Електропривод підйомного механізму крана

дивитися на реферати схожі на "Електропривод підйомного механізму крана"

АНОТАЦІЯ

Лагутін Д.В. Електропривод підйомного механізму крана

У роботі наведено вибір схеми електропривода підйомного механізмукрана, вибраний і перевірений двигун, а також силові елементи. Дослідженостатичні і динамічні властивості системи і розраховані енергетичніпоказники за цикл роботи приводу.

сторінці 50, рисунків 15.

ВСТУП

Розглядаючи все різноманіття сучасних виробничих процесів,в кожному конкретному виробництві можна виділити ряд операцій, характеряких є загальними для різних галузей народного господарства. До їхчисла відносяться доставка сировини та напівфабрикатів до витоків технологічнихпроцесів та міжопераційного переміщення виробів у процесі обробки,вантажно-розвантажувальні роботи на складах, залізничних станціях і т. д.

Механізми, які виконують такі операції, як правило, універсальніі мають загальнопромислове застосування, в зв'язку, з чим і називаютьсязагальнопромислові механізмами. Загальнопромислові механізми грають у народномугосподарстві країни важливу роль.

На промислових підприємствах найбільш поширеним і універсальнимпідйомно-транспортним пристроєм є кран, основним механізмомякого є механізм підйому, який забезпечується індивідуальнимелектроприводом.

Основні механізми таких установок, як правило, мають реверсивнийелектропривод, розрахований для роботи в повторно-короткочасному режимі. Укожному робочому циклі мають місце несталих режими роботиелектроприводу: пуски, реверси, гальмування, що роблять істотнийвплив на продуктивність механізму, на ККД установки і на ряд іншихфакторів. Всі ці умови висувають до електроприводу складні вимоги вщодо надійності і безпеки. Від технічної досконалостіелектроприводів в значній мірі залежать продуктивність,надійність роботи, простота обслуговування. Кран дозволяє позбавити робочихвід фізично важкої роботи, зменшити дефіцит робітників у виробництвах,відрізняються важкими умовами праці.

У даній роботі електропривод розглядається як загальнопромисловаустановка, в якості якої виступає підйомний механізм крана. Метоюроботи є закріплення, поглиблення і узагальнення знань у галузі теоріїелектроприводу шляхом вирішення комплексної задачі проектуванняелектроприводу конкретного виробничого механізму (механізму підйомукрана). У випускній роботі охоплюються такі питання, як вибір схемиелектроприводу, розробка системи управління електроприводом, аналіздинамічних властивостей замкнутої і розімкнутої системи, розрахунок енергетичнихпоказників електропривода. Основна увага приділяється завданнярегулювання координат (струму і швидкості).

ВИБІР СХЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДА І СИЛОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ.

1 Вихідні дані для проектування.

Електропривод підйомного механізму крана.

| Вантажопідйомність, кг | 3000 |
| Маса захватного пристосування, кг | 25 |
| Діаметр барабана, мм | 490 |
| Передаточне число редуктора | 85 |
| Кратність поліспасту | 1 |
| ККД передачі | 0,8 |
| Швидкість підйому, м/хв | 25 |
| Висота підйому, м | 12 |
| Тривалість включення механізму,% | 15 |

Система електроприводу: електропривод постійного струму за системою

ТП-Д. Пуск і гальмування проводиться при лінійному зміну е.р.с.перетворювача у функції часу.

Вимоги, що пред'являються до електроприводу.

При розробці електроприводу крана повинні бути дотримані наступнівимоги щодо його характеристик:
- забезпечення заданої робочої швидкості механізму при статичних моментах на валу при підйомі та спуску;
- можливість реверсування;
- забезпечення мінімального часу перехідного процесу;
- забезпечення плавності пуску і регулювання;
- обмеження максимального значення моменту стопорним значенням Мстоп.

2 Вибір схеми електропривода.

Для здійснення автоматичного регулювання передбачаютьсякеровані перетворювачі та регулятори, що дозволяють автоматично підвпливом зворотних зв'язків здійснювати регулювання координателектроприводу, в нашому випадку моменту і швидкості. Найбільш широковикористовуються електромашинні і вентильні керовані перетворювачінапруги постійного струму та частоти змінного струму і відповіднісистеми ЕП: система генератор - двигун (Г-Д); система тиристорнийперетворювач - двигун (ТП-Д); система перетворювач частоти --асинхронний двигун (ПЧ-АД). Також швидкість і момент можна змінювати шляхомреостатного регулювання. Вибір раціонального способу регулювання зможливих є важливим завданням, яке вирішується при проектуванніелектроприводу.

