Расчет водорода. Расчет электропривод 2. Исходные данные определение продолжительности цикла

• Название: Исходные данные определение продолжительности цикла
• Анкор: Расчет водорода
• Дата: 31.03.2023
• Размер: 403.95 Kb.
• Имя файла: Расчет электропривод 2.docx
• Тип: Документы; #1028506

Оглавление 

 

Исходные данные  …..……... 2

Определение продолжительности цикла  …………………….4

Предварительный выбор электродвигателя . ………………7

Определение моментов на валу двигателя ………………..….. 7

Определение начального пускового момента ……………

Построение пусковой диаграммы ………….……………………..... 8

………………………..... 9

Определение установившихся скоростей движения и токов ..……………………....12

Определение длительности пуска электродвигателя  …………..……...….13

Определение фактической относительной продолжительности включения ………..……14

Определение среднеквадратичного тока при спуске............................15

Определение сопротивления движению  …………..……...….15

Предварительный выбор электродвигателя ………..……16

Определение длительности разгона ............................17

Определение токов при статической и динамической нагрузках ...........................18

Проверка предварительно выбранного двигателя  …………..……...….19

Расчет и выбор пускорегулировочных резисторов ………..……70

Список используемых источников ...............76

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ОДНОЛЕБЕДОЧНОГО КРАНА

1. 
   Исходные данные
   

— номинальная грузоподъемность, т_с;

— вес пустого захватного приспособления, т_с;

Если величина не задана, она принимается равной от 0,05 до 0,08 грузоподъемности крана (для крюкового крана).

— относительная продолжительность включения двигателя;

— радиус барабана лебедки, м;

i — общее передаточное число механизма подъема, равное произведению передаточного числа редуктора лебедки на кратность полиспаста;

— скорость подъема номинального груза , ;

H — средняя высота подъема, м;

— коэффициент полезного действия механизма при подъеме номинального груза.




1.2. Определение продолжительности цикла
Цикл механизма подъема однолебедочного крана состоит из четырех основных операций: подъема груза, спуска груза, подъема и спуска пустого грузозахватного приспособления. Для введения единообразия в формулах все величины, относящиеся к подъему номинального груза, снабжаются индексом 1, к спуску номинального груза — индексом 2, к подъему пустого грузозахватного приспособления — индексом 3 и к спуску пустого грузозахватного приспособления — индексом 4.

Так как задана относительная продолжительность включения двигателя подъема, то примерная длительность работы его за час может быть определена по формуле (в секундах)

= 0,1237

где ПВ выражена в долях единицы.

Затем определяется приближенная длительность работы двигателя механизма подъема в течение одного цикла (в секундах)

= 0,0618 (1)

Число циклон в час в этом случае определится как

,= 1,9283 (2)

а продолжительность цикла (в секундах)

= 7,61839 (3)

1.3. Предварительный выбор электродвигателя
Рассчитывается величина мощности, необходимая для подъема номинального груза (в кВт):

= 4310Вт (4)

Затем определяется необходимая частота вращения двигателя по формуле (в об/мин):

= 0,71930 (5)

Тогда выбираем второй двигатель из каталога приложений
1.4. Определение моментов на валу двигателя
Как известно, в статических режимах момент, развиваемый электродвигателем, равен моменту сопротивления. При подъеме номинального груза двигатель должен развивать момент (в Н м):

= 0,9102 (6)

Если передаточное число не задано, то оно может быть приближенно определенно по формуле

= 912,719 (7)

где — номинальная частота вращения предварительно выбранного двигателя, об/мин.

Момент на валу при опускании номинального груза определяется по выражению (в Н м):

=11,6183 (8)
= 82 (9)

Момент на валу двигателя при подъеме пустого грузозахватного приспособления определяется по формуле (в Н м):

=0,91829 (10)

При подъеме пустого грузозахватного приспособления значение коэффициента полезного действия механизма будет много меньше, чем .

Величина может быть определена рядом способов, в частности, по следующей формуле:

=17,819/ (11)

где либо по кривой (рис. 1).

Момент , развиваемый грузозахватным приспособлением при его опускании, может быть как отрицательным, так и положительным, в зависимости от того, может ли этот момент преодолеть момент потерь в передачах или нет. Величина и знак момента, создаваемого грузозахватным приспособлением на валу двигателя, определяется по следующей формуле (в Н м):

=15,710 (12)

где .

1.5. Определение начального пускового момента
Начальный пусковой момент двигателя определяется исходя из допустимых средних ускорений при подъеме номинального груза. Значения этих ускорений для механизма подъема кранов различной грузоподъемности приведены в табл. 1.1.( значения анализируются по годам)




Табл. 1.1.

