14520

Расчёт электропривода грузоподъёмного механизма

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Курсовая работа на тему: Расчёт электропривода грузоподъёмного механизма Содержание: Исходные данные для расчётов Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма и предварительный выбор мощности двигателя Построение упрощённой нагр

Русский

2013-06-06

1.85 MB

94 чел.

Курсовая работа

на тему:

«Расчёт электропривода грузоподъёмного механизма»


Содержание:

  1.  Исходные данные для расчётов
  2.  Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма и предварительный выбор мощности двигателя
    1.  Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя

2.2 Расчёт статической мощности на выходном валу механизма

    2.3 Расчёт статической мощности на валу двигателя

     2.4 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя

     2.5 Расчёт требуемой мощности двигателя по упрощённой нагрузочной                               

           диаграмме…………………………………………………………………...

    3. Построение механической и электромеханической характеристики……..

    3.1 Расчёт и построение механической характеристики……………………...

   3.2 Расчёт и построение электромеханической характеристики……………..

   4. Построение нагрузочной диаграммы………………………………………..

   4.1 Подъём номинального груза………………………………………………..

   4.2 Тормозной спуск груза……………………………………………………...

    4.3 Подъём холостого гака……………………………………………………..

    4.4 Силовой спуск силового гака………………………………………………

   5. Проверка выбранного двигателя на обеспечение заданной  

       производительности лебёдки………………………………………………...

    6. Проверка выбранного двигателя на нагрев…………………………………

   7. Силовая схема преобразователя частоты с инвертором напряжения……..

   8. Список используемой литературы…………………………………………..

  1.  Исходные данные для расчётов

Род тока

Грузоподъёмность

Gгркг

Высота подъёма

груза

lп  

Высота спуска

груза

lс  

 

Переменный

 

 

 

Вес

грузозахватывающего

устройства Gх.г  ,кг

Диаметр

грузового

барабана D

Время пауз нагрузочной

диаграммы ti

tп1

tп2

tп3

tп4

 

  

 

 

 

 

 

      Продолжение таблицы 1

     

    Продолжение таблицы 1

КПД механизма

лебёдки

η

Скорость подъёма

спуска груза

υп, м/с

Скорость подъёма

спуска грузозахватывающего

устройства υп.х.г, м/с

 

 

 

  Продолжение таблицы 1

Посадочная скорость

груза

υ`с, м/с

Наименование

исполнительного

механизма

Система

управления

Род тока

 

Асинхронный

двигатель

Преобразователь

частоты с

инвертором напряжения

Сеть

переменного

тока 380В

         

Таблица -1- Исходные данные для расчётов

2. Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма

и предварительный выбор мощности двигателя

2.1 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя

Продолжительность включения рассчитываем по формуле:

 

                       (1)
где

              (2) 

         (3)

Время работы двигателя при подъёме груза:

           (4)

Время работы двигателя при спуске груза:

        (5)
Время работы двигателя при подъёме холостого гака:

         (6)
Время работы двигателя при спуске холостого гака:

Здесь скорость спуска холостого гака равна скорости подъёма холостого гака

       

              (7)

Суммарное время включённого состояния двигателя:


Определяем продолжительность включения двигателя


2.2 Расчёт статической мощности на выходном валу механизма.

Статическая мощность на выходном валу при подъёме груза:

                                      (8)                    
Статическая мощность на выходном валу при спуске груза:

         (9)


Статическая мощность на выходном валу при посадке груза:

         (10)
Статическая мощность на выходном валу при подъёме холостого гака:

             (11)
Статическая мощность на выходном валу при спуске холостого гака:

                (12)

2.3 Расчёт статической мощности на валу двигателя.

Статическая мощность на валу двигателя при подъёме груза:

             (13)
Статическая мощность на валу двигателя при спуске груза:

              (14)
Статическая мощность на валу двигателя при посадке груза:

      (15)


Статическая мощность на валу двигателя при подъёме холостого гака:

Здесь ηх.г =0,2

               (16)


Статическая мощность на валу двигателя при спуске холостого гака:

     (17)


2.4 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя.