Всі перераховані вище системи мають ряд переваг і недоліків,аналіз яких при обліку пропонованих технічних вимог і специфікивиробничого механізму дозволяє здійснити правильний вибір системирегулювання.

Так, в даний час продовжує успішно застосовуватися система Г-Д. Їїосновними перевагами є відсутність спотворень споживаного з мережіструму і відносно невелике споживання реактивної потужності. Призастосуванні синхронного двигуна в перетворювальної агрегаті шляхомрегулювання струму збудження можна забезпечити роботу ЕП з cos (длякомпенсації реактивної потужності, споживаної іншими установками.

На жаль, системі Г-Д притаманні кілька серйозних недоліків,обумовлених необхідністю триразового електромеханічногоперетворення енергії. Як наслідок - низькі масогабаритні іенергетичні показники, і сприятливі регулювальні можливостідосягаються ціною істотних витрат дефіцитної міді, високоякісноїсталі і праці. Поряд з цим характерний низький загальний ККД системи.

Істотні переваги асинхронного двигуна визначаютьбезсумнівну перспективність системи ПЧ-АД. Однак регулювання частотиявляє собою технічно більш складне завдання, ніж регулюваннявипрямленного напруги, тому що, як правило, вимагає додатковихступенів перетворення енергії. Коефіцієнт корисної дії системи ПЧ-
АТ нижче, ніж в системі ТП-Д, нижче швидкодію і економічність.

Розглядаючи спосіб реостатного регулювання не можна не відзначити йогонизьку точність і діапазон регулювання, невисоку плавність, а такожмасогабаритні показники (наявність резисторів, комутуючих апаратури) ізниження ККД при збільшенні діапазону регулювання. Однак даний спосібпривабливий своєю простотою і невисокими витратами на реалізацію.

У випускний роботі розробляється електропривод постійного струму зсистемі ТП-Д. Ця система в цей час найбільш широко використовується з -за її безперечних переваг. Вона більш економічна, має високийшвидкодією (постійна часу Тп при напівпровідникової Сифу НЕперевершує 0,01 с), має досить високий ККД. Втрати енергії втиристорах при протіканні номінального струму складає 1-2% номінальноїпотужності приводу.

Недоліками тиристорного перетворювача є змінюються вшироких межах cos ((cos (, і значне спотворення форми спожитого змережі струму.

Схему перетворювача виберемо бруківку реверсивну зі спільнимпогодженим управлінням.

1.3. Розрахунок навантажувальних діаграм і вибір двигуна.

Рис. 1. Кінематична схема механізму.

Статичні моменти при підйомі та спуску:

Нм

Нм,де g - прискорення вільного падіння, mгр, mзп - маса вантажу і захватного пристосування,

Rб - радіус барабана лебідки, IР - передавальне число редуктора, IП - передавальне число поліспасту,

( - ККД передачі.
Час циклу: tц = tпод + tсп 2 tп = tр + tп,де tпод - час підйому, tсп - час спуску, tп - час паузи, tр - час роботи. tпод = tсп = h/v = 12/(25/60) = 12/0,417 = 28,777 с,де h - висота підйому, v - швидкість підйому.
Тривалість включення:

ПВ = tр/tц
Значить, tц = tр/ПВ = 57,554/0,15 = 383,693 з tп = 0,5 (tц-tр) = 0,5 (83,693-57,554) = 163,07 с

Рис. 2. Навантажувальна діаграма виробничого механізму.

Вважаючи, що двигун вибирається з режиму S1, еквівалентний моментза цикл роботи:

Нм

Кутова швидкість двигуна, відповідна V = 12 м/хв:

1/с

Номінальна потужність двигуна:

кВт, де kз = 1,3 - коефіцієнт, що враховує відміну навантажувальної діаграмимеханізму від навантажувальної діаграми двигуна.

Умови вибору двигуна:

Рн (реквієм і (н ((розр вибираємо, користуючись [1] двигун постійного струмунезалежного збудження 2ПФ160МУХЛ4

Р = 7,5 кВт; U = 220 В; n = 1500 об/хв; nmax = 4200 об/хв; ККД = 83%;
RЯ = 0.145 Ом; Rдоп = 0,101 Ом; Rв = 53,1 Ом; Lя = 4 мГн; Jдв = 0,083 кг * м2; класізоляції - В.