Грузоподъемность крана,	3÷6	10÷19	25 и более
Допустимое ускорение, м	1,5	0,8	0,7

Суммарный момент инерции системы, приведенный к валу двигателя, определяется по формуле (в ):

=11,719 (13)

где ( ) — коэффициент, учитывающий момент инерции барабана и редуктора; меньшее значение коэффициента принимается для кранов меньшей грузоподъемности (3‒5 т);

, — соответственно, моменты инерции ротора предварительно выбранного электродвигателя и муфты, ; момент инерции муфты принимается по таблице приложения 2 в зависимости от типа выбранного электродвигателя.

— масса номинального груза, т,

Если в каталогах приведены не моменты инерции, а маховые моменты, то значение момента инерции определяется из соотношения (в ):

(14)

где — маховый момент, .

Для определения максимально допустимого значения начального пускового момента рассчитываем вспомогательный коэффициент С

, = 0,98127 (15)
1.6. Построение пусковой диаграммы
Пусковая диаграмма строится для режима подъема номинального груза, т.е. момент сопротивления принимается равным .

Момент переключения берегся на 10% больше момента сопротивления.



Естественная механическая характеристика кранового асинхронного двигателя строится по четырем координатам (предполагается, что в диапазоне рабочих нагрузок характеристика прямолинейна):

, ; , =0,719:

, ; , =0,91827

где — частота питающей сети асинхронного двигателя ( );

— число пар полюсов выбранного асинхронного двигателя, определяется по последней цифре в его аббревиатуре (число полюсов в двигателе), поделенной на два.

Моменты для стандартных значений ПВ определяются по известному выражению (в Н м):

=6,8912



1.7. Определение установившихся скоростей движения и токов, потребляемых двигателем при статических нагрузках
Для определения установившихся скоростей движения номинального груза и пустого грузозахватного устройства в направлениях спуска и подъёма строятся «рабочие» характеристики электродвигателя в I ‒ IV квадрантах (рис.4). По данным характеристикам и величинам моментов , рассчитанным в пункте l.4, для всех технологических операций определяются установившиеся скорости вращения .

По полученным величинам вычисляются фактические линейные значения установившихся скоростей движения по формуле (в ):

=6,919

В данном случае нецелесообразно искать отрицательную скорость
По номинальным токам статора при стандартных значениях ПВ и току холостого хода (см. данные каталога) предварительно выбранного двигателя строится характеристика

(рис.4). Моменты , , для стандартных значений ПВ определяем по графику



1.8. Определение длительности пуска электродвигателя
При каждом включении двигателя в период разгона ему приходится преодолевать не только моменты статического сопротивления, но и момент динамического сопротивления, обусловленный инерцией ускоряемой механической системы.

Длительность разгона в операции подъема номинального груза при ступенчатом пуске для прямолинейно убывающего избыточного момента определяется по выражению (в с):

= 0,91029

(20)

где — начальное значение избыточного момента при подъеме номинального груза, ;

— конечное значение избыточного момента в операции подъема номинального груза при переключении с одной механической характеристики двигателя на другую, ;

— момент инерции ротора двигателя, кг м;

— момент инерции муфты, соединяющей двигатель с редуктором, (см. приложение);

— коэффициент, учитывающий приведенные к валу двигателя моменты инерции барабана и редуктора; меньшее значение коэффициента принимается для кранов меньшей грузоподъемности (3-5 т).

В операциях опускания номинального груза, подъема и опускания пустого грузозахватного приспособления длительности разгона определяются по формулам (в с):

(21)

=1,009 (22)

=2,9 (23)

При опускании пустого грузозахватного приспособления (крюка) принимается равным .

Значения начальных и конечных избыточных моментов определяются по следующим выражениям (в ).

При опускании номинального груза:

=0,91

=9,91028

При подъеме пустого грузозахватного приспособления:

;

=7,9290

При опускании пустого грузозахватного приспособления:

;

=2,739
1.9. Определение фактической относительной продолжительности включения
Предварительно определяются длительности работы привода с установившейся скоростью для каждой операции ( ), которые могут быль найдены исходя из следующих соображений.

Путь груза графически может быть представлен площадью трапеции (рис. 5), которая является приближенным графиком скорости движения груза в функции времени. Из графика получаем:

= 3,9201 (24)

Откуда длительность работы привода с установившейся скоростью (в с.):

= 5,09 (25)

где — средняя (расчетная) высота подъема или спуска для i-й операции, м;

— установившаяся скорость подъема или спуска в i-й операции, ;

— длительность разгона для 1-й операции, с;

— длительность торможения в г -й операции, с.