Рисунок 1 – Упрощённая нагрузочная диаграмма двигателя

2.5 Расчёт требуемой мощности двигателя по упрощённой нагрузочной диаграмме

Средне квадратичную мощность рассчитываем по формуле:

         (18)
где β
i- коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи и рассчитывается для                            всех рабочих участков по формуле:

           (19)
Здесь β
0- коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи при неподвижном       роторе

Для двигателей открытого и защищённого исполнения β0=0,25÷0,35

Для двигателей закрытого обдуваемого исполнения β0=0,3÷0,55

Для двигателей закрытых без обдува  β0=0,7÷0,78

Для двигателей с принудительной вентиляцией β0=1

Принимаем β0=0,4  и   υном=         м/с

При подъёме груза:

                              (20)
При спуске груза до одного метра:

    (21)
При посадке груза:

  (22)
При подъёме холостого гака:

         (23)
При спуске холостого гака:

           (24)


Таблица 2 – Сводная таблица данных для расчёта среднеквадратичной                                                       

 мощности

Участок

Рс

кВт

tр

υ,  м/с

υн

м/с

β

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

посадочный

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

Запишем выражение для расчёта среднеквадратичной мощности двигателя:



Номинальную мощность двигателя находим по формуле:

                                                         (26)
где kз=1,2 – коэффициент запаса

     ПВном=40% - номинальная продолжительность включения


По справочнику выбираем двигатель марки             , который имеет следующие характеристики:

Номинальная мощность  Рн=        кВт

Номинальное скольжение sн=   %

Частота вращения   n=         об/мин

Номинальный ток статора Iном=          А

Номинальный КПД   ηн=           %

Номинальный коэффициент мощности cosφн=                  


Момент инерции
J =           кг·м2

Число пар полюсов  р =

3. Построение механической и электромеханической характеристики.

3.1 Расчёт и построение механической характеристики.


Номинальная угловая скорость вращения:

   

Номинальный момент:

 

Определяем  критическое скольжение для двигательного режима:


          


Критический момент вращения находим из выражения 29:

                                                               
По уравнению Клосса находим М
дв:

                                            (31)
Запишем выражение для угловой скорости:

                                                                                                     (32)
где ω
0=157 с –1

Используя формулы 31, 32 составим расчётную таблицу:

Таблица 3 – Данные для построения механической характеристики.

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω, с-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М, Н·м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Расчёт и построение электромеханической характеристики.

Ток холостого хода:

            (33)
где


Ток, значение которого обусловлено параметрами скольжения и момента на валу:

           (35)   
Используя формулы 33, 34, 35 составим расчётную таблицу:

Таблица 4 – Данные для построения электромеханической характеристики.

S

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М, Н·м

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1, A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Рисунок 2 – Механическая и электромеханическая характеристики асинхронного   

                     двигателя типа                при 2р=  .          

4. Построение нагрузочной диаграммы 

4.1 Подъём номинального груза.

Приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода:

(36)
Передаточное число:

                                                                         (37)
Момент на валу электродвигателя:

                              (38)

Время разгона:

                                          (39)
где угловая скорость ω
1 определена по механической характеристике двигателя и соответствует моменту М1ст.

Выбранный двигатель типа        снабжён дисковым тормозом  типа      с  Мт =        Н·м

Постоянные потери в электродвигателе:

                                  (40)
Тормозной момент, обусловленный постоянными потерями в  электродвигателе:


Суммарный тормозной момент:

 

Время остановки поднимаемого груза при отключении двигателя:

Установившаяся скорость подъёма номинального груза:

Путь, пройденный грузом при разгоне и торможении:

          

Время подъёма груза при установившемся режиме:

                                                                  (46)


Ток, потребляемый двигателем, в пределах допустимых нагрузок пропорционален моменту на валу и может быть найден по формуле:

                 (47)

4.2 Тормозной спуск груза.

