, электрификации и автоматизации технологических процессов. Научно - технический прогресс в сельском хозяйстве вызывает необходимость дальнейшего совершенствования и подготовки специалистов. Целью данной курсовой работы является изучение основных сведений по теорий расчету, выбору и применению автоматизированных электроприводов в сельскохозяйственном производстве.

1. ЗАДАНИЕ

Тема курсовой работы: электропривод навозоуборочного транспортера кругового движения с раздельным приводом горизонтальной и наклонной части:

Nк - количество коров в помещений, Nк=120 шт.

Lг - длина цепи горизонтального транспортера, Lг=140 м.

Lн - длина цепи наклонного транспортера, Lн=12м.

б - угол установки наклонного транспортера, б=24.

Z - количество уборок в сутки, Z=4.

хг - скорость движения транспортерной цепи горизонтального транспортера, хг =0,19 м/с.

хн - скорость движения транспортерной цепи наклонного транспортера, хн =0,72 м/с.

Zз.г. - число зубьев приводной звездочки горизонтальной цепи, Zз.г.=13.

hг - щаг горизонтальной цепи, hг=0,23м.

hн - щаг наклонной цепи, hн =0,12м.

Zз.н. - число зубьев приводной звездочки наклонной цепи, Zз.н.=6.

m - масса погонного метра скребковой цепи, m=6 кг.

hскр. - шаг скребков, hскр.=0,46.

fц.к. - коэффициент трения транспортерной цепи о стенки навозного канала, fц.к. =0,5.

fц.ж. - коэффициент трения транспортерной цепи о стенки желоба, fц.ж.=0,3.

fн. - коэффициент трения навоза о дно и стенки навозного канала,и fн.= 0,96.

fн.ж. - коэффициент трения навоза о желоб, fн.ж.=0,99.

F - сопротивление движению навозы, связанное с заклиниванием его между скребками и стенками канала или желоба, приходящееся на один скребок, F=15 H.

2. ВЫБОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ И ТЕХНИЧЕСКИХ ДАННЫХ РЕДУКТОРА

Для рабочей машины с частотой вращения приводного вала менее 600об/мин экономически выгодно применять высокоскоростные двигатели с частотой вращения n=1000....3000 об/мин в сочетаний с редуктором. Такие электродвигатели имеют наименьшую массу, стоимость, более высокий КПД и cosц при одной и той же мощности. На оснований этого и исходных данных выбираем электродвигатель имеющий скорость вращения: nг=1000 об/мин и nн=1500 об/мин скорость на валу двигателя nг=960 об/мин и nн=1400 об/мин [ Л4 стр.39].

Для выбора редуктора определяем требуемое передаточное отношение, но в начале нужно определить скорость ведущей звёздочки:

(2.1)

где х - линейная скорость рабочего органа, совершающего поступательное или возвратно-поступательное движение, хг=0,19 м/с;

Z - число зубьев ведущей звездочки, Zг=13;

t - шаг цепи, tг =0,23.

Общее передаточное отношение редуктора:

(2.2)

щдв - угловая скорость двигателя, щдв=0,105·960=100,8 (рад/с).

По справочнику выбираем редуктор [Л1, стр.84] iр=98,57 ; зред=0,94 РМ -500.

Так как передаточное отношение редуктора не совпадает с расчетным, то устанавливаем дополнительно клиноременную передачу с передаточным отношением

(2.3)

где зобщ - общий КПД редуктора и ременной передачи;

зрп - КПД ременной передачи; зрп=0,96.

зобщ=0,94·0,96=0,9

Выбор редуктора для наклонного транспортера:

щдв=0,105·1400=147 (об/мин)

Редуктор: РМ - 250 зред= 0,98 iр=23,34

3. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ.

Нагрузочная диаграмма представляет собой зависимость усилия или момента сопротивления от времени или пройденного пути, при условий что щ - const. Но для построения нагрузочных диаграмм надо проанализировать весь процесс работы механизма, выяснив, какие усилия возникают в органах рабочей машины.

Расчет горизонтального транспортера.

