Варианты заданий на курсовое проектирование сообщаются студентам руководителем проекта на первом занятии. На выполнение расчетной части работы отводятся десять недель, на оформление проекта - еще две недели. Курсовое проектирование выполняется по графику(прил. Б), который выдается руководителем вместе с задачами. Проект выполняется самостоятельно с использованием рекомендуемой литературы, и консультации преподавателя, которые проводятся один раз в неделю по расписанию. При необходимости руководитель проекта организует дополнительные консультации.
Законченный проект проверяется руководителем, который дает своими подписями допуск к защите. Проект защищается в комиссии, состоящей из двух преподавателей.
При оценивании проекта основное внимание обращается на обоснованность принятых в работе решений, понимание студентами физики процессов и методов расчета, грамотность изложения материала, качество оформления пояснительной записки и плакатов.
1 ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЕГО ВЫПОЛНЕНИЮ
5.1 Электрооборудование грузоподъемной лебедки мостового крана с электроприводом переменного тока
5.1.1 Общие сведения Мостовой кран /1,2/ служит для поднимания-опускания груза и его горизонтального перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях: в одном – при движении самого моста по рельсам, в другом – при движении грузовой тележки вдоль балки, укрепленной в верхній части крана.
Кинематическая схема подъемной лебедки крана приведена на рис. 5.1, где 1 - канатный барабан, 2 - редуктор, 3 – муфта с электромагнитным фрикционным тормозом, 4 - приводной двигатель, 5 - полиспаст (на рисунке предоставленные схемы полиспаста с разной кратностью к), 6 – грузозахватное устройство (крюк), 7 - полезный груз. Цикл работы лебедки включает у себя следующие операции (рис. 5.2):
- строповку грузозахватного устройства (звено 0-1);
- разгон (1-2), движение с устоявшейся скоростью (2-3) и торможение (3-4) привода, при выборе слабины (провеса) каната;
- разгон привода при поднимании крюка с грузом (4-5);
- подъем крюка с грузом с устоявшейся скоростью (5-6);
- торможение привода при поднимании крюка с грузом (6-7) с наложением тормоза в момент остановки (7);
- горизонтальное перемещение крюка с грузом к месту разгрузки (7-8);
- растормаживание привода (8) и разгон при опускании крюка с грузом (звено 8-9);
- опускание крюка с грузом с устоявшейся скоростью (9-10);
- торможение привода при опускании крюка с грузом (10-11) с переходом на сниженную (посадочную) скорость привода при напуске провиса. Все последующие циклы повторяются в указанном порядке.
В электроприводе лебедки применяется асинхронный двигатель с фазным ротором. Напряжение сети 380 В.
Рисунок 5.1- Кинематическая схема механизма подъёма мостового крана
...
|
|
|
Рисунок 5.2- Циклическая тахограмма работи подъемной лебёдки мостового крана: ─ линейна скорость 
барабана; - - - – скоростьь 
груза (крюка)
5.1.2 Содержание работы.
5.1.2.1 Расчетная часть Для ее выполнения нужно:
а) определить статические механические нагрузки, предварительно рассчитать необходимую мощность двигателя и выбрать его по каталогу;
б) установить необходимые режимы работы и построить соответствующие механические характеристики двигателя для реализации тахограммы (см. рис. 5.2);
в) определить сопротивления пускорегулирующих резисторов, включаемые в роторный круг двигателя;
г) рассчитать и построить графики зависимостей скорости, момента и тока ротора двигателя от времени за цикл работы механизма;
д) проверить предварительно выбранный двигатель по условиям нагрева и перегрузочной способности;
е) выбрать из справочника стандартные ящики пускорегулирующих сопротивлений и составить схему их внешних соединений;
ж) выбрать аппараты для защиты электрооборудования крана.
... 5.1.2.2 Графическая часть В расчетно-пояснительной записке и на демонстрационных плакатах должны быть приведены:
а)кинематическая схема механизма подъема (см. рис. 5.1) с изображением полиспаста, кратность которого соответствует номеру варианта задания;
б)нагрузочная диаграмм и механические характеристики двигателя;
г)схема силовых цепей двигателя с роторными резисторами.
5.1.3 Исходные данные
Наименования, обозначения, размерности и значения технических и технологических параметров лебедки приведены в табл. 5.1. Варианты значений параметров назначаются руководителем курсового проекта.
5.1.4 Методические указания
5.1.4.1 Предварительный расчет мощности двигателя При переменной механической нагрузке, что характерно для крановых и других механизмов, мощность двигателя определяют методом последовательных приближений: сначала мощность предварительно находят из диаграммы статической нагрузки (при установившихся значениях скорости движения), затем строят полную нагрузочную диаграмму с учетом переходных процессов и проверяют двигатель за нагревом и перегрузочной способностью.
Предварительная мощность двигателя определяется через среднеквадратичное (эквивалентное) значение статической мощности. Порядок расчета для механизма подъема мостового крана следующий.
Сначала рассчитывается продолжительность работы двигателя при различных нагрузках. С этой целью для заданных значений линейной скорости и среднего ускорения а и высоты Н определяют:
- длительность разгона (торможение)
- путь разгона (торможения)
- продолжительность движения с установившейся скоростью при подъеме груза или крюка
Для случая опускания груза (крюка) нужно иметь в виду, что перед посадкой скорость должна быть снижена.