Момент на валу электродвигателя при опускании номинального груза:

Поскольку в пределах  допустимых нагрузок механическую характеристику для генераторного и двигательного режимов можно представить одной линией, скорость рекуперативного торможения определяется по формуле:

                                                      (49)
где угловая скорость ω
2 определена по механической характеристике двигателя и соответствует моменту М2ст.

Если ток тормозного режима I2 принять равным току двигателя, работающего с моментом М2ст, то:

                                                            (50)

Время разгона при опускании груза с включённым двигателем:

                                            (51)
Тормозной момент при отключении двигателя от сети:


Время остановки опускаемого груза:

                                        

                                                                   (53)

Скорость опускания груза:

                                                  (54)
Путь, пройденный грузом при разгоне и торможении:

                                         (55)
Время опускания груза при установившемся режиме:

                                          


  1.  Подъём холостого гака.

Момент на валу электродвигателя при подъёме холостого гака:

         (57)
Моменту М
3ст=       Н·м соответствует, согласно механической характеристике, скорость двигателя ω3=          рад/с

Ток, потребляемый двигателем:

          (58)
Приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода:

           (59)
Время разгона при подъёме холостого гака:

                                            (60)
Тормозной момент при отключении двигателя в конце подъёма гака:


Время остановки поднимаемого гака:

 

Скорость подъёма холостого гака:

                                                       (63)
Путь, пройденный гаком при разгоне и торможении:

                                                                                                                              (64)
Время установившегося движения при подъёме холостого гака:

                                                          (65)

  1.  Силовой спуск силового гака.

Момент на валу электродвигателя при опускании холостого гака:

         (66)
Моменту М
4ст=    Нм  соответствует скорость двигателя ω=     рад/с

и потребляемый ток:

                                                                       (67)
Время разгона при опускании холостого гака:

                                           (68)
Тормозной момент при отключении двигателя:

                                (69)
Время остановки опускаемого гака:

                                                                (70)
Скорость опускания холостого гака:

                                                    (71)

       Путь, пройденный гаком при разгоне и торможении:

                                      (72)
Время установившегося движения при опускании холостого гака:

                                                                  (73)
Расчётные данные работы двигателя сводим в таблицу 5.

Таблица 5 – Расчётные данные работы двигателя.

Режим работы

Ток, А                              

Время, с

Подъём номинального груза:

     разгон…………………………………………

     установившийся режим………………………

     торможение……………………………………

Горизонтальное перемещение груза…………….

Тормозной спуск груза:

     разгон…………………………………………

     установившийся режим………………………

     торможение……………………………………

Расстроповка груза………………………………..

Подъём холостого гака:

     разгон…………………………………………

     установившийся режим………………………

     торможение……………………………………

Горизонтальное перемещение гака……………...

Силовой спуск холостого гака:

     разгон…………………………………………

     установившийся режим………………………

     торможение……………………………………

Застроповка груза…………………………………

     

Iп =  

I1=  

Iп  =  

I2=    

Iп =  

I3=   

Iп =  

I4  =   

t1п =  

t =  

t =  

t01 =  

t2п =   

t =  

t2т =  

t02 =  

t3п =  

t =  

t =  

t03 =  

t4п =  

t =  

t =  

t04 =  

5. Проверка выбранного двигателя на обеспечение

заданной производительности лебёдки.

Полная продолжительность цикла:

                                                     (74)

Число циклов в час:

                                                           (75)

6. Проверка выбранного двигателя на нагрев.

Расчётная продолжительность включения:

                                                          (76)
Эквивалентный ток при повторно-кратковременном режиме,

соответствующий расчётной ПВ% (полагая ток плавно спадающим

от пускового до рабочего, берём для расчёта его среднее значение,

тем более что время переходного процесса ничтожно мало):

       (77)

Эквивалентный ток при повторно-кратковременном режиме, пересчитанный на стандартную ПВ% выбранного двигателя, по уравнению:

                                                    (78)
Таким образом,
Iεн =      А < Iн =      А, т. е. в заданном режиме работы выбранный двигатель перегреваться не будет.