При холостом ходе транспортера усилия, возникающие в цепи, состоят из двух составляющих:

Fхх=F1+F2, (3.1)

где F1=9,81·qц·Lпр·fцк - усилие от трения горизонтальной части цепи о стенки навозного канала, Н;

qц - масса погонного метра цепи, кг/м;

Lпг - длина цепи горизонтальной части транспортера, м;

fц - коэффициент трения цепи о стенки навозного канала.

F1=9,81·6·140·0,5=4120,2 (Н)

F2=9.81·qц·Lпг·fцж - усилие от трения горизонтальной части цепи о стенки желоба, Н;

fцж - коэффициент трения цепи о стенки желоба.

F2=9,81·6·140·0,3=2472,1 (Н)

Fхх=4120,2+2472,1=6592,3 (Н)

В процессе работы транспортера под нагрузкой, помимо усилий холостого хода, возникают усилия, связанные с перемещением навоза по каналу. Эти усилия складываются из трех составляющих:

Fнав=F3+F4+F5, (3.2)

где F3=9,81(Gнг·fн+0,5·Gн·tн) - усилие трения навоза, находящегося на горизонтальной части транспортера о дно и стенки навозного канала, Н;

Gнг - масса навоза, находящегося на горизонтальной части транспортера, кг;

fн - коэффициент трения навоза о дно и стенки навозного канала.

Gн - масса навоза и подстилки, приходящейся на одну уборку, кг;

Nж - количество животных в помещений, шт;

qн - норма выхода навоза от одного животного, кг/сут.;

qп - норма расхода подстилки на одно животное, кг/сут;

(qн+qп)=35 кг/сут [Л5, стр.84]

Z - количество уборок навоза в сутки.

(3.3)

F3=9,81·(1050·0,96+0,5·1050·0,96)=14832,7 (Н)

F4=9,81·(1050·0,99+0,5·1050·0,99)=15296,2 (Н)

F5=N·P - усилие от заклинивания навоза между скребками и стенками навозного канала, Н.

Число скребков транспортера

(3.4)

где L - длина транспортерной цепи, м;

а - шаг скребков,м;

Р - усилие от заклинивания навоза между скребками и стенками навозного канала, приходящееся на один скребок, Н.

F5=304·15=4560 Н

Fнав.=14832,7+15296,2+4560=34688,9 Н

Находим общее усилие в цепи транспортера при работе под нагрузкой:

Fнаг=Fхх+Fнав (3.5)

Fнаг=6592,3+34688,9=41281,2 Н

Механические характеристики рабочих машин необходимо строить и рассчитывать как зависимость приведенного к валу двигателя момента сопротивлений от его условий угловой скорости.

Привидение моментов сопротивлений или усилий производится из условия равенства мощностей на валу электродвигателя и рабочей машины по формуле:

(3.6)

где Мс - момент сопротивлений, приведенный к валу двигателя, Н*м;

F - усилие в рабочем органе машины, совершающем

поступательное движение, Н;

щу - угловая скорость поступательного движения рабочего

органа, м/с;

зр - коэффициент полезного действия редуктора, принимаемый по

справочным данным.

Время движения транспортера за один цикл определяется по выражению:

где Lг - длина горизонтального транспортера, м;

х - скорость горизонтального транспортера, м/с.

По полученным данным строим нагрузочную диаграмму рабочей машины приведенную к валу двигателя (рис.3.1)

Рисунок 3.1 - Нагрузочная диаграмма навозоуборочного транспортера приведенная к валу двигателя

Расчет наклонного транспортера.

Усилие, возникающее в цепи наклонного транспортера при холостом ходе:

Fхх=9,81*qцн*Lцн*(fцж+fцк)*cosб, (3.8)

где qцн - масса погонного метра цепи, кг/м;

Lцн - длина цепи наклонного транспортера, м;

fцж - коэффициент трения о стенки желоба;

fцк - коэффициент трения транспортерной цепи о стенки навозного

канала;

б - угол наклона выгрузной части транспортера.

Fхх=9,81*6*12*(0,5+0,3)*cos24=516,2 (м)

Усилия, связанные с перемещением навоза по каналу. Эти усилия складываются из четырех составляющих:

Fнав=F1+F2+F3+F4, (3.9)

F1=9,81*(Gнн*fнк+0,5*Gнн*fнк)*cosб (3.10)

где Gнн - масса навоза, находящегося на наклонной части транспортера, кг.

