Выбор электродвигателя для вертикального подъемника

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Выбор для электродвигателя вертикального подъёмника

1.1 Определение приведённого момента нагрузки

1.2 Определение расчетной мощности и выбор электродвигателя

1.3 Построение пусковой диаграммы электродвигателя

1.4 Определение числа и расчёт величины пусковых резисторов

1.5 Определение приведённого момента инерции подъёмника при движении без груза и с грузом

2. Описание электротехнологической установки цеха

2.1 Назначение и особенности использования вентиляционных установок

2.2 Принцип работы электрической схемы автоматического управления электроприводом вентиляционной установки

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Целями настоящего курсового проекта является выбор двигателя для вертикального подъёмника, и выполнение, анализа принципа работы электрической схемы автоматического управления электроприводом вентиляционной установки.

В рамках первой цели решаются следующие задачи:

- определяется приведённый момент нагрузки ЭД.

- определяется расчётная мощность, и выбирается марка ЭД.

- строится пусковая диаграмма ЭД и определяется число и величина пусковых резисторов.

Итогом расчёта вертикального подъёмника является расчёт приведённого момента инерции кинематической части электропривода при его движении с грузом и без груза.

В рамках второй цели решаются следующие задачи:

- определяется назначение данной схемы.

- определяются основные элементы схемы и органы её управления.

- рассматривается работа схемы в исходном состоянии, при команде пуск «вперёд», команде пуск «назад» и её остановка.

- определяется защита и питание цепей схемы.

1. Выбор электродвигателя для вертикального подъёмника

1.1 Определение приведённого момента нагрузки

Схема состоит из электрического двигателя (ЭД) переменного тока с фазным ротором (ЭД), понижающего редуктора который состоит из трёх ступеней понижения числа оборотов. Для передачи вращающего момента в схеме имеются две соединительные муфты: М₁ - муфта соединяет вал ЭД и вал редуктора и муфты М₂ - которая соединяет выходной вал редуктора и ведущий шкив подъёмника.

В схеме имеется электромагнитный тормоз (Т), который затормаживает ротор ЭД при любом отключении питания ЭД. Это сделано для того чтобы неуравновешенный подъёмник не раскрутил ротор двигателя после отключения питания, как в нормальном режиме работы, так и при аварии в системе электроснабжения цеха. На схеме имеются следующие обозначения:

z₁, z₂, z₃, z₄, z₅, z₆ - число зубцов шестерен понижающего редуктора.

М_С,Н•м - момент сопротивления на валу электродвигателя

М₁, М₂, М₃,Н•м - моменты на валах понижающего редуктора

m_к,кг - масса кабины подъёмника

m_г,кг - масса противовеса который позволяет снизить момент сопротивления М_С на валу электродвигателя и тем самым снизить мощность и массогабаритные параметры выбираемого ЭД.

Рассчитаем приведённый момент нагрузки М_С при движении груза вверх. Для этого запишем выражение для мощности на валу ЭД (1):

, (1)[6]

Запишем выражение для определения мощности исполнительного механизма (2):

, (2)[6]

Сам исполнительный механизм показан на рисунке 1:

Рисунок 1 Исполнительный механизм для управления кабиной

Рассчитаем исполнительный момент по формуле (3):

(3)[6]

(Н•м) (4)[6]

Запишем уравнение связывающее мощность на валу двигателя и мощность исполнительного механизма учтём при этом КПД каждой механической передачи (5):

(5)[6]

Продолжим расчёт:



где - КПД зубчатой передачи

где - КПД зубчатой передачи

где - КПД зубчатой передачи

- КПД передачи с использованием шкивов.