Таблица 5.1 - Технические и технологические параметры подъемной лебедки
|
| Наименование | Обозначения | Размерность | Варианты значений | |||
| 1 | 2 | 3 | |||||
| 1 | Грузоподъемность лебедки | 
| кН | 80 | 100 | 100 | |
| 2 | Вес крюка | 
| кН | 6,4 | 7,2 | 7,2 | |
| 3 | Диаметр барабана | 
| м | 0,5 | 0,4 | 0,4 | |
| 4 | Момент инерции барабана | 
| кг∙м2 | 32 | 28 | 28 | |
| 5 | Кратность полиспаста | 
| 3 | 3 | 3 | ||
| 6 | Скорость подъема груза | 
| м/c | 0,5 | 0,45 | 0,45 | |
| 7 | Скорость опускания груза | 
| м/c | 0,53 | 0,48 | 0,48 | |
| 8 | Среднее ускорение (замедление) при подъеме груза | 
| м/c2 | 0,43 | 0,35 | 0,35 | |
| 9 | Среднее ускорение (замедление) при опускании груза | 
| м/c2 | 0,35 | 0,3 | 0,3 | |
| 10 | Скорость подъема пустого крюка | 
| м/c | 0,51 | 0,47 | 0,46 | |
| 11 | Скорость опускания пустого крюка | 
| м/c | 0,52 | 0,47 | 0,47 | |
| 12 | Среднее ускорение (замедление) при подъеме пустого крюка | 
| м/c2 | 0,53 | 0,55 | 0,52 | |
| 13 | Среднее ускорение (замедление) при опускании пустого крюка | 
| м/c2 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | |
| 14 | Посадочная скорость | 
| м/c | 0,08 | 0,07 | 0,07 | |
| 15 | Висота подъема | 
| м | 10,8 | 12,4 | 11,4 | |
| 16 | Висота опускания | 
| м | 9,8 | 11,4 | 10,4 | |
| 17 | Длина провеса | 
| м | 1,5 | 1,4 | 1,4 | |
| 18 | Скоростьпри виборе (напуске) провеса | 
| м/с | 0,45 | 0,4 | 0,4 | |
| 19 | Среднее ускорение (замедление) при виборе или напуске провеса | 
| м/с² | 0,56 | 0,58 | 0,55 | |
| 20 | Длительность горизонтального перемещения груза | 
| c | 10 | 9 | 7 | |
| 21 | Длительность горизонтального перемещения крюка | 
| с | 10 | 9 | 9 | |
| 22 | Длительность загрузки | 
| с | 8 | 10 | 13 | |
| 23 | Длительность разгрузки | 
| с | 7,5 | 8 | 10 | |
Продолжение табл.5.1
 
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 1 | 100 | 120 | 320 | 320 | 320 | 360 | 220 | 280 |
| 2 | 7,2 | 7,2 | 24 | 24 | 24 | 26 | 10,2 | 18 |
| 3 | 0,4 | 0,4 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0,5 |
| 4 | 28 | 30 | 55 | 55 | 55 | 60 | 40 | 50 |
| 5 | 3 | 3 | 6 | 6 | 6 | 6 | 4 | 4 |
| 6 | 0,4 | 0,4 | 0,2 | 0,25 | 0,22 | 0,2 | 0,3 | 0,25 |
| 7 | 0,42 | 0,42 | 0,21 | 0,27 | 0,23 | 0,21 | 0,32 | 0,27 |
| 8 | 0,3 | 0,3 | 0,17 | 0,25 | 0,22 | 0,21 | 0,28 | 0,26 |
| 9 | 0,25 | 0,25 | 0,13 | 0,2 | 0,18 | 0,16 | 0,21 | 0,2 |
| 10 | 0,42 | 0,41 | 0,2 | 0,26 | 0,21 | 0,2 | 0,31 | 0,26 |
| 11 | 0,42 | 0,41 | 0,21 | 0,26 | 0,21 | 0,21 | 0,31 | 0,26 |
| 12 | 0,45 | 0,45 | 0,27 | 0,37 | 0,3 | 0,28 | 0,5 | 0,36 |
| 13 | 0,5 | 0,5 | 0,3 | 0,35 | 0,3 | 0,3 | 0,55 | 0,38 |
| 14 | 0,07 | 0,06 | 0,028 | 0,028 | 0,028 | 0,0025 | 0,04 | 0,03 |
| 15 | 12 | 14,5 | 23,2 | 22,6 | 19,4 | 7,5 | 36 | 14,4 |
| 16 | 10,5 | 13,5 | 22 | 20,5 | 19 | 7 | 34 | 13,5 |
| 17 | 1,3 | 1,3 | 0,6 | 0,7 | 0,6 | 0,7 | 0,9 | 0,8 |
| 18 | 0,4 | 0,36 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,27 | 0,23 |
| 19 | 0,47 | 0,48 | 0,28 | 0,4 | 0,3 | 0,29 | 0,52 | 0,37 |
| 20 | 12 | 17 | 132 | 87 | 92 | 44 | 77 | 37 |
| 21 | 11 | 17 | 92 | 72 | 67 | 29 | 67 | 27 |
| 22 | 12 | 33 | 67 | 57 | 62 | 25 | 47 | 27 |
| 23 | 12 | 24 | 57 | 47 | 52 | 17 | 35 | 23 |
Продолжение табл.5.1
| 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| 1 | 250 | 280 | 160 | 200 | 80 | 80 | 80 | 160 |
| 2 | 12 | 18 | 8,6 | 9,6 | 6,4 | 6,4 | 6,4 | 8,6 |
| 3 | 0,5 | 0,5 | 0,45 | 0,45 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,45 |
| 4 | 48 | 50 | 34 | 38 | 32 | 32 | 32 | 34 |
| 5 | 4 | 4 | 3 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 6 | 0,25 | 0,25 | 0,35 | 0,3 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,35 |
| 7 | 0,26 | 0,26 | 0,37 | 0,32 | 0,53 | 0,53 | 0,53 | 0,37 |
| 8 | 0,23 | 0,25 | 0,38 | 0,3 | 0,42 | 0,45 | 0,42 | 0,35 |
| 9 | 0,18 | 0,21 | 0,32 | 0,26 | 0,38 | 0,41 | 0,39 | 0,3 |
| 10 | 0,25 | 0,25 | 0,36 | 0,31 | 0,51 | 0,51 | 0,51 | 0,36 |
| 11 | 0,26 | 0,26 | 0,36 | 0,31 | 0,52 | 0,52 | 0,52 | 0,36 |
| 12 | 0,3 | 0,37 | 0,6 | 0,45 | 0,6 | 0,55 | 0,65 | 0,58 |
| 13 | 0,35 | 0,4 | 0,65 | 0,48 | 0,65 | 0,6 | 0,7 | 0,63 |
| 14 | 0,035 | 0,03 | 0,05 | 0,045 | 0,07 | 0,08 | 0,08 | 0,05 |
| 15 | 7,9 | 14,6 | 20 | 21,5 | 9 | 9,6 | 9,2 | 22 |
| 16 | 7,1 | 13,7 | 18,5 | 20 | 8 | 8,6 | 8,2 | 20,5 |
| 17 | 0,9 | 0,8 | 1,1 | 1,0 | 1,5 | 1,4 | 1,4 | 1,1 |
| 18 | 0,23 | 0,23 | 0,3 | 0,27 | 0,45 | 0,45 | 0,45 | 0,3 |
| 19 | 0,33 | 0,38 | 0,63 | 0,46 | 0,62 | 0,57 | 0,67 | 0,6 |
| 20 | 23 | 76 | 56 | 57 | 17 | 15 | 18 | 62 |
| 21 | 18 | 63 | 48 | 47 | 13 | 12 | 15 | 52 |
| 22 | 18 | 57 | 52 | 42 | 12 | 10 | 13 | 52 |
| 23 | 14 | 52 | 42 | 32 | 10 | 8 | 9 | 37 |
Продолжение табл.5.1
|
| 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |
| 1 | 160 | 360 | 80 | 250 | 80 | 250 | 120 | 120 |
| 2 | 8,6 | 26 | 6,4 | 12 | 6,4 | 12 | 7,2 | 7,2 |
| 3 | 0,45 | 0,6 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,4 | 0,4 |
| 4 | 34 | 60 | 32 | 48 | 32 | 48 | 30 | 30 |