8. Список используемой литературы.

  1.  Чекунов К. А. “Судовые электроприводы электродвижение судов”. – Л.:

Судостроение, 1976.- 376с.

2.  Теория электропривода. методические указания к курсовой работе для            

    студентов дневных и заочных факультетов высших учебных заведений по    

     специальности 1809 “Электрооборудование и автоматика судов”.-

     Калининград 1990г.

3.  Чиликин М. Г. “Общий курс электропривода”.- М.: Энергия 1981г.

7. Силовая схема преобразователя частоты с инвертором напряжения.

 Преобразователь с инвертором напряжения включает следующие основные силовые узлы (рисунок 3): управляемый выпрямитель УВ с LC-фильтром; инвертор напряжения – АИ с группами вентилей прямого ПТ и обратного ОТ тока, отсекающими диодами и коммутирующими конденсаторами; ведомый инвертор ВИ  с  LC-фильтром. Обмотки дросселя фильтров УВ и ВИ выполнены на общем сердечнике и включены в плечи вентильных мостов, выполняя при этом также функции токоограничения. В преобразователе осуществляется амплитудный метод регулирования выходного напряжения посредством УВ, а АИ выполнен по схеме с  одноступенчатой междуфазовой коммутацией и устройством подзаряда конденсаторов от отдельного источника (на схеме не показано). Ведомый инвертор ВИ обеспечивает режим рекуперативного торможения электропривода. При построении преобразователя принято совместное управление УВ и ВИ. Поэтому с целью ограничения уравнительных токов система регулирования должна обеспечить более высокое напряжение постоянного тока ВИ, чем у УВ. Кроме того, система регулирования должна обеспечить заданный закон управления напряжением и частотой преобразователя.

Поясним формирование кривой выходного напряжения. Если первоначально в проводящем состоянии были тиристоры 1 и 2, то при открывании тиристора 3 заряд кондесатора прикладывается к тиристору 1, и онзакрывается. Проводящими оказываются тиристоры 3 и 2. Под действием ЭДС самоиндекции и фазы А открываются диоды 11 и 16, так как разность потенциалов между началами фаз А и   В оказывается наибольшей. Если продолжительность включения обратных диодов, определяемая самоиндукцией фазы нагрузки, меньше длительности рабочего интервала, диоды 11 и 16 закрываются.

В звено постоянного тока параллельно инвертору включается конденсатор, ограничивающий пульсации напряжения, возникающие при переключении тиристоров инвертора. В результате звено постоянного обладает сопротивлением для переменной составляющей тока, и напряжение входа и выхода инвертора при постоянных параметрах нагрузки связаны постоянным коэффициентом.