Побудувавши навантажувальну діаграму двигуна, перевіримо його за умовнагрівання і допустимої перевантаження.

Сумарний момент інерції:

J (= 1,2 Jдв + Jмех = 1,2 * 0,083 +0,025 = 0,1246 кг * м2, де Jмех -- момент інерції механізму.

кг * м2

Динамічний момент:

Нм, де мном - номінальний момент двигуна.

Нм

Кутове прискорення:

1/с2

Час роботи приводу з прискоренням:

Висота, на яку піднятий вантаж за час прискорення:

Відстань, яку проходить вантаж без прискорення:

Час роботи приводу без прискорення:

Час циклу з урахуванням прискорення:

Рис. 3. навантажувальна діаграма двигуна.
За навантажувальною діаграмі знаходимо нове значення еквівалентного моменту:
Нм
Мекв = 35,53 (Мн;
Мmax (2.5 * Мн = 2,5 * 47,748 = 119,37
Обраний двигун відповідає умовам нагрівання й допустимого навантаження.

1.4. Вибір схеми і розрахунок елементів силового перетворювача.

Для даного випадку вибираємо трифазну бруківку схему. Схема наведенана мал.4:

Рис. 4. Мостова реверсивна схема.

1.4.1. Вибір трансформатора.

Вибір силового трансформатора проводиться за розрахунковими значеннямиструмів I1 і I2, напруги U2 і типовий потужності Sтр.

Розрахункове значення напруги U2ф вторинної обмотки трансформатора,що має m-фазний ТП з навантаженням на якір двигуна в зоні безперервнихструмів, з урахуванням необхідного запасу на падіння напруги в силової частини,визначається формулою:

В, де ku = 0,461 - коефіцієнт, що характеризує відношення напруг
U2ф/Ud0 в реальному випрямлячі; kc = 1,1 - коефіцієнт запасу по напрузі, що враховує можливезниження напруги мережі; k (= 1,1 - коефіцієнт запасу, що враховує неповне відкриття вентилівпри максимальному керуючого сигналі; kR = 1,05 - коефіцієнт запасу по напрузі, що враховує падіннянапруги в обмотках трансформатора, в вентилях і за рахунок перекриттяанодів;

Ud = 220 В - номінальна напруга двигуна.

Розрахункове значення струму вторинної обмотки:

А, де kI = 0,815 - коефіцієнт схеми, що характеризує відношення струмів
I2ф/Id в ідеальній схемі; ki = 1,1 - коефіцієнт, що враховує відхилення форми анодного струмувентилів від прямокутної;

Id - значення номінального струму двигуна.

Розрахункова типова потужність силового трансформатора:

кВА, де ks = 1,065 - коефіцієнт схеми, що характеризує відношення потужностей
Sтр/UdId для ідеального випрямляча з навантаженням на проти-ЕРС.

Вибираємо силовий трансформатор, що задовольняє умовам:

SН (11,644 кВА; U2фн (128,854 В; I2фн (36,822 А.

Вибираємо трансформатор ТС-16.

Його характеристики:

SН = 16 кВА; U1нл = 380 (5% В; U2нл = 230-133 В; Р0 = 213 Вт; Рк = 529 В; Uк = 4,6%
Y/Y0- (

Коефіцієнт трансформації:

Розрахункове значення струму первинної обмотки:

А.

1.4.2. Вибір тиристорів.

Середнє значення струму тиристори:

А, де kзi = 2,5 - коефіцієнт запасу по струму; kох - коефіцієнт, що враховує інтенсивність охолодження силовоговентиля. При природному охолодженні kох = 0,35; mтр = 3 - число фаз трансформатора.

Максимальна величина зворотної напруги:

В, де kзн = 1,8 - коефіцієнт запасу по напрузі, що враховує можливіпідвищення напруги живильної мережі (включаючи режим холостого ходу) іперіодичні викиди Uобр, зумовлені процесом комутації вентилів; kUобр = 1,065 - коефіцієнт зворотної напруги, що дорівнює співвідношеннюнапруг UBmax/Ud0 для мостовий реверсивної схеми випрямлення;

Ud0 - напруга перетворювача при (= 0:

З довідника [3] вибираємо тиристор серії Т151 -100.

1.4.3. Вибір індуктивності дроселів.