| 5 | 3 | 6 | 3 | 4 | 3 | 4 | 3 | 3 |
| 6 | 0,4 | 0,2 | 0,5 | 0,25 | 0,5 | 0,25 | 0,4 | 0,43 |
| 7 | 0,42 | 0,21 | 0,53 | 0,26 | 0,53 | 0,26 | 0,42 | 0,46 |
| 8 | 0,35 | 0,21 | 0,43 | 0,22 | 0,4 | 0,23 | 0,31 | 0,37 |
| 9 | 0,3 | 0,17 | 0,36 | 0,17 | 0,35 | 0,18 | 0,26 | 0,3 |
| 10 | 0,4 | 0,21 | 0,51 | 0,25 | 0,5 | 0,25 | 0,41 | 0,42 |
| 11 | 0,41 | 0,21 | 0,52 | 0,26 | 0,52 | 0,25 | 0,41 | 0,42 |
| 12 | 0,47 | 0,33 | 0,56 | 0,35 | 0,6 | 0,3 | 0,46 | 0,5 |
| 13 | 0,53 | 0,38 | 0,6 | 0,4 | 0,68 | 0,38 | 0,52 | 0,55 |
| 14 | 0,05 | 0,025 | 0,08 | 0,035 | 0,08 | 0,03 | 0,06 | 0,07 |
| 15 | 18 | 6,5 | 9 | 7,7 | 9,6 | 7,2 | 14 | 14,5 |
| 16 | 16,5 | 6 | 8 | 6,9 | 8,6 | 6,4 | 13 | 14 |
| 17 | 1,2 | 0,7 | 1,5 | 0,9 | 1,6 | 0,7 | 1,1 | 1,2 |
| 18 | 0,3 | 0,17 | 0,45 | 0,23 | 0,45 | 0,23 | 0,36 | 0,36 |
| 19 | 0,5 | 0,36 | 0,58 | 0,37 | 0,64 | 0,35 | 0,5 | 0,52 |
| 20 | 52 | 27 | 17 | 32 | 19 | 42 | 30 | 32 |
| 21 | 47 | 22 | 13 | 22 | 14 | 32 | 25 | 27 |
| 22 | 47 | 15 | 17 | 17 | 22 | 27 | 22 | 24 |
| 23 | 42 | 10 | 12 | 14 | 13 | 17 | 15 | 17 |
Продолжение табл.5.1
|
| 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 |
| 1 | 80 | 160 | 250 | 360 | 220 | 100 | 160 | 280 |
| 2 | 6,4 | 8,6 | 12 | 26 | 10,2 | 7,2 | 8,6 | 18 |
| 3 | 0,5 | 0,45 | 0,5 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,45 | 0,5 |
| 4 | 32 | 34 | 48 | 60 | 40 | 28 | 34 | 50 |
| 5 | 3 | 3 | 4 | 6 | 4 | 3 | 3 | 4 |
| 6 | 0,5 | 0,35 | 0,25 | 0,2 | 0,3 | 0,45 | 0,35 | 0,25 |
| 7 | 0,53 | 0,37 | 0,26 | 0,21 | 0,32 | 0,48 | 0,37 | 0,26 |
| 8 | 0,42 | 0,29 | 0,22 | 0,2 | 0,28 | 0,4 | 0,32 | 0,25 |
| 9 | 0,38 | 0,22 | 0,18 | 0,16 | 0,21 | 0,35 | 0,27 | 0,21 |
| 10 | 0,51 | 0,35 | 0,25 | 0,2 | 0,31 | 0,46 | 0,35 | 0,26 |
| 11 | 0,52 | 0,36 | 0,26 | 0,21 | 0,31 | 0,46 | 0,35 | 0,26 |
| 12 | 0,6 | 0,42 | 0,35 | 0,28 | 0,38 | 0,52 | 0,46 | 0,38 |
| 13 | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,32 | 0,45 | 0,63 | 0,54 | 0,42 |
| 14 | 0,08 | 0,05 | 0,035 | 0,025 | 0,04 | 0,07 | 0,05 | 0,03 |
| 15 | 9,6 | 19 | 7,4 | 8 | 33 | 13 | 19,5 | 14,8 |
| 16 | 8,6 | 17,5 | 6,6 | 7,5 | 31 | 12 | 17,5 | 13,9 |
| 17 | 1,4 | 1,0 | 0,8 | 0,7 | 0,9 | 1,1 | 1,0 | 0,8 |
| 18 | 0,45 | 0,3 | 0,23 | 0,17 | 0,27 | 0,4 | 0,3 | 0,23 |
| 19 | 0,65 | 0,47 | 0,37 | 0,3 | 0,41 | 0,58 | 0,5 | 0,4 |
| 20 | 24 | 47 | 32 | 50 | 77 | 17 | 37 | 52 |
| 21 | 21 | 37 | 27 | 45 | 67 | 12 | 32 | 47 |
| 22 | 17 | 32 | 32 | 37 | 57 | 12 | 32 | 47 |
| 23 | 13 | 27 | 27 | 29 | 52 | 10 | 22 | 42 |
Продолжение табл.5.1
|
| 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 |
| 1 | 120 | 80 | 320 | 200 | 200 | 280 | 220 | 80 |
| 2 | 7,2 | 6,4 | 24 | 9,6 | 9,6 | 18 | 10,2 | 6,4 |
| 3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,45 | 0,45 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| 4 | 30 | 32 | 55 | 38 | 38 | 50 | 40 | 32 |
| 5 | 3 | 3 | 6 | 4 | 4 | 4 | 4 | 3 |
| 6 | 0,4 | 0,5 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,25 | 0,3 | 0,5 |
| 7 | 0,42 | 0,53 | 0,21 | 0,32 | 0,32 | 0,26 | 0,32 | 0,53 |
| 8 | 0,37 | 0,38 | 0,18 | 0,26 | 0,25 | 0,25 | 0,28 | 0,39 |
| 9 | 0,31 | 0,32 | 0,12 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,22 | 0,3 |
| 10 | 0,41 | 0,51 | 0,21 | 0,3 | 0,32 | 0,26 | 0,32 | 0,51 |
| 11 | 0,41 | 0,51 | 0,21 | 0,32 | 0,32 | 0,26 | 0,32 | 0,51 |
| 12 | 0,53 | 0,58 | 0,23 | 0,39 | 0,35 | 0,32 | 0,37 | 0,56 |
| 13 | 0,6 | 0,65 | 0,3 | 0,44 | 0,44 | 0,4 | 0,45 | 0,6 |
| 14 | 0,06 | 0,08 | 0,028 | 0,045 | 0,045 | 0,03 | 0,04 | 0,08 |
| 15 | 13,5 | 10 | 22,2 | 23 | 25 | 15,8 | 29 | 9,4 |
| 16 | 12,5 | 9 | 19,8 | 21,5 | 23,5 | 14,9 | 27,5 | 8,4 |
| 17 | 1,2 | 1,4 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | 0,9 | 1,3 |
| 18 | 0,36 | 0,45 | 0,17 | 0,27 | 0,27 | 0,23 | 0,27 | 0,45 |
| 19 | 0,57 | 0,61 | 0,26 | 0,41 | 0,4 | 0,36 | 0,4 | 0,58 |
| 20 | 27 | 14 | 87 | 62 | 77 | 57 | 67 | 15 |
| 21 | 22 | 11 | 77 | 52 | 67 | 47 | 57 | 12 |
| 22 | 17 | 8 | 67 | 47 | 62 | 42 | 52 | 11 |
| 23 | 13 | 6 | 62 | 42 | 53 | 37 | 39 | 8 |
Продолжение табл.5.1
|
| 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 |
| 1 | 360 | 120 | 250 | 360 | 320 | 360 | 200 | 250 |
| 2 | 26 | 7,2 | 12 | 26 | 24 | 26 | 9,6 | 12 |
| 3 | 0,6 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,45 | 0,5 |
| 4 | 60 | 30 | 48 | 60 | 55 | 60 | 38 | 48 |
| 5 | 6 | 3 | 4 | 6 | 6 | 6 | 4 | 4 |
| 6 | 0,2 | 0,4 | 0,25 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,3 | 0,25 |
| 7 | 0,21 | 0,42 | 0,26 | 0,21 | 0,21 | 0,21 | 0,32 | 0,26 |
| 8 | 0,22 | 0,33 | 0,23 | 0,2 | 0,2 | 0,21 | 0,27 | 0,25 |
| 9 | 0,18 | 0,27 | 0,18 | 0,16 | 0,17 | 0,17 | 0,21 | 0,21 |
| 10 | 0,21 | 0,41 | 0,25 | 0,21 | 0,21 | 0,21 | 0,31 | 0,26 |
| 11 | 0,21 | 0,41 | 0,26 | 0,21 | 0,21 | 0,21 | 0,31 | 0,26 |
| 12 | 0,31 | 0,52 | 0,18 | 0,3 | 0,32 | 0,26 | 0,35 | 0,35 |
| 13 | 0,45 | 0,62 | 0,22 | 0,4 | 0,4 | 0,33 | 0,45 | 0,4 |
| 14 | 0,025 | 0,06 | 0,035 | 0,025 | 0,028 | 0,025 | 0,045 | 0,035 |
