Выбор электроприводов для подъемного механизма

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Российский государственный аграрный университет - МСха имени К.А. Тимирязева

Энергетический факультет

Кафедра «Электропривод и электротехнологии»

Курсовая работа

по электроприводу

на тему:

Выбор электроприводов для подъемного механизма

Выполнил: Чернов С.С.

студент группы 403

Проверила: Шлепина Д.М.

старший преподаватель

Москва 2016



Техническое задание

Весом троса можно пренебречь.

Электродвигатели основного исполнения для привода подъемного механизма выбирать с синхронной частотой вращения - .

Отношение .

Время цикла в повторно-кратковременном режиме принять равным согласно ГОСТ 183-74 стандартному - 10 минут.

Момент сопротивления при спуске и подъеме считать неизменным.

Снижение напряжения при пуске принять равным .

Постоянную времени нагрева принять равной .



Содержание

Часть 1

1.1 Для главного привода подъемного механизма, выполненного по кинематической схеме, приведенной на рис. 1, в соответствии с индивидуальным заданием выбрать асинхронный электродвигатель (АД) с фазным ротором, тип и марку редуктора. Режим работы электропривода - повторно-кратковременный (S3).

1.2 Рассчитать сопротивление ступеней пускового реостата и определить пусковой ток в роторе электродвигателя и в сети.

1.3 Для главного привода подъемного механизма определить сопротивления, которые требуется внести в цепь ротора, чтобы груз двигался на подъем и на спуск со скоростью, равной 0,5 заданного значения. Построить искусственные механические характеристики и определить токи в роторе и в сети при указанных режимах работы.

Часть 2

2.1 Для привода подъемного механизма выбрать асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором с повышенным скольжением. Режим работы электропривода - S3. Построить естественную механическую характеристику и характеристики при напряжениях 0,5; 0,7и 0,9 номинального значения.

2.2 Для привода подъемного механизма выбрать асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором основного исполнения. Режим работы электропривода - S3.

2.3 Определить время пуска электродвигателя, выбранного в П.2.2, и построить зависимости и.

2.4 Для электродвигателя, выбранного в П.2.2, определить допустимое число включений в час.

Часть 3

3.1 Для привода подъемного механизма выбрать асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором с повышенным пусковым моментом, считая, что режим работы электропривода - кратковременный (S2) и время работы составляет 15 мин.

3.2 Определить превышение температуры двигателя в конце указанного времени работы

Литература



Часть 1

П. 1.1

Где - мощность сопротивления, кВт

- масса груза, кг

- скорость груза, м/c

- ускорение свободного падения, равное 9,8 м/c

- КПД передачи

Где - время работы, мин

- время цикла работы ()

- продолжительность включения, %

Где - время паузы, мин

Выбор мощности электродвигателя производится из условия:

Где - номинальная мощность двигателя, кВт

- эквивалентная мощность по нагрузочной диаграмме, кВт

Где - коэффициент ухудшения охлаждения двигателя в период паузы ()

Выбираем двигатель 4АК160М6 с паспортными данными:

; ; ; ;

; ; ;

Для обеспечения надежного пуска двигателя следует сделать проверку по условию:

Где - действительное напряжение при пуске, о.е.

- действительное напряжение при пуске, В

- номинальное напряжение, В

- пусковой момент электродвигателя, Нм, который принимается равным 0,8 … 0,9 момента критического

- момент трогания рабочего органа подъемного механизма, Нм

- номинальный момент электродвигателя, Нм



Где - номинальная угловая скорость электродвигателя,

- номинальная частота вращения, об/мин

Условие выполняется

Данный двигатель проходит по условиям пуска

П. 1.2

Т1: ;

Где - синхронная угловая скорость электродвигателя,

- синхронная частота вращения, об/мин

Т2: ;

Т3: ;

Где - критическое скольжение электродвигателя

- номинальное скольжение электродвигателя

Т4: ;

Данные расчета механической характеристики сводим в таблицу

	Т1	Т2	Т3	Т4
М, Нм	0	92,6	324,1	259,2
	157	151,2	129,9	0
			0,3
			0,036

Построение пусковой диаграммы следует начинать с определения максимального и переключающего (минимального) моментов:

Где - максимальный момент электродвигателя, Нм

- минимальный момент электродвигателя, Нм

- момент сопротивления подъемного механизма, Нм

После построения пусковой диаграммы необходимо определить масштаб сопротивления:

Где - номинальное сопротивление ротора, Ом

- отрезок на пусковой диаграмме, соответствующий номинальному сопротивлению ротора, мм

Где - ЭДС между кольцами неподвижного разомкнутого ротора, В

- номинальный ток ротора, А

Тогда сопротивления пускового реостата равны:

Всего реостата:

Пусковой ток ротора:

Определение пускового тока в сети:

П. 1.3

Добавочное сопротивление, введенное в цепь ротора, определяют, используя выражение:

Где - скольжение при работе с на естественной и искусственной механических характеристиках

- добавочное сопротивление в цепи ротора, Ом

Где - угловая скорость электродвигателя при работе на естественной характеристике при

Скольжение электродвигателя при работе на подъем:

Для построения характеристики электродвигателя при подъеме груза необходимо определить критическое скольжение:

На спуск груза:

асинхронный фазный короткозамкнутый цепь ротор



Часть 2

П. 2.1

Где - стандартное значение относительной продолжительности включения, о.е

- фактическое значение относительной продолжительности включения, о.е

- мощность сопротивления при значении , кВт

- мощность сопротивления, приведенная к ближайшему большему стандартному значению , кВт