Під дією неврівноваженого напруги, минаючи ланцюг навантаження, можепротікати зрівняльний струм, який створює втрати в вентилях і обмоткахтрансформатора і може призводити до аварійного відключення установки.

Необхідна величина індуктивності зрівняльних дроселів, виходячи зобмеження амплітуди змінної складової зрівняльного струму довеличини, що не перевищує 10%:

, де U1п - подвоєне ефективне значення першої гармонікивипрямленного напруги:

В, де Uп/Ud0 = 0.26 - визначено по малюнку з [2] для m = 6 і (= 900; m = 6 - число фаз випрямлення.

Гн.

Зрівняльні дроселі виберемо частково насичуються, тобто

Lуд = 0,7 Lуд.расч = 0,029 Гн.

Вибираємо дросель серії Фросі-150 . Lуд = 0,03 Гн.

Розрахуємо індуктивність згладжує дроселя:

Гн, де Uп = U1п/2 = 72,673 Гн - діюче значення першої гармонікивипрямленного напруги.

Необхідна величина індуктивності згладжує дроселя:

Lсд = Lнеобх-(Lдв 2 Lтр + Lуд), де Lдв - індуктивність якоря і додаткових полюсів двигуна: Гн

2Lтр - індуктивність двох фаз трансформатора, приведена до контурудвигуна.

Гн.

Lсд = 0,027 - (0,010 +0,00106 +0,03) =- 0,014 Гн

Оскільки Lсд (0, то згладжує дросель не потрібно.

1.4.4. Визначення розрахункових параметрів силового ланцюга ТП-Д.

Розрахункове опір ланцюга випрямленного струму:

, де k = 1 + ((tн-t () = 1 +0.004 (100-15 ) = 1.34;

(= 0,004 - температурний коефіцієнт опору міді; tн = 1000 - робоча температура двигуна для класу ізоляції В; t (= 150 - температура навколишнього середовища;

Rщ -- опір щіткового контакту:

Ом;

Rп - опір перетворювача:

, де Rт - активний опір обмоток трансформатора:

Ом; хт - індуктивний опір обмоток трансформатора:

Ом

Rуд - активний опір зрівняльних дроселів:

Ом.

Отже,

Ом

Ом.

Висновки по чолі 1.

У розділі 1 на основі технічних даних та вимог електроприводупідйомного механізму крана був зроблений вибір схеми ЕП. У результатіаналізу та огляду застосовуваних систем регулювання показана доцільністьзастосування системи тиристорний перетворювач - двигун.

Побудова навантажувальних діаграм виробничого механізму ідвигуна дозволило заздалегідь вибрати двигун, а потім перевірити йогоза умовами нагріву і з перевантаження. Обраний двигун серії 2Пзадовольняє цим умовам.

Розрахунок силового перетворювача включив в себе вибір його елементів, атакож визначення розрахункових параметрів силового ланцюга ТП-Д.

2. РОЗРОБКА СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ електроприводом.

2.1. Розрахунок і побудова статичних характеристик у розімкнутого системі.

Статичні характеристики в розімкнутого системі можуть бути побудованіза наступними виразами:

де Rя.дв - опір якірного ланцюга двигуна з урахуванням нагрівання:

Ом

Ток збудження двигуна:

Номінальний струм якоря:

Статичні швидкість і момент:

(з = 144,67 1/с;

Мс.под = 106,918 Нм;

Мс.сп = 68,428 Нм.

З рівнянь для статичних характеристик:

В/с

ЕРС перетворювача при (с і Мс.под:

В.

ЕРС перетворювача при (с і Мс.сп:

В.

Рівняння статичної механічної характеристики при Еп.необх.под:

;

Рівняння статичної механічної характеристики при Еп. необх.сп:

;

Максимальна ЕРС перетворювача при (= 0:

В.

Рівняння статичної характеристики при Еп.max:

;

Статична характеристика при Еп = 0:

;

Природна статична характеристика:

;

Рис.5. Статичні і динамічні характеристики в розімкнутого системі .

Розрахуємо навантажувальну діаграму двигуна за цикл при лінійномузміні ЕРС перетворювача.

Жорсткість статичної механічної характеристики:

В2с2/Ом

Електромеханічна постійна часу:

с Розрахункова сумарна індуктивність ланцюга якоря:

Гн

Електромагнітна постійна часу:

Співвідношення постійних часу:

Для побудови навантажувальної діаграми двигуна за цикл при лінійномузміні EDS, використовуємо ЕОМ і програму 20-sim. Для моделювання введемов комп'ютер схему, представлену на рис. 6. Параметри для моделюванняпредставлені в додатку 1.

