4.1 Выбор двигателя

Выбор двигателя:

Фактическая продолжительность включения:

Время работы: t_p = 80 с

Исходя из характера работы двигателя и фактической продолжительности включения, режим работы двигателя S5 - периодический повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением.

Продолжительность включений выбрана меньше полученного, следовательно необходимо проверить выбранный двигатель по нагреву.

Исходя из Р и режима работы электропривода, выбираем двигатель MTKH 311-6, U=380В, f=50 Гц, P=9 кВт, защищенный с независимой вентиляцией (продуваемый), режим ПВ = 60%.

Таблица 4 - Паспортные данные двигателя:

4.2 Выбор редуктора

Для этого определяется скорость подъёма груза:

Vp - скорость подъема клети, м/с;

D - диаметр канатоведущего шкива, м.

Передаточное число редуктора определяется по номинальной скорости вращения выбранного двигателя и основной скорости движения исполнительного органа, по формуле:

По рассчитанным данным наиболее выбирается редуктор:

Тип РГЛ_200, i=75 (перед. число), ?=0.95 (К.П.Д).

5. Расчёт приведенных статических моментов (моментов сопротивлений), моментов инерции и коэффициента жёсткости системы

=D_ш/2·i_p, - радиус приведения поступательно движущихся масс к скорости _ш.

Будем считать, что при подъеме кабины лифта >0 и _ш>0. Статический момент, преодолеваемый электродвигателем при подъеме кабины, если m_клm_пв.

M_стат=((m_кл+ m_гр) - m_пв) g/_рi_р,

Статический момент, преодолеваемый электродвигателем при подъеме кабины равен: M_cтат = 0.688 Н·м.

Рассчитываем случай подъёма кабины лифта вверх (в данном случае кабина лифта загружена). Масса груза равна 5000 кг.

Приводим грузы к валу двигателя.

Моменты инерции клети, груза и противовеса приведенные к скорости вращения вала двигателя вычисляются по формулам:

Определим суммарный момент инерции:

Определим моменты при подъёме:

Кабина лифта Противовес

Момент потерь в редукторе определяется текущими значениями нагрузки передачи. Его можно приближенно принять постоянным и равным моменту, соответствующему статическому режиму.

Момент сопротивления первой и второй масс соответственно равны:

Определим суммарный момент инерции привода с учетом одномассовости системы:

Определим коэффициент жёсткости:

Clin - линейная жёсткость Н/м²

Определим жёсткость связи между первой и второй массами:

Для этого используется высота подъёма кабины h. (h=6м).

Данной кинематической схеме электропривода лифта соответствует структурная схема:

Рисунок 12 - Структурная схема электропривода лифта

Система уравнений двухмассовой системы (стр. 55 Ключев)

Обозначив d/dt=p, а запишем:

Частота собственных колебаний двухмассовой упругой системы.

Возможность упрощения модели механической части электропривода тоесть представление последней в виде одномассовой (жесткой) системы можно оценить по значению отношения:

Поскольку значение г₁₂ незначительно превышает единицу (значение J2 составляет около 15% от значения J1), то можем считать J2 << J1. В таком случае можно представить механическую часть электропривода жестким приведенным звеном (рис13.), суммирующий момент инерции которого равен:

Суммирующий момент нагрузки при движении на подъём равен:

Динамический момент равен:



Рисунок 13 - Схема одномассовой системы

Уравнение движения одномассовой системы имеет вид:

М-Мс=Jсум·p·щ. (т.е М_акт-М_сум=J_сум·p·щ).

Для построения механической характеристики нагрузки Мс(щ) в данном положении кабины лифта и противовеса нужно определить момент нагрузки предположении, что осуществляется опускание загруженной кабины лифта. В этом случае потенциальные (активные) моменты М₁ и М₂ сохраняют свое направление, а реактивный момент потерь М_р изменяет его на противоположное. Следовательно, при изменении знака скорости момент нагрузки изменяет свое направление:

M'_c = М₁+ (-М₂)+ (-М_р) = 245.25 - 196.2 - 2.582 = 46.468 Н·м.

Механическая характеристика нагрузки показана на рис 14. При опускании кабины с грузом двигатель работает в тормозном режиме. Тормозной момент М= M'_c совместно с моментом потерь М_р уравновешивают движущий активный момент

М_акт = М₁+ (-М₂)= 245.25 - 196.2 =49.05Н·м.

обусловленный результирующим усилием на шкиве от разности масс загруженной кабины и противовеса.

Рисунок 14 - Механическая характеристика нагрузки.

6. Предварительная проверка двигателя по нагреву и производительности

Определяем номинальную угловую скорость вращения ротора двигателя.

Определяем номинальный момент.

Определяем приведенное ускорение.