- коэффициент потерь

По полученному значению надо выбрать двигатель так, чтобы мощность двигателя стандартной продолжительности включения удовлетворяла условию:

Выбираем двигатель 4АС160S4 с паспортными данными:

; ; ; ;

;;;;

;; ;

Для обеспечения надежного пуска двигателя следует сделать проверку по условию:

Условие выполняется

Данный двигатель проходит по условиям пуска

Естественную механическую характеристику необходимо построить по характерным точкам:

Т1: ;

Т2: ;

Т3: ;

;

Т4: ;

Т5: ;

Где - кратность критического момента

- кратность пускового момента

- кратность минимального момента

- угловая скорость при минимальном моменте,

Построение искусственных механических характеристик при изменении напряжения сети основывается на квадратичной зависимости момента асинхронного электродвигателя от величины приложенного напряжения. Для построения данных характеристик необходимо провести пересчет моментов для точек Т2, Т3, Т4 и Т5 с номинального напряжения на напряжения, указанные в задании, по выражению:

;;

Данные расчета искусственной характеристики сводим в таблицу

		При	При	При
Т2
Т3
Т4
Т5

П. 2.2

Выбираем двигатель 4А132M4 с паспортными данными:



; ; ; ; ;

;;; ; ;

Для обеспечения надежного пуска двигателя следует сделать проверку по условию:

Условие выполняется

Данный двигатель проходит по условиям пуска

П.2.3:

Механическую характеристику двигателя достаточно построить по характерным точкам:

Т1: ;

Т2: ;

Т3: ;

;

Т4: ;

Т5: ;

Приведенный к валу электродвигателя момент сопротивления подъемного механизма определяют по выражению:

И который будет постоянным.

Приведенный к валу электродвигателя момент инерции системы “двигатель - подъемный механизм” определяют по выражению:

Где -коэффициент, учитывающий момент инерции механической передачи ()

- момент инерции барабана подъемного механизма,

- момент инерции ротора электродвигателя,

- передаточное отношение редуктора

- скорость подъема груза, м/c

- диаметр барабана, м

-масса груза, кг

Используя построенные механические характеристики электродвигателя и подъемного механизма, строят кривую динамического момента на основе соотношения . Затем кривую динамического момента заменяют ступенчатой линией с участками по скорости, на которых динамический момент постоянен и равен его средней величине.

Точки на графике:

Средние значения динамического момента:

Тогда время пуска на каждом участке будет:

Где - интервал скорости на i-ом участке,

Полное время пуска:

Где -количество участков

Т1	38	22	0,3
Т2	38	38	0,52
Т3	66	40	0,32
Т4	98	29	0,15
Т5	60	19	0,33

П. 2.4

Допустимое число включений в час для электродвигателя подъемного механизма, выбранного в п.2.2, рассчитывается по формуле:

Где - номинальные потери мощности, Вт

- фактические потери мощности (при нагрузке), Вт

- коэффициент ухудшения охлаждения

- потери энергии в двигателе при пуске, Дж

Номинальные потери мощности:

Где - номинальный КПД электродвигателя

Фактические потери мощности при нагрузке :

Где - постоянные потери мощности в электродвигателе, Вт

- переменные потери мощности в электродвигателе, Вт

Постоянные и переменные потери могут быть найдены путем решения системы уравнений:

Где - коэффициент потерь

Потери энергии при пуске:



Часть 3

П. 3.1

Для полного использования двигателя по нагреву в кратковременном режиме работы, предназначенного для продолжительного режима, его следует перегружать, то есть выбирать, исходя из условия:

Выбираем двигатель 4АР160S6 с паспортными данными:

; ; ; ; ;

;;; ; ;

Для количественной опенки перегрузки используются коэффициенты термической и механической перегрузок:

Где - время работы

- постоянная времени нагрева, мин

- коэффициент потерь

Постоянная времени нагрева определяется по выражению:



Где

- удельная теплоемкость стали

- масса электродвигателя, кг

- теплоотдача двигателя

- номинальные потери мощности в двигателе

- допустимое значение превышения температуры, соответствующее классу нагревостойкости изоляции F

Полное использование электродвигателей по нагреву ограничивается допустимой перегрузочной способностью, которая для асинхронных электродвигателей характеризуется кратностью критического момента. Поэтому при двигатель по нагреву будет недоиспользован и определяющим является кратность критического момента.

По известным для выбранного двигателя номинальной мощности и коэффициенту механической перегрузки определяют мощность, которую может развивать данный двигатель, не перегреваясь, в течение времени работы при кратковременном режиме работы:

При этом должно выполняться условие:

Для обеспечения надежного пуска двигателя следует сделать проверку по условию:

Условие выполняется

Данный двигатель проходит по условиям пуска

П. 3.2

Превышение температуры двигателя в конце цикла работы может быть определено из уравнения кривой нагрева:

Где

- установившееся значение превышения температуры электродвигателя при нагрузке

Где - постоянные потери мощности в электродвигателе, кВт

- переменные потери мощности в электродвигателе, кВт

Постоянные и переменные потери могут быть найдены путем решения системы уравнений:

Где - коэффициент потерь



Литература

1. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981

2. Чиликин М.Г., Соколов М.М., Терехов В.М. Шинянский А.В. Основы автоматизированного электропривода. М.: Энергия, 1974

3. Москаленков В.В. Электрический привод. М.: Мастерство, 2000

4. Ключев В.И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985

5. Фоменков А.П. Электропривод с/х машин, агрегатов и поточных линий. М.: Колос, 1984

6. Кабдин Н.Е. Основы теории электропривода. М.: МГАУ, 1997

Размещено на Allbest.ru

...