навантажувальна діаграма процесу представлена на рис. 7

Рис. 6. Схема для розрахунку навантажувальної діаграми двигуна при лінійному змінуЕРС.

2 Вибір структури замкнутої системи електроприводу, розрахунок її параметрів.

Відповідно до рекомендацій виберемо систему ТП-Д з підлеглимрегулюванням координат з налаштуванням на технічний оптимум.

Рис. 8. Принципова схема підлеглого регулювання струму і швидкості в системі ТП-Д.

2.2.1. Розрахунок контуру струму

Рис. 9. Структурна схема регулювання струму.

Віднесемо час запізнювання тиристорного перетворювача (п иінерційність фільтрів Тф до некомпенсованим постійним часу, тобто
Т (= (п + Тф = 0,01 с. Тоді, якщо не враховувати внутрішню зворотний зв'язок за ЕРСдвигуна, можна записати передавальний функцію об'єкта регулювання струму:

, де KП - коефіцієнт підсилення перетворювача.

Бажана передавальна функція прямого каналу розімкнутому контуру приналаштування на технічний оптимум:

, де ат = Той/Т (- співвідношення постійних часу контуру.

Відношення Wраз.п до Wорт є передавальна функція регулятора струму: , де Тит - постійна інтегрування регулятора струму:

З вирази для Wр.т. видно, що необхідний ПІ-регулятор струму.

Коефіцієнт підсилення пропорційної частини: kут = Тя/ТПТ або kут = Rост/Rзт

Постійна часу ПІ-регулятора:

ТПТ = RзтСост

що компенсується стала часу регулятора:

Звідси,

Ом, де Тя = ТЕ - електромагнітна постійна часу.

Коефіцієнт зворотного зв'язку по струму:

, де kш - коефіцієнт передачі шунт; kут - коефіцієнт підсилення датчика струму.

Шунт вибираємо з умовою Iшн (Iяmax

Вибираємо шунт типу ШС-75. Його параметри: Iшн = 100 А Uшн = 75 мВ

Коефіцієнт передачі датчика струму:

Приймемо Rот = Rзт, тоді

В/А

Коефіцієнт підсилення перетворювача:

Постійне інтегрування ПІ-регулятора:

Коефіцієнт підсилення регулятора:

Ом

стопорний струм:

Номінальне значення завдання:

2.2.2. Розрахунок контуру швидкості.

Рис. 10. Структурна схема контуру швидкості.

Об'єкт регулювання швидкості складається із замкнутого контурарегулювання струму і механічного ланки електроприводу і має вигляд

некомпенсована стала часу для контуру швидкості в ат разбільше, ніж для контуру струму:

с.

Бажана передавальна функція розімкнутому контуру:

, де ас = ТОС/Т (з - співвідношення постійних часу. ас = 2 в налаштованій натехнічний оптимум контурі.

Передавальна функція регулятора швидкості (Wраз.с/Wорс):

Очевидно, що необхідно застосувати пропорційний регулятор швидкості
(П-регулятор)

Його коефіцієнт посилення kус = Wр.с.

У замкнутій системі (с і Мс пов'язані співвідношенням:

Коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості:

В/с

Коефіцієнт посилення П-регулятора

Максимальна швидкість холостого ходу:

Задамося Rосс = 100 кОм, тоді:

Ом

Припустимо, використовується тахогенератор з kтг = 0,32 нд Тоді при
(0 = (0з.max максимальна ЕРС тахогенератора:

В.

Опір у колі зворотного зв'язку за швидкістю:

кОм.

2.3. Розрахунок і побудова статичних характеристик в замкнутій системі.

У замкнутій системі при М (119,37 Нм, рівняння статичноїхарактеристики:

При М = Мстоп = 119,37 Нм швидкість дорівнює:

1/с.

4 Розробка схеми управління електроприводом.

Схема управління електроприводом виконана на базі операційнихпідсилювачів постійного струму і включає в себе регулятор струму (АА),регулятор швидкості (AR), датчик інтенсивності SJ. Тахогенератор BR здільником напруги R3 і R1 є датчиком швидкості. Сигнал завданняформується у блоці завдання. Рівень сигналу завдання змінюєтьсяпотенціометром RP, а його полярність задається за допомогою реле KV1 і KV2
(рух вперед і назад). Реле KF - реле обриву поля.