Gнн=Qн*tн, (3.11)

где Qн - производительность наклонного транспортера, кг/с.

Т.к. производительность наклонного транспортера Qн=Qг - производительности горизонтального, то можно определить массу навоза на наклонном транспортере:

Gг - масса навоза находящегося на горизонтальном транспортере, кг.

tцг - время движения горизонтального транспортера за один цикл, с.

где Lн - длина наклонного транспортера, м;

хн - скорость движения транспортерной цепи наклонного транспортера, м/с.

Gн= 1,35*16,7=22,5 (кг)

F1=9.81*(22,5*0,96+0,5*22,5*0,96)*cosб=289,2 (Н)

F2=9,81*(Gнн*fнж+0.5*Gнн*fнж)*cosб (3.14)

где fнж - коэффициент трения навоза о желоб.

F2=9,81*(22,5*0,99+0,5*22,5*0,99)*cosб=298,3 (Н)

F3=9,81*Gнн*sinб - усилие, необходимое для подъёма транспортером навоза по наклонной части , Н.

F3=9,81*22,5*sin24=89,8 (Н)

F4=26*15=390(Н)

Fнав=289,2+298,3+89,8+390=1067,3 (Н)

Fнагр=Fхх+Fнав,

Fнагр=516,2+1067,3=1583,5 (Н)

Приведение моментов сопротивлений или усилий производится из условия равенства мощностей на валу электродвигателя и рабочей машины:

По полученным данным строим нагрузочную диаграмму рабочей машины приведенную к валу двигателя.

Рисунок 3.2 - Нагрузочная диаграмма наклонного навозоуборочного транспортера приведенная к валу двигателя.

4. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

4.1 Выбор электродвигателя

Предарительный выбор мощности двигателя производим по эквивалентному моменту нагрузки машины и длительности работы в режиме S1

где М1, М2, Мn - эквивалентные моменты за циклы работы, Н*м;

t1, t2, tn - время работы машины при данном эквивалентном моменте.

Горизонтальный транспортер:

где М1 - эквивалентный момент за первый цикл (рабочий и холостой

ход), Н*м;

М2 - момент за последний цикл, Н*м.

Эквивалентная мощность за рабочий период определяется по формуле:

Рэкв=Мэкв*щн, (4.3)

где щн - угловая частота вращения двигателя, рад/с.

Рэкв=54,3*100,8=5,47 (кВт)

По справочнику [Л4] выбираем двигатель:

Марка дв-ля	Рн, кВт	КПД,%	cosц	I, кгм2	Мmax/Мн	Мmin/Мн	Мп/ Мн	Iп/Iн	mдв, кг	Sн, %
АИР 132S6	5,5	85	0,8	0,04	2,2	1,6	2	6	68,5	4

Наклонный транспортер:

Мэкв=Мmax.н=7,9 (Нм)

Рэкв=7,9*147=1,16 (кВт)

По [Л4] выбираем двигатель:

Марка дв-ля	Рн, кВт	з,%	cosц	I, кгм2	Мmax/Мн	Мmin/Мн	Мп/ Мн	Iп/Iн	mдв, кг	Sн, %
АИРС71В2	1,1	72	0,81	0,003	2,2	1,6	2	5,5	8,7	7

Пересчет двигателя в соответствующий режим.

Режим двигателя будет определяться постоянной времени нагрева двигателя, которая определяется по выражению:

где m - масса электродвигателя, кг;

х - допустимое превышение температуры, °C;

Рн - номинальная мощность двигателя, Вт;

зн - номинальный КПД двигателя.

Горизонтальный транспортер:

tр=12,9 мин < 4*Тн=108,8 мин

Постоянная времени охлаждения определяется из выражения:

где в - коэффициент ухудшения охлаждения во время покоя, в=0,5.

tп=20826с=374,1 (мин) > 4*T0=4*54,4=217,6 (мин)

Из двух условий следует, что режим кратковременный (S2) и двигатель необходимо пересчитать.

Пересчет в режим S2 осуществляется по выражению:

где Рэкв - мощность в режиме S1, Вт;

- коэффициент механической перегрузки;

? коэффициент термической перегрузки;

a=0,6-0,7 - для асинхронных двигателей.