Рассчитаем момент сопротивления на валу двигателя при движении кабины вверх (6):

, (6)[6]

(Н•м) (7)[6]

На рисунке 2 показан исполнительный механизм для управления кабиной:



Рисунок 2 Исполнительный механизм для управления кабиной

Рассчитаем момент сопротивления на валу двигателя при движении кабины вниз по формуле (8):

= (8)[6]

= (9)[6]

1.2 Определение расчетной мощности и выбор электродвигателя

Рассчитаем момент сопротивления эквивалентный при этом учтём что t_р - время работы ЭД t_п - время паузы за которое производится загрузка или разгрузка кабины по формуле (10):

Продолжим расчёт:

_.= (10)[6]

_.= (11)[6]

_.= (Н•м) (12)[6]

Рассчитаем продолжительность включения ЭД подъёмника по формуле (13):

, (13)[6]

(14)[6]

Приступим к выбору ЭД. За основу возьмём асинхронный двигатель с фазным ротором типов МТ или МТВ с номинальной продолжительностью включения:

или 0,25

Рассчитаем момент сопротивления эквивалентный с учётом выбираемых типов двигателя по формуле (15):

(15)[6]

(Н•м) (16)[6]

Выберем ЭД по формуле (17):

 (17)[6]

где расчётная мощность ЭД;

- коэффициент запаса на расчётной мощности.

Определяем угловую скорость вала двигателя по формуле (18):

, рад/c, (18)[6]

где n -число оборотов в минуту об/мин;

= 3,14.

Для выбора ЭД заполним следующую таблицу:

МаркаЭД	МТ-11-6	МТ-12-6	МТ-21-6	МТ-22-6	МТ-31-6	МТ-31-8	МТ-41-8	МТ-42-8	МТ-51-8	МТ-52-8	МТ-61-10	МТ-62-10	МТ-63-10	МТ-71-10	МТ-72-10	МТ-73-10
, кВт	2,2	3,5	5	7,5	11	7.5	11	16	22	30	30	45	60	80	100	125
n, об/мин	885	910	946	945	953	702	715	718	723	725	574	577	577	582	584	585
, рад/c	92,6	95,2	98,4	98,9	99,7	73,5	74,8	75,2	75,7	75,9	60,1	60,4	60,4	60,9	61,1	61,2
Pрасч., кВт	0,99	1,01	1,05	1,06	1,06	0,78	0,80	0,80	0,80	0,81	0,64	0,65	0,65	0,65	0,65	1,32

Выберем ЭД конкретной марки

1.3 Построение пусковой диаграммы электродвигателя

Пусковая диаграмма строится в координатах

где M - момент развиваемый двигателем при пуске

s, отн. ед. - скольжение ротора относительно вектора индукции магнитного поля статора.

Определяем скольжение ротора относительно вектора индукции магнитного поля статора по формуле (19):

(19)[6]

где , рад/c - угловая скорость холостого хода двигателя;

, рад/c - угловая скорость двигателя при пуске.

Пусковая характеристика строится по определённым правилам, сначала строят механическую характеристику ЭД и уже на этой характеристике строим пусковую диаграмму.

Механическую характеристику построим по формуле Клосса (19):

(20)[6]

где М_к (Н•м) - критический момент, самый большой момент на механической характеристике.

S_к (отн.ед.) - критическое скольжение;

S (отн.ед.) - текущее скольжение.

Вычислим величинупо формуле (20):

электродвигатель вертикальный подъемник вентиляционный

, (21)[6]

Продолжим расчёт:

(Н•м)

где U_ф=220 (В) - фазное напряжение сети;

R₁= r_с = 3,67 (Ом) - активное сопротивление одной обмотки статора.

Вычислим угловую скорость двигателя при пуске по формуле (22):

, (22)[6]

где p - число пар полюсов;

(рад/c)

Определяем по формуле (23):

(Ом) (23)[6]

Проверим критический момент и максимальный момент нагрузки двигателя по формуле (24):

 (24)[6]

- неравенство выполняется.

Определим аналитическим способом механическую характеристику двигателя для этого рассчитаем критическое скольжение по формуле (25):

(25)[]

(отн.ед.)

Рассчитаем характеристику по формуле (26):

(26)[6]

Запишем значения характеристик в таблицу 1.

Таблица 1

S	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
M, Н•м	0	20,66	38,37	51,24	59,34	63,43	64,7

Нанесём на диаграмму максимальный момент при пуске двигателя, для этого рассчитаем их по формулам:

, (27)[7]

(Н•м)

, (28)[6]

(Н•м)

1.4 Определение числа и расчёт величины пусковых резисторов

Расчёт будем производить методом отрезков. На пусковой диаграмме имеется 4 механических характеристик, одна из них это характеристика является естественной, а остальные искусственными. Число секций пускового реостата равно числу искусственных характеристик. Исходя, из пусковой диаграммы мы получаем 3 секций пускового реостата.