| 15 | 26,6 | 15,5 | 7,8 | 27 | 25 | 7 | 28 | 7,5 |
| 16 | 25,4 | 14,5 | 7 | 25,8 | 23 | 6,5 | 26,5 | 6,7 |
| 17 | 0,6 | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,7 | 0,7 | 0,9 | 0,9 |
| 18 | 0,17 | 0,36 | 0,25 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,27 | 0,23 |
| 19 | 0,4 | 0,57 | 0,2 | 0,35 | 0,36 | 0,3 | 0,4 | 0,38 |
| 20 | 107 | 27 | 25 | 97 | 92 | 32 | 67 | 25 |
| 21 | 97 | 22 | 21 | 77 | 82 | 27 | 57 | 22 |
| 22 | 77 | 18 | 21 | 72 | 67 | 27 | 52 | 17 |
| 23 | 62 | 13 | 14 | 57 | 67 | 22 | 44 | 14 |
Продолжение табл.5.1
|
| 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 |
| 1 | 280 | 320 | 280 | 100 | 160 | 220 | 220 | 120 |
| 2 | 18 | 24 | 18 | 7,2 | 8,6 | 10,2 | 10,2 | 7,2 |
| 3 | 0,5 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,45 | 0,5 | 0,5 | 0,4 |
| 4 | 50 | 55 | 50 | 28 | 34 | 40 | 40 | 30 |
| 5 | 4 | 6 | 4 | 3 | 3 | 4 | 4 | 3 |
| 6 | 0,25 | 0,2 | 0,25 | 0,45 | 0,35 | 0,3 | 0,3 | 0,4 |
| 7 | 0,26 | 0,21 | 0,26 | 0,48 | 0,37 | 0,32 | 0,32 | 0,42 |
| 8 | 0,23 | 0,18 | 0,24 | 0,35 | 0,28 | 0,28 | 0,28 | 0,32 |
| 9 | 0,17 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,22 | 0,22 | 0,23 | 0,28 |
| 10 | 0,25 | 0,21 | 0,25 | 0,46 | 0,36 | 0,31 | 0,31 | 0,42 |
| 11 | 0,25 | 0,21 | 0,26 | 0,47 | 0,36 | 0,31 | 0,32 | 0,42 |
| 12 | 0,36 | 0,23 | 0,31 | 0,6 | 0,39 | 0,5 | 0,45 | 0,48 |
| 13 | 0,48 | 0,3 | 0,45 | 0,7 | 0,41 | 0,5 | 0,54 | 0,5 |
| 14 | 0,03 | 0,028 | 0,03 | 0,07 | 0,05 | 0,04 | 0,04 | 0,06 |
| 15 | 15 | 23,8 | 15,2 | 12,4 | 17,5 | 35 | 29 | 17 |
| 16 | 14,1 | 22,6 | 14,3 | 11,4 | 16 | 33 | 27,5 | 16 |
| 17 | 0,8 | 0,7 | 0,8 | 1,3 | 1,1 | 1 | 0,9 | 1,2 |
| 18 | 0,23 | 0,17 | 0,23 | 0,4 | 0,3 | 0,27 | 0,27 | 0,36 |
| 19 | 0,42 | 0,27 | 0,41 | 0,65 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,49 |
| 20 | 52 | 92 | 52 | 20 | 35 | 82 | 64 | 24 |
| 21 | 42 | 82 | 42 | 15 | 30 | 69 | 57 | 22 |
| 22 | 42 | 77 | 39 | 15 | 25 | 62 | 52 | 22 |
| 23 | 37 | 55 | 35 | 13 | 20 | 50 | 47 | 17 |
Продолжение табл.5.1
 
| 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 |
| 1 | 80 | 100 | 120 | 80 | 120 | 120 | 320 | 100 |
| 2 | 6,4 | 7,2 | 7,2 | 6,4 | 7,2 | 7,2 | 24 | 7,2 |
| 3 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,6 | 0,4 |
| 4 | 32 | 28 | 30 | 32 | 30 | 30 | 55 | 28 |
| 5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 6 | 3 |
| 6 | 0,5 | 0,45 | 0,4 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,2 | 0,45 |
| 7 | 0,53 | 0,48 | 0,42 | 0,53 | 0,42 | 0,42 | 0,21 | 0,48 |
| 8 | 0,38 | 0,35 | 0,31 | 0,4 | 0,31 | 0,3 | 0,18 | 0,33 |
| 9 | 0,34 | 0,3 | 0,27 | 0,35 | 0,26 | 0,25 | 0,15 | 0,3 |
| 10 | 0,51 | 0,46 | 0,41 | 0,52 | 0,42 | 0,42 | 0,2 | 0,46 |
| 11 | 0,51 | 0,47 | 0,42 | 0,53 | 0,43 | 0,43 | 0,21 | 0,47 |
| 12 | 0,57 | 0,5 | 0,46 | 0,6 | 0,55 | 0,42 | 0,27 | 0,5 |
| 13 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,3 | 0,55 |
| 14 | 0,08 | 0,07 | 0,06 | 0,08 | 0,06 | 0,08 | 0,028 | 0,07 |
| 15 | 9,8 | 12,2 | 16 | 9,4 | 16,5 | 12,6 | 24,4 | 12,2 |
| 16 | 8,8 | 11,2 | 15 | 8,4 | 15,5 | 11,4 | 23,2 | 11,2 |
| 17 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,5 | 1,2 | 1,3 | 0,6 | 1,4 |
| 18 | 0,45 | 0,4 | 0,36 | 0,45 | 0,36 | 0,36 | 0,17 | 0,4 |
| 19 | 0,58 | 0,55 | 0,48 | 0,65 | 0,58 | 0,46 | 0,29 | 0,52 |
| 20 | 14 | 18 | 27 | 15 | 32 | 21 | 85 | 19 |
| 21 | 10 | 15 | 24 | 12 | 24 | 16 | 72 | 14 |
| 22 | 7 | 12 | 20 | 9 | 19 | 14 | 69 | 14 |
| 23 | 7 | 10 | 14 | 7 | 14 | 11 | 59 | 12 |
Продолжение табл.5.1
|
| 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 |
| 1 | 80 | 100 | 80 | 80 | 80 | 280 | 100 | 80 |
| 2 | 6,4 | 7,2 | 6,4 | 6,4 | 6,4 | 18 | 7,2 | 6,4 |
| 3 | 0,5 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,4 | 0,5 |
| 4 | 32 | 28 | 32 | 32 | 32 | 50 | 28 | 32 |
| 5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 |
| 6 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,52 | 0,5 | 0,25 | 0,45 | 0,5 |
| 7 | 0,53 | 0,53 | 0,64 | 0,55 | 0,53 | 0,26 | 0,48 | 0,53 |
| 8 | 0,39 | 0,42 | 0,47 | 0,42 | 0,4 | 0,23 | 0,39 | 0,43 |
| 9 | 0,32 | 0,37 | 0,42 | 0,38 | 0,36 | 0,19 | 0,32 | 0,37 |
| 10 | 0,51 | 0,52 | 0,62 | 0,54 | 0,61 | 0,27 | 0,47 | 0,51 |
| 11 | 0,51 | 0,52 | 0,62 | 0,54 | 0,52 | 0,27 | 0,47 | 0,51 |
| 12 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 0,63 | 0,6 | 0,37 | 0,58 | 0,65 |
| 13 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,71 | 0,7 | 0,32 | 0,5 | 0,65 |
| 14 | 0,08 | 0,09 | 0,08 | 0,07 | 0,08 | 0,03 | 0,07 | 0,08 |
| 15 | 10,5 | 14 | 11,8 | 10 | 10,4 | 15,4 | 11,8 | 9 |
| 16 | 9,5 | 13 | 10,8 | 9 | 9,4 | 14,5 | 10,8 | 8 |
| 17 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,6 | 1,5 | 0,8 | 1,3 | 1,5 |
| 18 | 0,45 | 0,4 | 0,45 | 0,45 | 0,45 | 0,23 | 0,4 | 0,45 |
| 19 | 0,6 | 0,68 | 0,82 | 0,68 | 0,65 | 0,35 | 0,55 | 0,65 |
| 20 | 15 | 21 | 15 | 19 | 19 | 52 | 20 | 15 |
| 21 | 12 | 16 | 13 | 15 | 17 | 43 | 14 | 11 |
| 22 | 10 | 14 | 11 | 12 | 13 | 34 | 12 | 9 |