Определяем двигатель мощностью Рн=5,5 кВт.

Наклонный транспортер:

tр=790,4с=13,2 (мин) < 4*Тн=51,8 (мин)

tп= 20809,6(с)=346,8 (мин) > 4*Т0=103,7 (мин)

Пересчет в режим S2:

Оставляем двигатель мощностью Рн=1,1 кВт.

4.2 Проверка электродвигателя по перегрузочной способности и пусковому моменту.

Проверку проводим по следующим выражениям:

1,2Мтр.рм < Мп.дв. ( 4.12)

1,2Мmax.рм. < Мм.дв.

где Мтр.рм - момент трогания рабочей машины, определяется из

нагрузочной диаграммы;

Мmax.рм - момент максимальной рабочей машины, определяется из

нагрузочной диаграммы;

Мп.дв - момент пусковой двигателя;

Мм.дв - максимальный момент двигателя.

Пусковой и критический момент двигателя определяется из выражений:

Мн.дв.=Мп·мп

Мmax.дв=Мп·мкр

где Мп - номинальный момент двигателя;

мп - кратность пускового момента;

мкр - кратность критического момента;

Мп.дв.=54,6*2=109,2 (Н·м)

Мmax.дв.=54,6*2,2=120,1 (Н·м)

Мтр.рм=1,2*13,8=16,5 (Н·м)

Мmax.рм=1,2*86,4=103,7 (Н·м)

16,5<109,2

103,7<120,1

Двигатель прошел поверку.

Наклонный транспортер:

Мп.дв.=7,5*2,2=16,5(Н·м)

Мmax.рм=7,5*2,2=16,5(Н·м)

Мтр.рм=1,2*2,5=3(Н·м)

3<16,5

9,48<16,5

Двигатель прошел проверку.

4.3 Расчет и построение механических характеристик

Расчет для горизонтального транспортера.

Механическая характеристика двигателя строится по каталожным данным (по 5 точкам):

Т.1 М=0 щ=щ0=105 рад/с

Т.2 М=Мн=54,6 (Нм) щ=щн=100,8 рад/с

Т.3 М=Мкр=мкр*Мн=2,2*54,6=120,1 Н•м

щ=щкр=щ0*(1-Sкр)

щкр=105*(1-0,18)=86,1(рад/с).

Т.4 М=Мmin=мmin*Мн=1,6*54,6=87,4 (Нм)

щ=щmin=1/7*щ0=15 (рад/с)

Т.5 М=Мпуск=мпуск*Мн=54,6*2=109,2 (Нм)

щ=0

1. Строим механическую характеристику электродвигателя и рабочей

машины.

2. Находим момент динамический Мдин=Мдв-Мс

3. Заменяем Мдин ломанной линий.

4. Откладываем отрезок [ОА]=Iпр.

Масштаб по моменту инерций равен:

5. Из точки А радиусом R1=Мдин.1 проводим окружность до пересечения с осью ординат в точке (1)

6. Из точки 0 поводим линию [0-1”] II[А-1] до пересечения с

горизонталью Дщ1 в точке 1”.

7. Из точки А радиусом R2=Мдин2 проводим окружность до пересечения с горизонталью Дщ2 и таким же образом строим остальные линий.

8. Из графика находим отрезок [0-Б]=tпуск

Масштаб по времени определяем по выражению:

где мщ - масштаб по угловой скорости, мщ=10/10=1 (рад/с*мм);

мм - масштаб по моменту, мм=10/10=1 (Нм/мм).

Время пуска транспортера:

tпуск=мt*[О-Б]

tпуск=0,031*20=0,62 с

Время торможения:

Наклонный транспортер:

Т.1 М=0 щ=щ0=157,5 рад/с

Т.2 М=Мн=7,5 (Н•м) щ=щн=146 рад/с

Т.3 М=Мкр=мкр*Мн=2,2*7,5=16,5 (Н·м) щ=щкр=щ0*(1-Sкр)

щкр=157,5*(1-0,35)=102,4 (рад/с)

Т.4 М=Мmin=мmin*Мн=1,6*7,5=12 (Н·м)

щ=щmin=мmin=1/7*щ0=157,5/7=31,5 (Н·м)

Т.5 М=Мпуск=мпуск*Мн=2,2*7,5=16,5 (Н·м) щ=0

tпуск=0,005*32=0,176 с

Определение приведенного момента инерций системы двигатель - рабочая машина.