Плечи инвертора обладают двухсторонней проводимостью. Для обеспечения этого в плечах инвертора используются тиристоры, зашунтированные встречно включёнными диодами.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24580. Загальній огляд фінансової звітності підприємства 30 KB
  Загальній огляд фінансової звітності підприємства. Фінансова звітність подається органам до сфери управління яких належать підприємства трудовим колективам на їх вимогу власникам засновникам відповідно до установчих документів а також згідно із законодавством іншим органам та користувачам зокрема органам державної статистики; щодо використання бюджетних асигнувань одержаних із місцевих бюджетів відповідно фінансовим відділам райдержадміністрацій міськвиконкомів та фінансовим управлінням обласних. Аудитору слід пам'ятати що...
24581. Методика проведення загального аудиту 33 KB
  Методичні прийоми проведення аудиторської перевірки До їх складу відносять: фактичну перевірку підтвердження документальну перевірку спостереження обстеження опитування перевірку механічної точності аналітичні тести сканування обстеження спеціальну перевірку та зустрічну перевірку див. Під фактичною перевіркою слід розуміти перевірку кількісного і якісного стану об'єктів який встановлюється шляхом обстеження огляду обмірювання перерахунку зважування лабораторного аналізу та інших способів перевірки фактичного стану активів....
24582. Документування аудиторських послуг 26.5 KB
  Документальне оформлення аудиторської перевірки складається з двох видів документації робочої та підсумкової. Аудитор зобов'язаний вести документацію зі справ які стосуються прийнятих рішень за результатами проведеної аудиторської перевірки і які в свою чергу будуть покладені в основу аудиторського висновку. Суть робочої документації Робоча документація це записи за допомогою яких аудитор фіксує проведені процедури перевірки тести отриману інформацію і відповідні висновки які робляться під час проведення аудиторської перевірки....
24583. Договір на проведення аудиту 32 KB
  Договір на проведення аудиту. Порядок укладання договору Після обміну листами між аудитором та його клієнтом укладається договір на проведення аудиту. Договір на проведення аудиту є основним документом який засвідчує факт досягнення домовленості між замовником та виконавцем про проведення аудиторської перевірки він документально стверджує що сторони дійшли згоди з усіх моментів обумовлених у договорі. Договір на проведення аудиту має суттєві відмінності від інших договорів які використовуються в підприємництві.
24584. Клієнти аудиторських фірм (аудиторів), процедури їх вибору то погодження 29 KB
  За організаційноправовими формами клієнтів поділяють на підприємства установи організації об'єднання фонди громадян які самостійно провадять підприємницьку діяльність. Крім цих форм законодавством окремо виділяються господарські товариства підприємства установи й організації створені на засадах угоди між юридичними особами і громадянами шляхом об'єднання їх майна для провадження підприємницької діяльності. За формами власності споживачів аудиторських послуг поділяють на: ♦ індивідуальні підприємства засновані тільки на особистій...
24585. Поняття і види аудиторських послуг 39 KB
  Аудиторські організації та підприємціаудитори які провадять свою діяльність одноосібно можуть проводити аудит і надавати супутні аудиту послуги. Уся інша робота аудитора це супутні аудиту послуги. Поряд із проведенням аудиту Національні стандарти передбачають супутні аудиту послуги: оглядову перевірку операційну перевірку та компіляцію трансформацію обліку. Аудиторські послуги як правило не атестовані тобто не потребують подання аудиторського висновку та формальної звітності аудитора на адресу клієнта.
24586. Планування конкретної аудиторської перевірки 34.5 KB
  Вимоги та рекомендації щодо планування аудиту визначені МСА 300 Планування згідно з яким аудитори й аудиторські фірми України мають право самостійно визначати форми і методи аудиту на підставі чинного законодавства наявних норм і стандартів умов договору із замовником професійних знань та досвіду. Мета планування Метою планування аудиту є концентрація уваги аудитора на найважливіших напрямах аудиту виявленні проблем які слід перевірити якнайдетальніше. Документальне оформлення Характер планування залежить від організаційної форми...
24587. Планування аудиторської діяльності 30 KB
  Планування аудиторської діяльності. Обов'язковою умовою успішної діяльності будьякого підприємства є планування. Нормативна база з аудиту МСА 300 Планування регламентує лише порядок планування аудиторської перевірки визначає порядок підготовки загального плану і розроблення програми проведення аудиту і не визначає порядок планування аудиторської діяльності. У літературі з аудиту питання планування аудиторської діяльності також майже не висвітлювалось.
24588. Контроль якості роботи аудиторів 29 KB
  Контроль якості роботи аудиторів Аудиторська фірма зобов'язана дотримуватися політики і процедур контролю якості аудиторських послуг які гарантують що всі аудиторські перевірки проводяться у відповідності з Національними стандартами аудиту та Законом України Про аудиторську діяльність . Зміст строки й обсяг аудиторських процедур та політики аудиторської фірми щодо контролю якості залежать від таких чинників як розміри і характер діяльності аудиторської фірми її дислокація рівень організації перевірки і відповідних суджень про...