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

95 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

24356. Позитивисткая традиция в философии науки. О.Конт как основоположник позитивизма 41.5 KB
  Это значит что: философское знание должно быть абсолютно точным и достоверным; для его достижения философия должна использовать научный метод при познании и опираться на достижения других наук; основной путь для получения научного знания в философии эмпирическое наблюдение; философия должна исследовать лишь факты а не их причины внутреннюю сущность окружающего мира и другие далекие от науки проблемы; философия должна освободиться от ценностного подхода и от оценочного характера при исследовании; философия не должна стремиться...
24357. Неопозитивизм (логический позитивизм – Карнап, Шлик, Рейхенбах и др.). Принципы верификации, физикализма и конвенционализма 56 KB
  22 Предмет философии науки в неопозитивизме Р.Рассел Наиболее последовательную системную роль философия науки впервые приобрела в работах неопозитивистов Р. Неопозитивисты стремились создать философию науки как строгую науку которая позволила бы найти в конгломерате человеческих убеждений мнений те безусловно истинные элементы которые могли бы служить надежным базисом познания и деятельности. Философия науки по их мнению должна базироваться на строгих методологических установках основу которых составляет методология современного...
24358. Постпозитивизм. Характеристика взглядов К.Поппера (принцип фальсификации); И.Лакатоса (роль научной программы); Т.Кун (парадигма и революции в науке); Г.Фейерабенд (принцип пролиферации); М.Полани (2 типа знаний, личное знание) 130 KB
  Понимание предмета философии науки в критическом рационализме К. С точки зрения критического рационализма предметом философии науки является изучение не высказываний а наука как целостная динамичная развивающая система. А это значит что философия не только оказывает стимулирующее негативное или позитивное воздействие на науку но философские положения органически входят в тело науки.Поппер исходил из предпосылки что законы науки не выражаются аналитическими суждениями и в то же время не сводимы к наблюдениям.
24359. Проблема интернализма и экстернализма в понимании механизмов научной деятельности 54.5 KB
  60 Движущие силы развития научного познания: интернализм и экстернализм а Интернализм Что является движущими силами развития научного знания При ответе на этот вопрос исследователь сталкивается с двойственным характером существования и движения научного знания. Они развиваются по внутренней логике: вытекают одна из другой обосновывают друг друга и образуют единую систему знания. С другой стороны исследователь не может не учитывать того обстоятельства что производит эти знания конкретный субъект ученый научное сообщество и что их...
24360. Предмет философии науки: общие закономерности научного познания в его историческом развитии и изменяющемся социокультурном контексте 54.5 KB
  Функции науки культурная технологическая наука как фактор соц регуляции проективно конструктивная экологическая Научное познание процесс получения объективного истинного знания направленного на отражение закономерности действительности. 9 Предмет и структура философии науки Специфика предмета науки определяется в ходе исследовательской деятельности. Поэтому представление о предмете философии науки в истории развития этой отрасли знания существенно меняется.
24361. Наука и культура. Традиционалистический и техногенный тип цивилизации. Ценность научной рациональности 53.5 KB
  Тема соотношения науки и культуры обширна здесь много деталей но общий механизм их взаимодействия таков: наука выявляя законы изменения природных и социальных процессов становится необходимым условием их управления воздействует на потребности общества помогает человечеству в выборе жизненных стратегий поиске путей культурного развития. Надежность влияния культуры на науку подчеркивает хотя бы тот факт что не всякая культура способна продуцировать науку: многие культуры в истории человечества в частности культура майя обходились без...
24362. Соотношение науки и философии 100.5 KB
  Первые пять вопросов получили впоследствии в философии название онтологических или метафизических первый смысл этого понятия проблем. Шестой вопрос гносеологические вопросы философии: философия вырабатывает положения являющиеся базисными для познающего мир о глобальности и абсолютности материи о постоянном развитии мира в целом и отдельных его частей о сотканности мира из противоречий о маятникообразности всех процессов относительно положения равновесия о несводимости закона целого к законам его частей и др. И если на какомто...
24363. Единство и различие науки и искусства 60 KB
  Он же положил начало тенденции рассматривать поэзию в качестве главной составляющей искусства. Белинский утверждал что наука живая современная наука сделалась пестуном искусства и без нее немощно вдохновение бессилен талант. Новый виток обсуждения взаимоотношений науки и искусства связан с огромными достижениями науки и искусства XX столетия.
24364. Наука и обыденное познание 52 KB
  Наряду с научным художественным философским существует обыденное сознание познание. Эксперты отмечают сложность четкой структуризации понятия обыденное знание. К обыденным знаниям относят: практические знания необходимые человеку для решения повседневных задач основанные на здравом смысле умения навыки социальный опыт; исторически первый способ идеального отражения в форме мифологического знания; обыденное массовое сознание в форме стихийного массового опыта и др.