Инерционная характеристика машины представляет собой данные о величине момента инерций машины и законов его изменения от различных факторов.

Величина момента инерций машин определяется массами движущихся деталей и грузов и радиусами инерций. Приведенный к валу двигателя момент инерций зависит также от кинематической характеристики системы двигатель - машина.

Величину момента инерций системы определяют:

где m - масса деталей и грузов, совершающих поступательное

движение, кг;

х - скорость поступательного движения, м/с;

щдв - частота вращения вала двигателя, рад/с;

i - передаточное отношение системы.

Горизонтальный транспортер.

Момент инерций редуктора:

Jред=1,1*Jдв (7.2)

Jред=1,1*0,04=0,044 (кг·м2)

Масса детеалей и грузов:

m=mтр+mн, (7.3)

где mтр - масса транспортерной цепи, кг;

mп - масса навоза.

mтр=qц*Lг=6*140=840 (кг)

mн=1050 кг

m=1050+840=1890 (кг)

Наклонный транспортер.

Jред=1,1·0,0032=0,00352 (кг·м2)

mтр=6*12=72 (кг)

mн=22,5 кг

m=72+22,5=94,5 (кг)

4.4 Обоснование и описание принципиальной электрической схемы управления приводом.

Требования к схеме автоматизированного управления:

Привод горизонтального транспортера может быть включен только при работе наклонного.

Управление приводом осуществляется вручную - дистанционно.

Перед включением двигателей должен быть подан предупредительный сигнал.

Привод горизонтального транспортера должен иметь возможность кратковременно реверсироваться.

Остановка привода может быть произведена с пульта управления и двух мест производственного помещения.

Схема должна предусматривать защиту от КЗ, тепловую, обрыва фаз сети и самопроизвольного пуска.

Работа схемы управления:

Питание схемы управления осуществляется через автоматический выключатель QF1. Автомат QF1 включен, при нажатий кнопки «пуск» SB4, срабатывает магнитный пускатель КМ1 наклонного транспортера, замыкаются контакты КМ1:2, КМ1:3, КМ1:4, размыкается КМ1:5. При замыканий контакта КМ1:4 происходит кратковременный звонок. При замыканий контакта КМ1:3 дает возможность срабатыванию магнитных пускателей КМ2 и КМ3 горизонтального транспортера. При нажатий кнопки SB5, срабатывает магнитный пускатель КМ2, замыкаются контакты КМ2:2, тем самым магнитный пускатель становится на самоподпитку (шунтирует SB5), размыкается контакт КМ2:3, который недопускает реверс электродвигателя М2 горизонтального транспортера.

При нажатий любой кнопки стоп SB1, SB2, SB3, происходит остановка всего привода. В схеме предусмотрен реверс горизонтального транспортера, он осуществляется при нажатий кнопки SB6.

В схеме предусмотрена защита от токов КЗ, которая осуществляется автоматом QF1, тепловая и от обрыва фаз защита осуществляется на тепловых реле, от самопроизвольного запуска применяются магнитные пускатели.

4.5 Выбор аппаратуры управления и защиты

Выбор автоматического выключателя:

1. По номинальному напряжению: Uна=660В >Uс=380В

2. По номинальному току: Iн >Iн.дв.

Iн.общ=Iн.двг +Iн.дв.н

Iн.общ=12,3+2,75=15,05 (А)

Iн>Iраб Iн=16 А > Iраб=15,05 А

Расчет тока срабатывания электромагнитного расцепителя:

Iср.э=к* Iн.р

где к - кратность срабатывания электромагнитного расцепителя.

Iср.э=12*16=192 (А)

Автомат: АЕ2030 - 10020У3Б

Выбор магнитного пускателя.