| 23 | 7 | 12 | 9 | 10 | 11 | 27 | 12 | 7 |
Окончание табл.5.1
| 76 | 77 | 78 | 79 | 80 |
| 1 | 80 | 100 | 80 | 250 | 160 |
| 2 | 6,4 | 7,2 | 6,4 | 12 | 8,6 |
| 3 | 0,5 | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,45 |
| 4 | 32 | 28 | 32 | 48 | 34 |
| 5 | 3 | 3 | 3 | 4 | 3 |
| 6 | 0,6 | 0,48 | 0,55 | 0,27 | 0,37 |
| 7 | 0,63 | 0,51 | 0,58 | 0,29 | 0,39 |
| 8 | 0,56 | 0,44 | 0,47 | 0,25 | 0,3 |
| 9 | 0,5 | 0,4 | 0,41 | 0,21 | 0,26 |
| 10 | 0,61 | 0,49 | 0,56 | 0,28 | 0,38 |
| 11 | 0,62 | 0,5 | 0,56 | 0,28 | 0,38 |
| 12 | 0,9 | 0,6 | 0,7 | 0,37 | 0,5 |
| 13 | 1,0 | 0,7 | 0,8 | 0,45 | 0,55 |
| 14 | 0,09 | 0,07 | 0,08 | 0,035 | 0,05 |
| 15 | 9,8 | 14 | 9,7 | 7,3 | 19,5 |
| 16 | 8,8 | 13 | 8,7 | 6,5 | 18 |
| 17 | 1,6 | 1,4 | 1,5 | 1,9 | 1,2 |
| 18 | 0,44 | 0,4 | 0,46 | 0,23 | 0,3 |
| 19 | 0,95 | 0,65 | 0,75 | 0,4 | 0,52 |
| 20 | 11 | 22 | 12 | 22 | 51 |
| 21 | 10 | 16 | 10 | 19 | 44 |
| 22 | 9 | 13 | 9 | 17 | 41 |
| 23 | 7 | 11 | 7 | 14 | 39 |
Продолжительность торможения от основной скорости до посадочной определяется отношением
а путь торможения – равенством
Отсюда, пренебрегая временем торможения с посадочной скорости до нулевой и принимая путь движения с посадочной скоростью 
, можно определить время движения с установившейся основной скоростью выражением
Продолжительность движения с посадочной скоростью
После этого приступают к построению диаграммы статической нагрузки двигателя.
Мощность на валу двигателя при подъеме груза определяется по формуле (здесь и далее обозначения и размерности величин соответствуют табл. 5.1)
,
где 
- КПД подъёмного механизма, 
( 
- КПД редуктора, 
- КПД барабана, 
- КПД полиспаста).
Номинальный коэффициент полезного действия редуктора определяется числом его ступеней и КПД одной зубчатой пары (степени), равным 0,95...96. Число ступеней редуктора определяется, исходя из заданной скорости подъема и предполагаемой скорости двигателя.
Передаточное число редуктора рассчитывается по формуле
где 
- предполагаемая номинальная скорость вращения выбираемого двигателя (каталожные данные краново-металлургических асинхронных двигателей приведены в прил. Г), об/мин.
Для определения числа ступеней редуктора можно принять передаточное число одной ступени в пределах 3...5. Тогда число ступеней будет 
Принять, что значение КПД барабана и полиспаста равны по 0,97.
При опускании груза энергия направлена от механизма к двигателю. Поэтому мощность на валу двигателя
где 
(при опускании груза с основной скоростью) или 
(при опускании груза с посадочной скоростью).
Мощность на валу двигателя:
- при подъеме крюка
- при опускании крюка
При опускании крюка возможен случай, когда мощность трения больше мощности, обусловленной весом крюка ( 
). При этом двигатель будет работать в двигательном режиме ( 
), что нужно учитывать при построении соответствующих статических характеристик электропривода.
При расчете мощности нужно помнить, что КПД механизма зависит от его загрузки и определяется выражением /2/
где 
- номинальный КПД механизма;
- коефициент загрузки, 
Тут 
- фактична вага корисного вантажу, - номінальна вага корисного вантажу, яка дорівнює вантажопідйомності лебідки. Для випадків підіймання і опускання вантажу приймається (), при підійманні-опусканні крюка
Здесь-фактический вес полезного груза, 
- номинальный вес полезного груза, равный грузоподъемности лебедки. Для случаев подъема и опускания груза принимается 
( 
), при подъеме-опускании крюка
( 
).
Мощность, развиваемая двигателем при выборе и напуска провиса каната, рассчитывается по формуле
где 
- угловая скорость вращения двигателя ( 
), с-1;
- коэффициент, учитывающий потери в редукторе при работе в холостом режиме.
Значение коэффициента принимается в зависимости от номинального КПД редуктора (табл.5. 2).
Таблица 5.2- Зависимость коеффициента потерь в редукторе от его КПД
| 0,55 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,95 |
|
| 0,09 | 0,076 | 0,066 | 0,054 | 0,044 | 0,034 | 0,024 | 0,016 | 0,008 |
Длительность доли выбора (напуска) провиса каната с устоявшейся скоростью
где 
- пути разгона и торможения при выборе или напуска провиса, которые определяются согласно (5.1) и (5.2) при 
, 
, 
.
По найденным значениям и длительностями статических мощностей строится диаграмма статической нагрузки привода (рис. 5.3).
Далее определяется эквивалентная за нагревом мощность двигателя во время его статической нагрузки/3,4/:
. (5.3)
Поскольку фактический режим работы двигателя - повторно-кратковременный, необходимо предварительно определить эквивалентную продолжительность его включения:
,
где 
- общая продолжительность статической нагрузки (значение знаменателя в формуле (5.3));
- время цикла, 
;
- суммарная длительность разгона (торможения) привода.
На основании проведенных расчетов по каталогу (см. прил. Г) выбирается
двигатель номинальной мощности /3/
где 
- коэффициент запаса, 
= 1,3...1,4;
- номінальна (каталожна) тривалість включення двигуна, 
= 25%.
