| p align="center">2 Проектирование передаточного устройства Выбор и обоснование кинематической схемы электропривода. При выборе электродвигателя и способа регулирования для производственных машин, требующих электрического регулирования скорости, приходится учитывать ряд механических требований. Передачу для регулирования электродвигателей выбирают так, чтобы при номинальной частоте вращения электродвигателя был основной рабочий режим. Передачу клиноременную предусматривают при передаточных числах менее 5 в регулируемых электроприводах мощностью до 50 кВт. Редукторы или моторы редукторов предусматривают при больших передаточных числах или по конструктивным и техническим условиям. Расчет (выбор) элементов передачи или редуктора. В качестве передаточного механизма в приводе будем использовать коническо-цилиндрический редуктор и клиноременную передачу. Параметры редуктора: передаточные числа конической передачи i=3, цилиндрической передачи i=3. Параметры клиноременной передачи: передаточное число i=1,5, d1=100мм, d2=160мм, по ГОСТ 20893-75 число ремней в комплекте z =1 шт. по ГОСТ 1284,1-80. Двигатель с редуктором соединяются с помощью фланцевой муфты ГОСТ 20761-75. Шкивы с валами редуктора и шнека соединяются с помощью шпоночного соединения ГОСТ 23360-78. Обоснование и выбор монтажного исполнения двигателя. Изучив машину, приходим к выводу что менее материало- и металлоемким будет конст-рукция машины при использовании электродвигателя на лапах, также при использовании тако-го двигателя его обслуживание будет более удобным по сравнению с другими типами двигате-лей. Составление расчетной исходной и одномассовой приведенной схемы механической части электропривода Для вычисления приведенного момента инерции энергетического машинного устройства необходимо знать момент инерции ротора электродвигателя Iрот, момент инерции машины Iм, момент инерции редуктора или передачи Iпер. Момент инерции рабочей машины приближенно можно определить по следующей формуле: (2.1) где m - масса звёздочки, кг, m =6кг; Rср - средний радиус звёздочки, R = 0.2м. Получаем: Приведенный момент инерции энергетического машинного устройства определяется следующим образом: (2.2) гдеJрот = 0.0033кг.м2 (паспортные данные двигателя); н - номинальная угловая скорость вала двигателя, н = 99,75рад/с; нм - номинальная угловая скорость вала приводной звёздочки, нм =6,3рад/с. m - масса троса с шайбами (m=2,8•80=306 кг Jпер = 0.2.Jрот = 0.20.0033 = 0.00066кг.м2; В итоге имеем: 3 Переходные процессы в электроприводе Определение электромеханической постоянной времени при рабочем и критическом скольжении. Электромеханическая постоянная времени переходных процессов привода с асинхронным электродвигателем вычисляется по формуле: (3.1) где0 - угловая скорость машинного устройства, 0 = 105рад/с; Sк - критической скольжение электродвигателя. Определяется по следующей формуле: ,(3.3) где Sн и Mн - соответственно номинальные скольжение и момент электродвигателя; Mк - критический момент электродвигателя. Номинальный и критический моменты электродвигателя определяются по следующим формулам: .(3.4) Имеем: , . Подставляя полученные значения в формулы (3.3) и (3.4) получаем: . Обоснование способа пуска и торможения электропривода Для начала определим продолжительность разбега и остановки электродвигателя. Время пуска, tп определяется следующим образом: (3.5) гдеJ - приведенный момент инерции; н - номинальная угловая скорость; Mпи - вращающий момент электродвигателя при пуске; Mс - средний приведенный момент сопротивления рабочей машины при пуске; Получаем: Время остановки, tт определяется следующим образом: (3.6) В итоге имеем: . Определение времени пуска и торможения ,максимального ускорения графо-аналитическим методом. Построив механические характеристики двигателя и рабочей машины, строим кривую избыточного момента. Механическую характеристику электродвигателя строим по пяти точкам и следующим величинам моментов и скоростей вращения. Результаты расчетов заносим в таблицу 4. Таблица 4. Построение механической характеристики АД. |
Точка | Момент | Скорость | | 1 | M1 = 0 | 1 = 0 = 157рад/с | | 2 | M2 = Mн = 10,27Н.м | 2 = н = 146,01рад/с | | 3 | M3 = Mк =22,59Н.м | 3 = к = 108,6рад/с | | 4 | M4 = Mmin =16,43Н.м | 4 = min = 23рад/с | | 5 | M5 = Mп = 22,59Н.м | 5 = п = 0рад/с | | |