1.10. Определение среднеквадратичного тока при пуске
Как известно, при линейно-убывающем избыточном моменте значение тока двигателя меняется по экспоненциальному закону от величины до , (в нашем случае ). При этом среднеквадратичная величина тока за время пуска может быть определена по формуле (в А):

= 1,9127 (27)

где ;

, , — значения токов двигателя, соответствующих начальному пусковому моменту ( ), моменту переключения ( ) и моменту при подъеме номинального груза ( ), А.

Величины этих токов определяются по графику . Значение может быть найдено и по графикам, приведенным на рис. 6.


Рис. 5
Тогда зависимость линейная и данные рассчитаны верно
1.11. Определение повторю кратковременного тока
Повторно кратковременный ток определяется по следующей формуле:

=65,819 (28)

где — значение среднеквадратичного тока при торможении, А;

0,75 — коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения двигателя с самовентиляцией в период разгона и торможения.

Значение среднеквадратичного тока при торможении ориентировочно принимается равным .

Полученный повторно кратковременный ток соответствует фактической относительной продолжительности включения , вычисленной по формуле (26).

Для того, чтобы сравнить этот ток с номинальным током предварительно выбранного двигателя, необходимо привести его к стандартному значению по выражению:

= 60,8290 (29)
1.12. Проверка предварительно выбранного двигателя на тепловую способность
Для того, чтобы предварительно выбранный двигатель можно было считать наиболее подходящим для данного механизма подъема, необходимо, чтобы было удовлетворено следующее неравенство:

= 79,7100. (30)

где — номинальный ток предварительно намеченного двигателя (при принятой в расчете стандартной величине относительной продолжительности включения);

— номинальный ток ближайшего меньшего по каталогу двигателя (при той же величине ПВ).

Если это неравенство не удовлетворено, то необходимо вновь выбрать двигатель и повторить расчет, начиная с п. 1.3.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ВЫБОР

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

ПОРТАЛЬНОГО КРАНА
2.1. Исходные данные
G — вес крана без груза, т_с;

v — скорость передвижения, ;

L — расчетная длина пути, м (для портальных кранов речных портов можно принять

L = 50 70 м);

S— подветренная площадь крана, ;

— коэффициент сплошности, равный 0,8;

— максимальное давление ветра, равное 150 ;

— радиус катков, см;

— радиус цапф катков, см;

— коэффициент трения цапф (для подшипников скольжения — 0,08 0,15; для подшипников качения — 0,01 0,05);

f — коэффициент трения качения для катков (f = 0,05 см);

— коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за возможного перекоса портала (для подшипников скольжения — 1,5 2, для подшипников качения — 2,5 3);
— КПД механизма передвижения.



2.2. Определение сопротивления движению
Сила, которая должна быть приложена к крану для перемещения его при отсутствии ветра, определяется по формуле (в Н.):

(31)

Сопротивление движению от ветровой нагрузки равно (в Н):

=3,7399 (32)

Полное сопротивление движению


2.3. Предварительный выбор электродвигателя
Мощность, требуемая для передвижения крана, определяется по формуле (в кВт):

=8,6189 (33)

Двигатель передвижения портала работает в кратковременном режиме. При кратковременной работе длительностью не более 10 минут по данным завода «Динамо» крановые двигатели, предназначенные для работы в повторно-кратковременном режиме при ПВ= 0,25, могут быть перегружены до величины момента равного .

С этой целью определяется длительность работы двигателя



и убеждаются, что секунд.

Так как на механизме передвижения портала устанавливают 2 или 4 электродвигателя, то примерная мощность одного из них при ПВ = 0,25 находится по выражению:

=6,9100(34)

где — кратность опрокидывающего (максимального) момента двигателя мощностью ближайшей меньшей, чем ;

— число электродвигателей, устанавливаемых на механизме передвижения портала (ориентировочно можно принять , если кВт и , если кВт).

По каталогу выбирают двигатель мощностью равной или ближайшей большей . Затем определяют статический момент сопротивления электродвигателя (в Н м):

=7,919 (35)

где — номинальная частота вращения двигателя при ПВ=0,25, .
2.4. Определение длительности разгона
Задаются начальным пусковым моментом, равным предварительно выбранного электродвигателя (в Н м):

=79,719 (36)

где — номинальная мощность предварительно намеченного двигателя при ПВ=0,25, кВт;

— кратность его опрокидывающего (максимального) момента.