Выбираю магнитный пускатель ПМЛ [Л4]:

Uн=660 В > Uс=380 В

Iн=25 А > Iраб=12,3 А

Uк=Uц.упр

Для горизонтального : ПМЛ 263103 У3

Uн=660 В > Uс=380 В

Iн =10 А > Iраб=2,75 А

Uк=220 В > Uц.упр=220 В

Для наклонного: ПМЛ 122002 У3

Выбираю тепловые реле РТЛ для ПМЛ 263103 У3

По номинальному напряжению: Uн=660 В > Uс=380 В

Номинальный ток: Iн.теп.р.=25 А > Iн.=12,3 А

Номинальный ток теплового расцепителя: Iн.теп.р.=12 А

Пределы регулирования 9,5 - 14(А)

Тепловое реле РТЛ - 101604

Выбираю тепловое реле РТЛ для ПМЛ122002

По номинальному напряжению: Uн=660 В > Uс=380 В

Номинальный ток: Iн.теп.р.=10 А > Iн.=2,75 А

Iн.теп.р.=3,2 А

Пределы регулирования 2,4 - 4,0 А

Тепловое реле РТЛ - 100804

Выбор звонка.

Uн=220В; Р=40Вт.

Звонок: ЗВП - 220

Выбор сигнальной лампы.

Для световой сигнализаций выберу аппаратуру АС - 14011У3. Лампа коммутаторная, Uл=220В, цвет светофильтра - зеленый.

Выбор кнопок управления.

ПКУ 15 - 19У3.

По рабочему току - до 6А.

По количеству рядов - 2 вертикальных ряда.

По климатическому исполнению и категорий размещения У3.

Краткое описание устройства и места расположения пультов управления, шкафов управления, конечных выключателей и другой аппаратуры.

Пульт и шкаф управления располагаются на одной площадке с приводной станцией. Они находятся в основном стойловом помещении, на видном месте, чтобы оператор мог следить за навозоуборочным процессом и во время отключить транспортеры. Непосредственно для управления электроприводом применяется устройство РУС, предназначенное для управления и защиты электродвигателей.

Внутри шкафа устанавливаются: автоматический выключатель, магнитный пускатель, предохранитель, тепловые реле, электрический звонок.

На крышке шкафа устанавливаются кнопки управления и сигнальные лампы.

Выключение транспортера возможно с трех мест помещения: с пульта управления и с двух концов здания.

5. АВТОМАТИКА

Обоснование применения замкнутой системы электропривода

Определим требуемое абсолютное снижение угловой скорости электродвигателя при номинальной нагрузке

(5.1)

где д - требуемый статизм регулирования угловой скорости;

щmin - минимальная угловая скорость вращения двигателя, рад/с.

(5.2)

где щmax - максимальная угловая скорость вращения двигателя, рад/с;

D - диапазон регулирования угловой скорости.

(5.3)

Определим абсолютное снижение угловой скорости двигателя в разомкнутой системе электропривода при номинальной нагрузке

(5.4)

Замкнутая система электропривода необходима, если выполняется равенство

Отсюда следует, что замкнутая система необходима.

Построим структурную схему для расчета статики.

Преобразуем схему в расчетный вид

В качестве регулятора частоты выберем микроконтроллер.

Рассчитаем передаточный коэффициент и обратные связи на основании расчетной схемы для расчета статики

(5.5)

где ДF - изменение частоты микроконтроллера (от 0 до max), Гц;

ДU - изменение напряжения, подаваемого на микроамперметр (от 0 до max), В.

Расчет динамики.

Структурная схема для расчета динамики будет иметь следующий вид

Передаточная функция двигателя

(5.6)

где Тм - электромеханическая постоянная:

(5.7)

где В - модуль жесткости механической характеристики двигателя

(5.8)

где ш - угол наклона механической характеристики;

Мм, Мщ - масштаб момента и скорости.

(5.9)

где Т=0,8 - постоянная времени микроконтроллера.

Определим устойчивость системы для этого разомкнем обратную связь. Передаточную функцию можно представить

Для определения устойчивости необходимо построить ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой САР. Для этого определим характерные частоты

Для построения ЛФЧХ составим таблицу.

Рисунок 5.2 - ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы САР

Из рисунка 5.2 видно, что САР устойчива, т.к. на частоте среза (в т.1) значение ц(щ) ЛФЧХ меньше 180°.