Рассчитаем сопротивление первой секции пускового реостата по формулам:

(29)[6]

(Ом) (30)[6]

Рассчитаем сопротивление второй секции пускового реостата по формулам:

, (31)[6]

(Ом) (32)[6]

Рассчитаем сопротивление третьей секции пускового реостата по формулам:

, (33)[6]

(Ом) (34)[6]

1.5 Определение приведённого момента инерции подъёмника при движении без груза и с грузом

Для этого запишем уравнение кинетической энергии всей механической части электрического привода (39)

+ , (39)[6]

Запишем уравнение кинетической энергии для приведённой системы (40):

, (40)[6]

Приравняем кинетическую энергию реальной системы и приведённой, и выразим приведённый момент инерции (41):

+ (41)[6]

Выразим все скорости в формуле через одну скорость по формулам:

 (42)[6]

(43)[6]

Подставим все эти выражения в уравнение приведённого момента инерции. Рассчитаем приведённый момент инерции при движении кабины с грузом по формуле (46):

+ (46)[6]

Рассчитаем приведённый момент инерции при движении кабины без груза по формуле (47):

+ (47)[6]

2. Описание электротехнологической установки цеха

2.1 Назначение и особенности использования электропривода механизмов крана

Электропривод механизмов крана.

Особенности работы кранового оборудования.

Изменение нагрузки в широких пределах:

- для механизмов передвижения -- от 0,5 до 1,0 номинального значения,

- для механизмов подъема -- от 0,12 до 1,0 номинального значения.

Режим работы повторно-кратковременный при большом числе включений в час.

Условия работы тяжелые (тряска, влажность, запыленность и колебания температуры).

Основные показатели работы кранового оборудования представлены в таблице 4.

Продолжительность включения ПВ,% - это отношение времени работы двигателя к времени цикла ,выраженное в процентах.

Время цикла не должно превышать 10 мин.

(48)[7]

где (- время работы двигателя за цикл, мин; - суммарное время пауз за цикл, мин.

Коэффициент использования:

- по грузоподъемности () - это отношение массы груза, перемещаемого за смену () к номинальной () грузоподъемности,

Продолжим описание:

(49)[7]

- в течение года - это отношение числа дней работы в году (А) к числу дней в году (365),

(50)[7]

- в течение суток - это отношение числа часов работы в сутки (В) к числу часов в сутках (24),

Число включений двигателя в час (h).

Основные показатели мостовых кранов запишем в таблицу 4

Таблица 4

Режим работы	ПВ, %	h,вкл/час	Область применения
Л - лёгкий	10…15	60…100	Строительно-монтажные работы
С - средний	15…25	120…200	Механосборочные работы
Т - тяжёлый	25…40	300…400	Крупно - серийное производство
ВТ - весьма тяжёлый	40…60	400…600	Металлургические заводы

2.2 Принцип работы электрической схемы контроллерного управления электроприводом механизмов мостового крана

Назначение. Для управления и защиты АД механизмов передвижения и

подъема (спуска) с фазным ротором, управляемым с помощью симметричного кулачкового контроллера.

Основные элементы схемы.

Д с ЭмТ - приводной асинхронный двигатель (АД) с электромагнитным встроенным тормозом.

КЛ - контроллер линейный, для подключения АД к сети.

R_п - блок пусковых сопротивлений, для ступенчатого пуска АД.

РМ - реле максимального тока.

ВЛ - выключатель люка.

Органы управления.

К - контроллер, симметричный т. ККТ-61А(5, 4, 3, 2, 1- 0- 1, 2, 3, 4, 5) кулачкового типа с диаграммой переключений;

Кн.Р - кнопка «работа», для подготовки цепей управления и разрешения работы;

ВА - выключатель цепей управления («откл.» - «вкл.»).

Режимы управления.

Полуавтоматический - от «К» (контроллера).

Работа схемы.

Исходное состояние.

Поданы все виды питания на «защитную панель» (не показано).