При включенні автоматичних вимикачів QF, QF1, QF2 подаєтьсяхарчування на силову схему і схему управління. Спрацьовує реле KF і замикаєсвій головний контакт у схемі управління. При натисканні на кнопку SB1 (Підйом)відбувається спрацьовування реле KV1, яке замикає свої контакти в схеміуправління і в силовому ланцюзі. Відбувається підйом вантажу. При підйомі вантажу намаксимальну висоту відбувається спрацьовування SQ2 і двигунзупиняється. Щоб здійснити спуск вантажу, необхідно натиснути на кнопку
SB2 (Спуск). У цьому випадку спрацьовує реле KV2, у силового ланцюга і ланцюгауправління спрацьовують його контакти. Починається спуск вантажу, щотриває до замикання кінцевого вимикача SQ1. Для зупинки підйомуабо опускання вантажу передбачена кнопка SB3 (Гальмо).

Схема керування представлена на рис. 12.

Рис. 12. Статична характеристика в замкнутій системі.

Висновки по чолі 2.

У главі 2 були розраховані і побудовані статичні характеристики врозімкнутого системі, а також уточнена навантажувальна діаграма двигуна зацикл при лінійному зміну ЕРС перетворювача. Обрана структуразамкнутої системи - система з підлеглим регулюванням координат знастроюванням на технічний оптимум. Побудовано статичні характеристикиелектроприводу і розроблена схема керування.

АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ замкнутої системи.

3.1. Математичний опис електроприводу.

Структурна схема електроприводу з зовнішнім контуром регулюванняшвидкості і внутрішнім контуром струму якоря зображена на рис. 13.

Рис. 13. Структурна схема ЕП з підлеглим регулюванням параметрів.

Пропорційний регулятор швидкості AR і пропорційний регуляторструму AA формують управлінський вплив з сигналів завдання Uсз і Uзт ізворотних зв'язків Uос і Uот.

Роботу електроприводу з представленою структурою опишемо системоюалгебраїчних і диференціальних рівнянь, беручи до уваги, щокоефіцієнт передачі регулятора швидкості і постійна часу регулятораструму рівні відповідно:

де ТЗІ - постійна часу Задатчики інтенсивності;

Uп, Uз - напруга, комутоване за допомогою реле в складі Задатчикиінтенсивності, і напруга завдання;

Кос і Кот - коефіцієнти підсилення ланцюгів зворотних зв'язків по контуру іпо струму;

Rр - опір якірного ланцюга двигуна.

Дана система рівнянь може бути приведена до вигляду, зручному длямоделювання, шляхом вирішення кожного рівняння щодо першогопохідної від відповідної постійної величини.

3.2. Розрахунок і побудова перехідних процесів.

Для побудови перехідних процесів пуску електроприводу в замкнутійсистемі з підлеглим регулювання координат, використовуємо ЕОМ і програму
20-sim. Для моделювання введемо в комп'ютер схему, представлену нарис. 14.

Параметри для моделювання представлені у додатку 2.

Рис. 14. Схема для розрахунку перехідних процесів пуску в замкнутій системі.

навантажувальна діаграма процесу представлена на рис. 15:

Рис.15. Навантажувальна діаграма двигуна при перехідному процесі.

Висновки по чолі 3.

У главі 3 проводилися дослідження динаміки замкнутої системи. Булодано математичний опис електроприводу і структурна схема. На їїоснові за допомогою програми 20-sim отримані графіки перехідних процесівпуску в замкнутій системі. Їх аналіз показав відповідність результатів,отриманих на ЕОМ, теоретичним. Враховувалося те, що пуск відбувався пристрибок завдання, а контур налаштований на технічний оптимум.

РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ЕЛЕКТРОПРИВОДА.

4.1. Побудова уточненої навантажувальної діаграми двигуна за цикл.

Уточнена навантажувальна діаграма двигуна за цикл при лінійномузміні ЕРС розрахована та побудована в главі 2. Діаграма представлена нарис. 7.

4.2. Перевірка двигуна по нагріву і перевантаження за уточненою навантажувальноюдіаграмі.

Уточнене значення М може бути визначено шляхом знаходженняплощі обмеженою графіком М (t), побудованого на основі уточненоїнавантажувальної діаграми.