Построение вещественно-частотной характеристики Re=f(щ).

Передаточная функция замкнутой САР будет меньше

Упростим выражение

=

Представим в Re(щ) известные числовые значения

Построим по данному выражению график зависимости Re(щ).

Таблица 5.3 - Точки графика зависимости Re(щ)

щ	0	2	5	10	15	20	25	30	50	70	90	105
Re	21	7,47	1,33	-0,03	-0,29	-0,36	-0,38	-0,38	-0,31	-0,23	-0,17	-0,13

По данным рисунка подсчитаем

Зависимости h(H;ф) сведены в таблицу h-функций, переходной процесс представляет из себя зависимость hдейств=f(t)

где ф - табличное время переходного процесса.

Таблица 5.4 - h-функции

ф	hтабл	t	hдейст	ф	hтабл	t	hдейст
0	0	0	0	13,5	0,99	2,7	10,857
0,5	0,207	0,1	2,277	14	0,988	2,8	10,868
1	0,401	0,2	4,411	14,5	0,987	2,9	10,868
1,5	0,594	0,3	6,534	15	0,988	3	10,901
2	0,681	0,4	7,491	15,5	0,988	3,1	10,901
2,5	0,862	0,5	9,482	16	0,991	3,2	10,923
3	0,958	0,6	10,538	16,5	0,993	3,3	10,934
3,5	1,024	0,7	11,264	17	0,994	3,4	10,934
4	1,06	0,8	11,66	17,5	0,994	3,5	10,945
4,5	1,08	0,9	11,88	18	0,995	3,6	10,945
5	1,087	1	11,957	18,5	0,995	3,7	10,945
5,5	1,065	1,1	11,715	19	0,995	3,8	10,945
6	1,05	1,2	11,55	19,5	0,995	3,9	10,945
6,5	1,037	1,3	11,407	20	0,995	4	10,945
7	1,025	1,4	11,275	20,5	0,996	4,1	10,956
7,5	1,021	1,5	11,231	21	0,977	4,2	10,967
8	1,018	1,6	11,138	21,5	0,998	4,3	10,978
8,5	1,018	1,7	11,203	22	1	4,4	11
9	1,019	1,8	11,203	22,5	1,002	4,5	11,022
9,5	1,019	1,9	11,187	23	1,004	4,6	11,044
10	1,019	2	11,154	23,5	1,004	4,7	11,044
10,5	1,017	2,1	11,11	24	1,005	4,8	11,055
11	1,014	2,2	11,044	24,5	1,005	4,9	11,055
11,5	1,01	2,3	10,989	25	1,005	5	11,055
12	1,004	2,4	10,934	25,5	1,004	5,1	11,044
12,5	0,999	2,5	10,89	26	1,004	5,2	11,044
13	0,994	2,6	10,868		H=0,5



Рисунок 5.4 - h-функция

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основная задача проектирования рационального электропривода состоит в том чтобы наиболее правильно сочетать свойства всех его элементов со свойствами рабочей машины и технологического процесса, выполняемого машинным устройством.

Свойства технологического процесса и рабочей машины, знание которых необходимо для проектирования электропривода, описываются приводными характеристиками машины. К этим характеристикам относятся: технологическая, кинематическая, энергетическая, механическая, нагрузочная.

Автоматизация является одним из основных направлений в развитий сельскохозяйственного электропривода. После внимательного изучения технологической, кинематической характеристик машины и требований к схеме автоматического управления составляется принципиальная схема автоматического управления.

ЛИТЕРАТУРА

Автоматизированный электропривод. Методические указания по изучению дисциплины и задания для курсовой работы. Авторы: А.Т. Шаповалов, Н.И. Кондратьенков. М.: 1983г.

Басов А.С. Основы электропривода и автоматическое управление электропривода в сельском хозяйстве. М.: Колос - 1972г.

Фокин В.В., Жигалов В.А. Автоматизированный электропривод: Методические указания по курсовому проектированию. - Ижевск: ИжГСХА, Издательство ШЕП, 2001.

Мурусидзе Д.Н., Левин А.Б. Технология производства продукций животноводства. - М.: Агропромиздат, 1992г.

Размещено на Allbest.ru

...