Зная номинальную скорость предварительно выбранного двигателя, следует уточнить передаточное число, число ступеней, номинальный КПД редуктора и, если расхождение между уточненным и предыдущими значениями величин 
превышает 7%, необходимо также уточнить мощности 
и 
. С прил. Г, выписываются каталожные данные двигателя.
5.1.4.2 Вибір режимів роботи двигуна і розрахунок пускорегулюючих резисторів Робота підйомних лебідок кранів характеризується різноманітністю режимів роботи двигуна, вибір яких вимагає чітких уявлень про фізичні властивості сил і моментів, що діють в електроприводі. Режими, зрештою, визначають способи включення двигуна і величину опорів пускорегулюючих резисторів.
Розглянемо деякі приклади визначення і реалізації режимів роботи двигуна.
Вибір і напуск провису В обох випадках редуктор працює в холостому режимі, і двигун, переборюючи втрати в ньому, навантажується реактивним моментом опору
де 
- усталене значення кутової швидкості двигуна при виборі чи напуску провису, 
.
. 
Рисунок 5.3 - Тахограма і діаграма статичного навантаження електропривода:
- тривалість руху з усталеною швидкістю при виборі чи напуску провису; 
- тривалості руху з усталеною швидкістю при підійманні й опусканні
вантажу, при підійманні й опусканні крюка
На рис. 5.4 приведені механічні характеристики підйомної лебідки і необхідні механічні характеристики двигуна, що забезпечують розгін і гальмування з заданим середнім прискоренням (уповільненням), а також роботу з заданою усталеною швидкістю.
При реактивному моменті опору розгін двигуна, незалежно від напрямку швидкості , повинен здійснюватися в руховому режимі, тобто на характеристиці 1 (вибір провису) чи 3 (напуск провису). Для забезпечення заданого середнього прискорення необхідно, щоб середній динамічний момент двигуна визначався рівністю
, (5.4)
Рисунок 5.4 - Механічні характеристики механізму і двигуна при виборі і напуску провису
де 
- приведений до вала двигуна момент інерції обертових частин привода, 
( 
- момент інерції ротора двигуна, 1,25 - коефіцієнт, що враховує вплив моменту інерції редуктора і гальма).
Оскільки середній динамічний момент відповідає середній швидкості 
,
то величину пускового моменту 
двигуна можна виразити як
Точки з координатами 
, 
і 
, 
визначають шукану реостатну механічну характеристику 1 (для характеристики 3 ті ж самі координати беруться з протилежним знаком). На перетині характеристик з оссю ординат лежить швидкість ідеального холостого ходу 
, значення якого повинно збігатися з синхронною швидкістю обраного двигуна. У випадку розбіжності дозволяється трохи скорегувати швидкість 
. При необхідності корегується також прискорення 
з таким розрахунком, щоб дотримувалася умова 
, де 
- критичний момент двигуна.
При гальмуванні середній динамічний момент визначається рівністю (5.4), але береться з негативним знаком. Оскільки величина 
за модулем менша абсолютного значення моменту 
, то середній момент двигуна при гальмуванні
також негативний, що може бути забезпечено переводом двигуна в режим противмикання (на характеристику 2 – при виборі провису, на характеристику 4 – при напуску провису).
При цьому початковий гальмовий момент
.
Точки з координатами 
, 
і 
, 
визначають шукану реостатну характеристику 2 (для характеристики 4 ті ж координати беруться зі знаком мінус).
Підйом і опускання вантажу Оскільки під час розгону при підійманні вантажу канат зазнає найбільші сумарні навантаження, для зниження імовірності пориву каната необхідно обмежувати величину максимального прискорення. Це досягається застосуванням багатоступінчастого реостатного пуску /3,5/ двигуна зі збереженням заданого середнього прискорення (рис. 5.5, характеристики 5...11).
Величину середнього пускового моменту двигуна для забезпечення заданого прискорення 
при підійманні вантажу можна визначити за виразом
,
де 
- момент опору на валу двигуна при підіймані вантажу,
Рисунок 5.5 - Механічні характеристики асинхронного двигуна при підійманні й опусканні вантажу: 5...11 - пускові характеристики при підійманні вантажу; 12 - характеристика уповільнення при підійманні вантажу;13,13',14 - пускові характеристики при опусканні вантажу; 15,16 - гальмові характеристики при опусканні вантажу
;
- середній динамічний момент двигуна при розгоні;
- швидкість двигуна при підійманні вантажу (на природній механічній характеристиці 2), 
;
- приведений до вала двигуна момент інерції з урахуванням мас поступально рухомих елементів,
. (5.5)
При побудові характеристик ступінчастої пускової діаграми двигуна прийняти початковий пусковий момент 
(0,75...0,85) 
і момент переключення 
(1,25...1,35) з таким розрахунком, щоб дотримувалася рівність ( 
.
Для контролю правильності обчислень слід визначити тривалість розгону при підійманні вантажу
,
значення якої з точністю до 5% повинно збігатися з раніш обчисленою за формулою (5.1).
Розрахунок пускових опорів зробити спрощеним аналітичним (на ЕОМ) чи уточненим графічним (без ЕОМ) методом, попередньо побудувавши природну механічну характеристику двигуна за рівнянням (5.6) (див. п.п. 5.1.4.3).
Гальмування при підійманні вантажу здійснюється в режимі противмикання чи рухового уповільнення. Для встановлення режиму необхідно вирахувати значення середнього моменту двигуна при гальмуванні:
,
де 
- середній динамічний момент двигуна при гальмуванні.
Якщо 
< 0, то двигун необхідно перевести в режим противникання, при 
> 0 повинний зберігтися руховий режим, у випадку 
=0 відпадає необхідність у гальмуванні (уповільненні) за допомогою двигуна (він на час гальмування відключається). Для усіх варіантів завдання характерним є нерівність 
> 0 , що реалізується на ділянці а – b графіка 12 (див. рис. 5.5).
Для побудови характеристики 12 визначається момент у точці b:
,
де 
- момент у точці а, 
.
У точці зупинки накладається механічне гальмо і двигун відключається.
Опускання вантажу здійснюється в режимі рекуперативного гальмування машини на природної механічній характеристиці 14. Перед опусканням двигун звільняється від дії гальма і переводиться на пускову характеристику, для установлення виду якої і способу її одержання визначається середній пусковий момент:
,
де 
- статичний момент на валу двигуна при опусканні вантажу, 
,
- середній динамічний момент при опусканні вантажу.
При позитивному значенні моменту 
розгін двигуна повинен здійснюватися в режимі противмикання на характеристиці 13 (ділянка c - d ), при негативному (- 
на рисунку) - у руховому режимі на характеристиці 13' (ділянка с' – (- 
)), для чого потрібно включити машину на напругу мережі зі зворотним чергуванням фаз, а у випадку 
= 0 двигун повинен залишатися відключеним. У першому випадку при досягненні точки d, у другому і третьому - точки “ 
” двигун перемикається на характеристику 14 і опускає вантаж у точці “ 
” з рекуперацією енергії в мережу.
Шукана характеристика 13 проходить через точки з координатами М=0, 
і 
, 
, а характеристика 13' - через точки з координатами 
, 
(точка с') і 
, 
.
Гальмування до посадкової швидкості опускання вантажу здійснюється в режимі противмикання на характеристиці 15 (ділянка e - f) з подальшим переходом двигуна по лінії f-(- 
) в статичну точку “- 
”опускання двигуна з посадковою швидкістю 
.