Даний розрахунок проведено з застосуванням програми MathCad-2000 Pro.

Програму розрахунку див. додаток 3.

Площа обмежена графіком М (t) при підйомі:

Площа обмежена графіком М (t) при спуску:

Загальна площа:

Еквівалентний момент:

Hм.

Перевіримо двигун за умовами нагрівання й допустимої перевантаження:

мЕкв = 33,748 ( мном = 47,747 Нм;

Мmax (2.5 * мном = 2.5 * 47,747 = 119,368 Нм.

Отже, вибраний двигун задовольняє даними умовами.

4.3. Розрахунок інтегральних енергетичних показників електропривода за циклроботи.

Корисна робота досконала ЕП за виробничий цикл:

, яку можна визначити шляхом знаходження площі, обмеженоїграфіком залежності.

Даний розрахунок проведений за допомогою програми Mathcad 2000-Pro.

Програму розрахунку див. додаток 3.

Дж;

Дж.

Корисна робота за цикл:

= 2.597 +1.968 = 4.565Дж.

Постійні втрати в двигуні:

, де - повні номінальні втрати,

-змінні номінальні втрати.

Вт;

Вт

Постійні втрати:

1536-688.29 = 847.85 Вт

Постійні втрати енергії за цикл:

Дж.

Змінні втрати енергії за цикл: Дж, де А.

Втрати енергії за цикл:

Дж.

ККД за цикл:

Отриманий ККД задовольняє вимогам електроприводу.

Висновки по чолі 4.

За розрахованої раніше уточненої навантажувальною діаграмі шляхомзнаходження площі, обмеженої графіком М2 (t), було визначено більшеточне значення мЕкв і перевірений двигун по нагріву і перевантаження.
Виявилося, що двигун задовольняє цим умовам. Також були розрахованіінтегральні енергетичні показники за цикл роботи: корисна робота,втрати і к.к.д.

ВИСНОВОК.

У даній роботі було досліджено та розроблено електропривод підйомногомеханізму крана, призначеного для підйому та опускання вантажу іздійснює рух по заданому циклу. Метою роботи було закріплення,поглиблення і узагальнення знань у галузі теорії електроприводу шляхом вирішеннякомплексної задачі проектування конкретного виробничого механізму.

На основі вихідних даних і технічних вимог була, в результатіаналізу, обрана схема електроприводу. Був зроблений висновок, що найбільшраціональної системою в даному випадку є система ТП-Д. Далі, занавантажувальні діаграм був обраний двигун постійного струму серії 2П іпроведена перевірка за умовами нагрівання й допустимої перевантаження.
Виявилося, що обраний двигун задовольняє цим умовам. Такожрозрахований силовий перетворювач і вибрані елементи мостовий реверсивноїсхеми: трансформатор, тиристори, дросель. Розраховані статичніхарактеристики в замкнутої і розімкнутого системах, а також побудованауточнена навантажувальна діаграма за виробничий цикл. Вибір структуризамкнутої системи, дотримуючись рекомендацій, був зупинений на системі зпідлеглим регулюванням координат із застосуванням налаштування на технічнийоптимум. Розроблено схему управління із застосуванням релейного апаратури.
Розраховані перехідні процеси на ЕОМ, а їх аналіз, виходячи з фізичнихміркувань, показав, що отримані динамічні показники відповідаютьзаданим. Робота закінчується розрахунком енергетичних показниківелектроприводу. Розраховані робота за цикл, втрати і ККД. Значення ККДцілком прийнятно для даної системи - 62,13%. Тут же за уточненоюнавантажувальною діаграмі з голови 2. був ще раз перевірений двигун поумовами нагріву і перевантаження.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.

1. Довідник по електричних машин: У 2 т/під загальною ред. І.П.

Копилова і Б.К. Клокова т.1. - М.: Энергоиздат, 1988 р.
2. Соколов Н.П. і Єлісєєв В.А. Розрахунок з автоматизованого електроприводу. Випуск VII М.: МЕІ, 1974 р. - 84 с.
3. Силові напівпровідникові прилади: Справочник/Чебовскій Л.Г. - М.:

Энергоиздат, 1985 р. - 400 с.
4. Ключев В.І. Теорія електропривода: Підручник для вузів. - М.:

Энергоатомиздат, 1985 р. - 560 с.
5. Ключев В.І., Терехов В.М. Електропривод і автоматизація загальнопромислових установок: Учебник для вузов. - М.: Енергія, 1980 р. - 360 с.
6. Моделювання систем на ЦВМ: Навчальний посібник/під ред. Льготчікова В.В.