Кривую избыточного момента заменяют ступенчатым графиком. В пределах каждой ступени избыточный момент не меняется и время разгона на i-том участке ti будет равно: (3.7) Таким образом, для первого участка получаем: . (3.8) Аналогично рассчитываем для остальных участков. Результаты расчетов заносим в таблицу 7.2. Таблица 5. Построение кривой разбега. |
, рад/с | 20 | 40 | 60 | 80 | 90 | 105 | | М, Нм | 23 | 28 | 35 | 38 | 34 | 0 | | t, с | 0,1 | 0,16 | 0,197 | 0,242 | 0,3 | 0,4 | | |
Расчеты по определению превышения температуры электродвигателя за время пуска. Повышение температуры обмоток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором во время пуска можно определить упрощенным методом, считая, что все потери идут на нагрев: (3.9) где W - потери энергии во время пуска, Дж; C1 - теплоемкость обмоток. , где с1 - удельная теплоемкость меди, с1 = 385Дж/кгК; т1 - масса обмоток, примем т1 =2,1кг. Имеем: 4 Заключение о правильности предварительного выбранного электродвигателя по всем критериям Заключение о правильности выбора электродвигателя делаем с учетом тепловых и механических переходных режимов, колебаний напряжений в сети. Максимальная температура двигателя не превышает допускаемой для данного класса изоляции. Электродвигатель обеспечивает разгон агрегата за время менее 10с. 1)Проверка по условиям пуска: Номинальный момент электродвигателя по условиям пуска: Условие выполняется - 10,96Н•м >8,7Н•м. 2)Проверка на устойчивость работы электродвигателя выполняется по перегрузочной способности: а) по условию статической устойчивости: , где Рмакс - максимальная мощность рабочей машины, кВт; u - относительное рабочее напряжение, u = 0.9. Условие выполняется - 1,5кВт > 1,03 кВт. б) по условию динамической устойчивости: , где Ммакс - максимальный момент рабочей машины (из ее механической характеристики) , Н•м. Условие выполняется - 8,7Н•м > 6,3Н•м. Так как все условия соблюдаются, то можно считать, что данный электродвигатель подобран правильно. 5 Разработка принципиальной электрической схемы управления Пояснение по составлению схемы. Принципиальная схема должна полностью удовлетворять требованиям ГОСТа и поддерживать требуемый технологический процесс. Схема также должна работать в ручном и автоматическом режиме иметь защитную аппаратуру ,предохраняющую от к.з. ,нагрузки и т.д.. 5.2.Выбор аппаратов защиты электрических цепей и аппаратов защиты электродвигателя по критерию эффективности. Критерий эффективности срабатывания защит рассчитывается по формуле: ,(5.1) где Рij - вероятность отказа установки по i-той причине, qki - вероятность срабатывания k-той защиты по i-той причине. Таблица 6 Значения вероятностей отказа транспортёров по различным причинам. |
Неполнофазный режим | Заторможенный ротор | Перегрузка | Увлажненная изоляция | Нарушение охлаждения | | 0,23 | 0,71 | 0 | 0,06 | 0 | | |
Таблица 7 Значения вероятностей срабатывания защит по различным причинам. |
Тип аппарата защиты | Неполнофаз-ного режима | Заторможенного ротора | Перегрузки | Увлажненная изоляция | Нарушение охлаждения | | Автоматический выключатель с тепловым расцепителем | 0,5 | 0,4 | 0,7 | 0 | 0 | | УВТЗ-1М | 0,76 | 0,67 | 0,91 | 0 | 0,91 | | ФУЗ-М | 0,95 | 0,85 | 0,66 | 0 | 0 | | ЕЛ-8, ЕЛ-10 и т.п. | 0,7 | 0 | 0 | 0 | 0 | | РУД-05, ЗОУП-25 и т.п. | - | - | - | 0,95 | - | | |
Таблица 8 Результаты расчета критерия эффективности. |
Тип аппарата защиты | Автоматический выключатель с тепловым расцепителем | УВТЗ-1М | ФУЗ-М | ЕЛ-8, ЕЛ-10 и т.п. | РУД-05, ЗОУП-25 и т.п. | | Э | 0,399 | 0,65 | 0,822 | 0,161 | 0 | | |
Как показывает расчет, наиболее подходящей защитой является ФУЗ-М. Выбор других элементов схемы. Основным параметром защитно-коммутационной аппаратуры является электрический ток, пропорциональный нагрузке. Для защиты электродвигателя от действия токов короткого замыкания и от перегрузки используем автоматический выключатель, тогда расчет параметров коммутационных аппаратов выполняется в следующей последовательности. Находим расчетный ток электродвигателя (в нашем случае при полной загрузке он будет равен номинальному): (5.2) Имеем:
Страницы: 1, 2, 3
|