Характеристика 15 проходить через точки з координатами М= 0, 
і 
, 
де 
середній гальмовий момент при опусканні вантажу, 
; - швидкість двигуна, що відповідає лінійній посадковій швидкості 
; 
- швидкість двигуна, що відповідає лінійної швидкості 
.
Проходження характеристики 16, що забезпечує опускання вантажу з посадковою швидкістю, пояснень не вимагає. Величина струму збудження двигуна визначається з умови, щоб критичний момент 
дорівнював 1,5 
.
Опори роторних резисторів двигуна для одержання характеристик 12...16 можна розраховувати спрощеним графічним чи аналітичним методом. З метою економії числа ящиків опорів, рекомендується використовувати разом з гальмовими також пускові резистори, що відповідають характеристикам 5...10.
Підіймання і опускання порожнього крюка
Моменти опору на валу двигуна:
- при підійманні крюка
- при опусканні крюка
де 
- швидкості обертання двигуна при підійманні й опусканні крюка, які приймаються рівними 
.
Слід мати на увазі, що у випадку 
момент опору реактивний (рис. 5.6,а), при 
- активний (рис. 5.6,б), а у випадку 
величина 
дорівнює нулеві (рис. 5.6,в).
Розгін і гальмування при підійманні чи опусканні крюка здійснюються на характеристиках, аналогічних приведеним на рис. 5.4. У випадку 
опускання крюка з посадковою швидкістю відбувається аналогічно опусканню вантажу, тому перехід на дану швидкість здійснюється так само, як це виконано на рис. 5.5. При 
опускання крюка з посадковою швидкістю практично неможливо через нестабільність швидкості двигуна (останній повинен працювати у руховому режимі на реостатній механічній характеристиці, що примикає до осі ординат), тому гальмування при опусканні крюка здійснюється противмиканням двигуна в один ступінь до повної зупинки ( 
=0).
5.1.4.3 Побудова уточнених механічних і швидкісних характеристик двигуна Побудова механічних характеристик виконується тільки для пускових режимів роботи за рівнянням /5/
, (5.6)
Рисунок 5.6 - Механічні характеристики механізму в режимі підіймання-опускання крюка при різних значеннях 
де 
- поточний і критичний (максимальний) моменти двигуна;
- поточне і критичне ковзання;
- коэффіціент, що дорівнює відношенню 
( 
- активний опір фази статора, 
- приведений до статора сумарний активний опір фази роторного кола).
Параметри 
та 
(індекс " 
" позначає належність до природної механічної характеристики) розраховуються за каталожними даними двигуна- (див. дод. Г).
Для знаходження значень критичного ковзанняна двигуна на штучних механічних характеристиках слід користуватися співвідношенням
де 
- сумарний активний опір фази роторного кола двигуна, 
Побудова швидкісних характеристик двигуна (крім динамічного гальмування) виконується за допомогою розрахункової формули
де 
- струм ротора;
- синхронна швидкість обертання двигуна;
- момент при поточному ковзанні s.
Розрахунок статичних характеристик двигуна при динамічному гальмуванні виконується в послідовності /3/:
а) установлюється значення критичного моменту двигуна:
б) визначається діюче значення змінного струму фази статора, еквівалентного за намагнічуючою силою постійному струму збудження двигуна:
де 
-реактивний опір намагнічування на початковій ділянці кривої намагнічування двигуна (див. нижче);
- приведений до статора реактивний опір фази ротора (при s=1);
в) установлюється значення постійного струму 
збудження двигуна: наприклад, при з'єднанні обмоток статора в зірку і проходженні струму тільки по двох фазах 
;
г) визначається відносна швидкість обертання машини в залежності від її намагнічуючого струму за виразом /5/
, (5.7)
де 
- відносна швидкість обертання двигуна, 
;
- намагнічуючий струм статора;
- реактивний опір намагнічування.
Для обчислювання за формулою (5.7) величини задаються рядом значень струму , яким відповідають значення параметра 
, де 
- при-ріст ЕРС фази статора, що відповідає приросту 
струму 
згідно з кривою намагнічування двигуна (табл. 5.З).
Таблиця 5.3 - Параметри універсальної кривої намагнічування краново-металлургійних двигунів
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 |
| 0,13 | 0,26 | 0,39 | 0,52 | 0,627 | 0,736 | 0,825 | 0,895 | 0,944 | 1,0 | 1,046 |
Закінчення табл. 5.3
| 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 | 2,0 | 2,1 | 2,2 |
| 1,07 | 1,1 | 1,122 | 1,143 | 1,163 | 1,179 | 1,196 | 1,2 | 1,223 | 1,236 | 1,25 |
Відносним значенням 
і 
відповідають базисні величини :
- лінійний струм статора при холостому ході двигуна і номінальній напрузі, 
(cм. дод. Г);
- ЕРС фази статора при холостому ході двигуна і номінальній напрузі.
Для знаходження абсолютних значень параметрів і 
користуються виразом:
; 
,
де 
- номінальна ЕРС ротора, 
(див. дод. Г);
- коєффіціент трансформаціі напруги двигуна (там же).
Для розрахованих значень параметра 
далі визначаються:
- приведений струм ротора
;
- момент двигуна
.
За результатами обчислень будуються графіки швидкісної 
і механічної 
характеристик двигуна.
5.1.4.4 Розрахунок перехідних процесів Для перевірки попередньо обраного двигуна за умов нагріву необхідно побудувати тахограму і навантажувальну діаграму двигуна з урахуванням перехідних процесів в усіх його режимах.
При роботі асинхронного двигуна на робочих ділянках механічних (швидкісних ) характеристик останні можна вважати лінійними. Тоді змінення за часом швидкості, моменту і струму ротора двигуна в режимах пуску, гальмування, реверсу тощо можуть описуватись узагальненим рівнянням виду
,
де 
- відповідно поточне, початкове і усталене значення координати 
або 
;
е – основа натурального логарифму;
t - час;
- електромеханічна стала часу на заданій механічній характеристиці двигуна.
Значення 
і 
відповідають початку переходу двигуна на задану статичну характеристику і подальшому статичному режиму його роботи на цій характеристиці.
Для розрахунку перехідних процесів при пуску двигуна в напрямку підіймання вантажу використовується пускова діаграма (див. рис. 5.5, графіки 5...11), що відповідає графічному методу розрахунку пускових опорів.
Електромеханічну сталу часу приводу рекомендується розраховувати за формулами /4/:
- при роботі на характеристиках 6... 11, 14 (див. рис. 5.5)
,
де 
- ковзання двигуна на відповідних характеристиках при номінальному моменті 
;
- при роботі на характеристиках 1...4 (див. рис. 5.4), 5, 12, 13, 13', 15 (див. рис. 5.5)
,
де Мк.з - момент короткого замикання двигуна.
У випадках розгону-гальмування приводу з вантажем величина 
замінюється на 
, при виборі-напуску провису- на , при підійманні-опусканні крюка - на 
, разраховану за формулою (5.5), але без урахування ваги G вантажу.
При розрахунку залежностей 
необхідно попередньо визначити тривалості перехідних процесів на окремих статичних характеристиках, а потім у середині цих часових інтервалів знайти по 2-3 проміжних значень шуканих функцій. Початкові і кінцеві значення функцій установлюються з рис. 5.4, 5.5.
Тривалість перехідного процесу на пусковій чи гальмовій механічній характеристиці визначається за формулою / там же/
,
де 
- абсолютні значення початкового і кінцевого (в точці переходу двигуна на іншу характеристику) моменту двигуна.