Определяют начальное и конечное значения избыточного момента

=8,566

=6,01928

где — момент переключения.

Длительность разгона определяется по формуле (в с):

=52,729 (37)

где , — соответственно моменты инерции ротора двигателя и муфты, кг м;

1,5 — коэффициент, учитывающий приведенные к валу двигателя моменты инерции других вращающихся частей механизма.

2.5. Определение токов при статической и динамической нагрузках
Так же, как и для двигателя механизма подъема (п. 1.7), строят для предварительно выбранного двигателя характеристику . По этой зависимости для статического ( ), начального пускового ( ) моментов и момента переключения ( ) находят значение токов статора , , .


2.6. Определение длительности работы с установившейся частотой

вращения
. =9,6199 (38)

Величину принимают равной .
2.7. Определение кратковременного тока за время работы

=6,919 (39)

где , коэффициент определяется либо по кривым (рис. 6), либо по формуле (27).
2.8. Проверка предварительно выбранного двигателя
При этом должно быть удовлетворено неравенство

,

где , и — номинальный ток и кратность опрокидывающего момента двигателя ближайшей меньшей мощности, чем выбранный.

Если по длительности разгона предварительно намеченный двигатель не подходит (см. п. 2.4) и пришлось выбрать двигатель большего габарита, то левая часть неравенства может быть не удовлетворена. В этом случае необходимо указать, что мощность выбранного двигателя по нагреву завышена для обеспечения динамической способности.


3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПУСКОРЕГУЛИРОВОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ
3.1. Общие положения
В задании указывается, для какого именно двигателя в проекте должны быть рассчитаны и выбраны резисторы. Расчет может вестись как графическим, так и аналитическим методами, изложенными в курсе теории электрического привода.

Необходимую при расчете резистора величину активного сопротивления фазы обмотки ротора берут либо из каталога, либо рассчитывают по формуле

=601,628

Где — номинальное активное сопротивление фазы обмотки ротора, Ом;

— напряжение между кольцами заторможенного разомкнутого ротора (указываемое в каталоге);

— номинальный ток в фазе ротора при заданном или найденном стандартном значении ПВ, А.
3.2. Порядок выбора резисторов

Ступень ускорения

=8,7199 (40)

Ступень противовключения

=70,81 (41)

Ступень предварительна

=71,9100 (42)

Ступень невыключаемая

=5,910 (43)
где — номинальный ток ротора двигателя при , А;

— суммарная длительность пусков на данной ступени за период цикла, с;

— суммарная длительность торможений противовключением за цикл, с;

— суммарное время включения двигателя на предвари тельной ступени за цикл, с.;

— фактическая относительная продолжительность включения двигателя.


4. ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЧЕСКОГО ТОРМОЗА
Для механизма подъема:

= 55,820 (46)

где , — соответственно, моменты инерции ротора двигателя и муфты, ;

— частота вращения двигателя при спуске полного груза до начала механического торможения, ;

— линейная скорость при тех же условиях, ;

— КПД механизма при спуске полного груза;

— время торможения механическим тормозом, с;

— масса номинального груза крана, т;

—радиус барабана лебедки, м.

Для механизма горизонтального передвижения (тележки моста, портала):

=70,719 (47)

где — частота вращения двигателя при движении с грузом до начала торможения,

;

— линейная скорость поступательно движущихся частей системы при тех же условиях,

;

— КПД механизма при движении с грузом;

— приведенный к валу двигателя момент статического сопротивления механизма при движении с грузом без учета ветровой нагрузки, Н м;

— приведенный к валу двигателя момент, создаваемый ветровой нагрузкой, Н м;

— масса поступательно движущихся частей системы, т.

Для механизма изменения вылета уравновешенной стрелы.

=52,920 (48)

где — приведенный к валу двигателя момент инерции стрелы и противовеса относительно оси вращения стрелы, ;

— приведенный в валу двигателя момент, создаваемый давлением ветра на стрелу, действующий в направлении изменения вылета стрелы, Н м.

Для механизма поворота:

= 7,920 (49)

где — приведенный к валу двигателя момент инерции стрелы и противовеса относительно оси вращения поворотной части, ;

— приведенный к валу двигателя момент инерции от груза, ;

— масса груза и грузозахватного приспособления, т;

— наибольший вылет стрелы, м;

— приведенный к валу двигателя момент, создаваемый давлением ветра па стрелу, действующий в направлении изменения поворота, Н м;

— приведенный к валу двигателя момент, создаваемый давлением ветра на груз, действующий в направлении изменения поворота, Н м.

Общий цикловой график