К - «О», ВП - «В», люк кабины закрыт (ВЛ),

Кн.Р - запитывается и отключается - собирается цепь КЛ (Кн.Р),

КЛ - запитывается - готовится силовая сеть Д (КЛ:1...3), причем фаза «С» двигателя подключается к сети,

- становится на самопитание <КЛ:4),

- собирается цепь движения (КЛ:5).

Схема готова к работе и управлению от «К».

Пуск «вперед».

К - «1» - подключается к сети Д на движение «вперед» (КЗ, К7), растормаживается, пускается,

- размыкается цепь «назад» (К9),

- размыкается параллельная цепь (К12) исходного состояния.

Начат разгон Д на 1 ступени при полностью введённом в цепь ротора пусковом сопротивлении «R_п».

Примечание - Перевод рукоятки контроллера при пуске оператор производит с выдержкой времени. Это обеспечивает плавность пуска и исключает возможные броски токов и моментов «Д». Для определения состояния контактов контроллера в зависимости от положения рукоятки использовать диаграмму контроллера.

К - «2» - выводится часть пускового сопротивления «R1-1» из фазы (К2), Д продолжает разгон на 2 ступени.

Примечание. Несимметричный вывод из фаз частей «» позволяет уменьшить число переключающихся контактов «К», обеспечить нужное число ступеней пуска и получить механические характеристики требуемого режима работы механизма.

К - «3» - выводится еще часть пускового сопротивления «R2-1» из другой фазы (К4), Д переходит на 3 ступень и продолжает разгон.

К - «4» - выводится из последней фазы пусковое сопротивление «R3» (Кб), Д переходит на 4 ступень и продолжает разгон.

К - «5» - выводится полностью «R_п» из цепи ротора (К8, К10), Д заканчивает разгон на 5 ступени и выходит на естественную характеристику.

Пуск «Назад».

К - «1» - реверс Д изменением порядка следования двух фаз (К1, К5).

В остальном элементы схемы работают аналогично описанному выше.

Остановка.

Нормальная - переводом контроллера - «О».

Экстренная - снятием питания с цепей управления, переводом ВА - «откл.», после чего установить К - «О».

Защита.

Все виды защиты введены в цепь контактора КЛ:

- силовой цепи - от токов КЗ и перегрузки (РМ),

- цепей управления - от токов КЗ (Пр. 1 и Пр.2),

- в случае открытия люка кабины (ВЛ),

- от самозапуска (не установлен контроллер в положение «О»).

Питание цепей.

3~ 380 В, 50 Гц - силовая цепь,

1 - 380 В, 50 Гц, линейное - цепи управления.

Заключение

В результате расчёта вертикального подъёмника была разработана нагрузочная диаграмма ЭД. С Н•м, Н•м.

Была разработана пусковая диаграмма ЭД с H•м, H•м, число ступеней пускового реостата равно 3. Выбран ЭД марки МТ-11-6, кВт. Определено сопротивление каждой секции пускового реостата: Ом, Ом, Ом. Проведён анализ электрической схемы автоматического управления электроприводом вентиляционной установки. В рамках анализа мной были изучены следующие цели:

- определил назначение данной схемы.

- определил основные элементы схемы и органы её управления.

- рассмотрел работу схемы в исходном состоянии, при команде пуск «вперёд», команде пуск «назад» и её остановка.

- определил защиту и питание цепей схемы.

Список использованной литературы

1. ГОСТ 2.301 - 68 ЕСКД. Форматы.

2. ГОСТ 2. 104 - 68 ЕСКД. Основные надписи.

3. ГОСТ 2. 109 - 73 ЕСКД. Основные требования к чертежам.

4. ГОСТ 2. 004 - 88 ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ.

5. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Изд. 6-е, исправленное. М., «Энергия», 1997.432с. с ил.

6. Москаленко В.В.Электрический привод: Учеб. пособие для сред. проф. образования - М.: Мастерство: Высшая школа, 2000. - 368с

7. Шеховцов В.А. Электрическое и электромеханическое оборудование: Учебник.- М.: ФОРУМ: ИНФРА-М. 2004.- 407с.: ил.- (Профессиональное образование).

Размещено на Allbest.ru