Знак "-" у формулі відповідає дії моменту М двигуна і моменту опору 
зустрічно один одному, знак "+" – згідно один одному.
При цьому слід мати на увазі , що тривалість перехідного процесу з нульового значення кутової швидкості w до практично усталеного її значення дорівнює (3...4) 
.
Залежності 
представляються за весь цикл роботи электропривода на одному графіку ( рис. 5.7,а).
5.1.4.5. Перевірка двигуна за умов нагріву і перевантажувальної здатності Оскільки на робочих ділянках механічних характеристик струм ротора практично пропорційний моменту, перевірку за нагрівом попередньо обраного двигуна можна проводити методом еквівалентного моменту.
Рекомендується наступний порядок перевірки двигуна за нагрівом:
а) з допомогою уточненої, з урахуванням перехідних процесів, навантажувальної діаграми двигуна (див. рис. 5.7,а) визначається фактична тривалість включення:
%,
де 
- тривалість перехідного процесу на окремій механічній характери- стиці(унаслідок увігнутості кривих 
величина декілька перевищує тривалість перехідного процесу при заданому значенні прискорення або сповільнення) ;
-позначення, прийняті при попередньому виборі потужності двигуна;
б) для фактичної тривалості включення обчислюється значення допусти- мого за нагрівом моменту двигуна за формулою /6/
| |
 |
де а - коефіціент розділення втрат в двигуні, 
(К-постійні втрати, 
- номінальні змінні втрати),
- номінальний момент при каталожній тривалості включення 
Величина К визначається за виразом
де 
- загальні номінальні втрати в двигуні, 
( 
- номінальна напруга двигуна, 
-номінальний струм статора, 
- номінальний 
двигуна);
( 
- номінальний струм ротора; 
- активні опори фази статора і ротора);
в) з допомогою уточненої навантажувальної діаграми розраховується значення еквівалентного за сумарний час включення двигуна моменту за виразом /4,5/
де 
- еквівалентний за нагрівом момент в перехідному режимі,
- момент, що розвиває двигун на 
ділянці статичного навантаження тривалістю 
;
г) оцінка теплового стану двигуна проводиться шляхом порівняння величин 
та 
: при 
двигун проходить за нагрівом (не перегрівається); нерівність 
свідчить про неприпустиме теплове перевантаження двигуна (тобто двигун обраний зниженої потужності).
Перевірка двигуна за умовою допустимого механічного перевантаження (на перевантажувальну спроможність) проводиться шляхом порівняння найбільшого фактичного і максимального (критичного) моментів: при 
двигун за перевантажувальною здатністю проходить; нерівність 
свідчить про неприпустиме механічне перевантаження.
5.1.4.6 Вибір резисторів за нагрівом і складання схеми їх з'єднань Тепловий розрахунок резисторів /7/ починається з визначення для кожної секції незмінного тривало діючого (тривалого) еквівалентного струму 
, що викликає таке ж саме виділення тепла, як і реально мінливий струм. Потім за довідниковими даними, приведеними в /7/, вибирається відповідний стандартний ящик резисторів з тривалим допустимим струмом 
, рівним (або декілька більшим) струму 
. Значення опорів обраних ящиків в нагрітому стані (при номінальній температурі 
= 305°С) не повинні відрізнятися від розрахованих опорів секцій більш ніж на 5%. Для кранових електродвигунів звичайно використовуються ящики резисторів з чавунними і фехралевими елементами, температурний коефіцієнт 
яких дорівнює відповідно 0,001 1/°С та 0,00008 1/°С.
Значення опору в нагрітому стані резистора вираховується за формулою
(5.8)
де 
-опір "холодного" резистора, тобто при температурі 
, яка дорівнює температурі навколишнього середовища; значення , що приводяться в довіднику, відповідає табличній температурі середовища = 20 °С.
Резистори працюють в повторно-короткочасному режимі, тому їх вибір виконується в наступному порядку:
а) розраховується еквівалентний за теплотою струм за час знаходження резистора під струмом (за час роботи) за формулою
, (5.9)
де 
- еквівалентний за нагрівом струм резистора в перехідному режимі, 
(значення 
і 
струму ротора відповідають значенням 
і 
моменту двигуна);
- струм резистора в статичному режимі.
Для обчислень за формулою (5.9) необхідно попередньо побудувати для кожної секції роторного резистора струмову діаграму за цикл роботи електропривода (див. рис. 5.7,б,в), яка повторює струмову діаграму двигуна (див. рис. 5.7,а*) на тих ділянках циклу, де струм ротора протікає одночасно і через секцію резистора. Наприклад, перша пускова секція роторного резистора бере участь при виборі і напуску провису каната (див. рис. 5.4), при розгоні і гальмуванні в процесі підіймання-опускання крюка (там же), при розгоні (графік 5: тут і далі див. рис. 5.5) і сповільненні (графік 12) у процесі підіймання вантажу, при розгоні (13 чи 13' ) і гальмуванні (15) у процесі опускання вантажу. Струмова діаграма другої пускової секції відрізняється від струмової діаграми першої пускової секції наявністю додаткової ділянки розгону при підійманні вантажу (графік 6). Аналогічно будуються струмові діаграми усіх інших пускових секцій. У струмових діаграмах додаткових секцій, які підключаються до пускових секцій для здійснення гальмових і інших режимів, відсутні ділянки ступінчастого пуску, що мають місце лише при підійманні вантажу (графіки 5…11);
б) для кожної секції установлюється відносна тривалість включення за формулою
, %
де 
-сумарний час перебування резистора під струмом у межах тривалості 
циклу;
в) для кожної секції визначається еквівалентний за теплотою тривало діючий струм за виразом
і з каталогу-довіднику /7/ попередньо вибирається стандартний ящик резисторів з тривало допустимим струмом 
. Там же указується значення сталої часу нагріву Т ящика;
г) для знайдених значень сталої Т обчислюються відносини 
;
д) за встановленими значеннями величин ТВ і / 
з допомогою кривих рис. 5-6 /7/ визначаються відносини 
Попередньо вибраний ящик проходить за перевищеннями температури, якщо
.
При складанні схеми з'єднань резисторів бажано обходитися мінімальним числом елементів ящика при їхньому послідовному з'єднанні. При можливості слід застосовувати елементи одного типу. Оскільки практично не можна обійтися без паралельного і змішаного з'єднань елементів для одержання необхідних опорів секцій, при компонуванні ящиків опорів допускається частково застосовувати зазначені види з'єднань, виходячи з умови забезпечення необхідних опорів при найменших витратах матеріалу.
Результати вибору резисторів рекомендується представити в вигляді таблиці (табл. 5.4).
Таблиця 5.4- Результати вибору резисторів
| Номер секції | Номер ящика | Опір,Ом | Струм тривалий, А | ||
| потрібно | підібрано | потрібно | підібрано | ||
5.1.4.7 Розрахунок споживаної електроенергії за цикл роботи електропривода Споживана електроенергія за цикл роботи визначається за виразом
кВт·год,
де 
- синхронна швидкість обертання двигуна, 
;
- середній момент двигуна на 
ділянці навантаження Н·м;
- тривалість і -ї ділянки, с.
Величина визначається за допомогою навантажувальної діаграми М(t) двигуна (див. рис. 5.7,а). На ділянках роботи з усталеною швидкістю приймається 
, на ділянках роботи в генераторному режимі величина береться зі знаком "мінус".
Питома споживана електроенергія (на одну тону корисного вантажу) за цикл
'
де G - вантажопідйомність лебідки, кН.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 395.