- М.: МЕІ, 1993 р. - 119 с.
7. Курс лекцій: основи електропривода: У 2 т/под ред. проф. Данилова П.Є.

- Смоленськ: Самвидав.

ПРОГРАМ.

Додаток 1. Параметри для побудови навантажувальної діаграми двигуна за цикл при лінійному зміну ЕРС

Initial Conditions:
===================forder_2 `state 0forder_1 `state 0intgrl_2 `state 0intgrl_1 `state 0

Run Specifications:
=================== Integration Method Runge-Kutta-4
Start Time 0
Finish Time 12
Step Size 0.0001

Multiple Run Specifications:
============================ Multiple Run Type: Plain Multiple Run
Number Of Steps: 2

Plot Specifications:
==================== X-Axis Time 0 12
A gain_3 `outp -150 150
B intgrl_1 `outp -150 150

Додаток 2. Параметри для побудови перехідних процесів пуску електропривода в замкнутій системі з підлеглим регулюванням координат

20-sim Experiment Description
=============================== Model: dvuhkon2
Experiment: dvuhkon3
Date: 05/28/02
Time: 06:39:05
Version: PC Version 2.3
License: Demonstration Version may be distributed freely

Initial Conditions:
===================intgrl_2 `state 0intgrl_1 `state 0forder_2 `state 0forder_1 `state 0pi_1 `state 0

Run Specifications:
=================== Integration Method Runge-Kutta-4
Start Time 0
Finish Time 4
Step Size 0.0001

Multiple Run Specifications:
============================ Multiple Run Type: Plain Multiple Run
Number Of Steps: 2
Plot Specifications:
==================== X-Axis Time 0 4
A gain_3 `outp 0 150
B intgrl_1 `outp 0 150

Додаток 3. Розрахунок інтегральний енергетичних показників.

ЗМІСТ

ВСТУП 3
1. ВИБІР СХЕМИ ЕЛЕКТРОПРИВОДА і силові елементи. 5
1.1. Вихідні дані для проектування. 5
1.2. Вибір схеми електропривода. 6
1.3. Розрахунок навантажувальних діаграм і вибір двигуна. 8
1.4. Вибір схеми і розрахунок елементів силового перетворювача. 12

1.4.1. Вибір трансформатора. 12

1.4.2. Вибір тиристорів. 14

1.4.3. Вибір індуктивності дроселів. 15

1.4.4. Визначення розрахункових параметрів силового ланцюга ТП-Д. 16
2. РОЗРОБКА СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ електроприводом. 18
2.1. Розрахунок і побудова статичних характеристик у розімкнутого системі.
18
2.2. Вибір структури замкнутої системи електроприводу, розрахунок її параметрів. 23

2.2.1. Розрахунок контуру струму 23

2.2.2. Розрахунок контуру швидкості. 26
2.3. Розрахунок і побудова статичних характеристик в замкнутій системі. 27
2.4. Розробка схеми керування електроприводом. 28
3. АНАЛІЗ ДИНАМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ замкнутої системи. 31
3.1. Математичний опис електроприводу. 31
3.2. Розрахунок і побудова перехідних процесів. 33
4. РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ЕЛЕКТРОПРИВОДА. 35
4.1. Побудова уточненої навантажувальної діаграми двигуна за цикл. 35
4.2. Перевірка двигуна по нагріву і перевантаження за уточненою навантажувальною діаграмі. 35
4.3. Розрахунок інтегральних енергетичних показників електропривода за цикл роботи. 36
ВИСНОВОК. 38
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ. 39
ДОДАТКИ. 40
Додаток 1. Параметри для побудови навантажувальної діаграми двигуна за цикл при лінійному зміну ЕРС 41
Додаток 2. Параметри для побудови перехідних процесів пуску електропривода в замкнутій системі з підлеглим регулюванням координат 43
Додаток 3. Розрахунок інтегральний енергетичних показників. 46

-----------------------

Мстоп

Еп.замк

Еп.необх.разомк

Еп.max.разомк

Рис. 11. Схема управління

а)

б)

Рис. 7. Навантажувальна діаграма двигуна при лінійному зміну ЕРС: а) при підйомі; б) при спуску.