Определяем пусковой, установившийся и тормозной моменты:

Определяем время пуска:

Определяем время торможения

Время торможения равняется времени пуска

Путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машиной (стр. 11, Драчев)

Время установившегося режима движения со средней скоростью.

Рисунок 15 - Нагрузочная диаграмма при подъеме груза

Коэффициент ухудшения теплопроводности: в=0.5

При пуске и торможении скорость изменяется от 0 до щ_ном значит средняя скорость щ_ср=щ_ном/2, щ_ср=щ_ном/2=97,39/2=48,695 рад/сек.

Рассчитываем мощности на разных участках диаграммы.

Для проверки двигателей по нагреву применяются методы эквивалентного момента, эквивалентного тока и эквивалентной мощности.

Проверка выбранного двигателя методом эквивалентной мощности.

Эквивалентная мощность:

Мощность выбранного двигателя (9 кВт) больше рассчитанного, поэтому данный двигатель проходит по нагреву и его можно использовать в данной системе.

Сравнение пускового и максимального моментов с рассчитанными значениями.

Из расчетов можно сделать вывод, что двигатель проходит по всем параметрам.

Расчеты производились при подъеме груза, а значит если данный двигатель сможет поднять груз, то он сможет его и опустить. Данный вывод можно сделать исходя из того, что при поднятии груза mg действует против направления груза, а при опускании - по направлению. Следовательно для опускания груза понадобится меньше мощности.

7. Допустимая частота пусков

Начальное скольжение.

Номинальное скольжение S_н и критическое скольжение S_к двигателя.

Номинальное скольжение:

Критическое скольжение:

Определяем критическую угловую скорость вращения ротора двигателя:

Номинальное напряжение, конструктивный коэффициент, мощность двигателя:

Механические потери:

Коэффициент вязкого трения:

Сопротивление ротора:

Сопротивление статора:

Индуктивность статора и ротора:

Индуктивность статора и индуктивность ротора должны быть приблизительно одинаковы.

Индуктивность рассеивания статора и индуктивность рассеивания ротора:

Взаимоиндукция:

Проверка конструктивного коэффициента:

Можно принять что С1 (1.068) совпадает с выбранным ранее с1 (1.066), (небольшая разница в полученных данных произошла в результате округлений данных в расчётах), значит конструктивный коэффициент выбран правильно.

Приведенное активное сопротивление ротора:

Потери энергии в статоре:

Потери энергии при нагрузке:

Средний момент:

Потери энергии при пуске и торможении (Дж):

Потери мощности в номинальном режиме:

Допустимая частота включений:

Допустимая частота включений (по условию) Z =30, а допустимая частота включений двигателя (рассчитанная Z =530) значит по частоте включений двигатель вполне подходит.

8. Построение механической характеристики, используя формулу Клосса:

Для удобства производится также построение механической характеристики в логарифмическом масштабе.

Рисунок 16 - Механическая характеристика двигателя

Графическим способом можно найти скольжение при пусковом и установившемся моментах (что и показано на графиках). S_пуск=0,11 (11%), S_уст=0,035 (3,5%).

Построение характеристики изменения скорости при изменении момента сопротивления на валу двигателя

в - жесткость механической характеристики электропривода.

Линеаризированная механическая характеристика асинхронного двигателя.

Рисунок 17 - Линеаризированная механическая характеристика

9. Построение переходных процессов

Все полученные в ходе проектирования данные вводятся в виртуальную электронную лабораторию (математический пакет) MATLAB, и производится построение переходных процессов.

Рисунок 18 - Структурная схема ЭП

Все математические вычисления в данном курсовом проекте производились с помощью компьютерной программы (математического пакета) Mathcad 2000 Professional, а моделирование в виртуальной(компьютерной) электронной лаборатории (математическом пакете) MATLAB.

Литература

1. Львов А.П. Справочник электромонтёра. - Киев: Вища школа, Главное издательство, 1980, - 376 стр.

2. П.С. Сергеев Проектирование электрических машин. Издательство «Энергия», 1970 г.

3. М.М. Кацман. Проектирование электрических машин. М. Энергоатомиздат, 1984 г.

4. Ключев В.И.: «Теория электропривода», Москва, Энергоатомиздат, 1985 г.

5. Герман-Галкин С.Г.: «Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0», Санкт-Петербург, Корона Принт, 2001 г.

6. Иванченко Ф.К.: «Конструкция и расчет подъемно-транспортных машин», Киев, Вища Школа, 1983 г.

7. Драчев Г.И.: «Теория электропривода», Челябинск, ЮУрГУиздат, 2002 г.

8. Борцов Ю. А, Соколовский Г.Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями. - СПб.: Энергоатомиздат, 1992.