Методические указания по выполнению курсововго проекта

К п.1. Тахограмма рабочей машины _мi=f(t) строится по данным табл.1, по ней же определяется расчетная ПВ_р в %.

ПВ%_р= ,

Где n, t_pi, t_ц - число установившихся режимов работы, их длительность и время цикла.

К п.2. Механическая характеристика рабочей машины М_см( _м) задана уравнением в табл.2. При ее построении (в том числе и в 3-м квадранте) в уравнение подставляется абсолютное значение скорости.

К п.3. Нагрузочная диаграмма рабочей машины М_см(t) строится на основании ее тахограммы и механической характеристики. Для каждой из трех рабочих скоростей по механической характеристике определяются моменты сопротивления. Нагрузочная диаграмма получается путем замены на тахограмме скорости соответствующим ей моментом М_см сопротивления.

К п.4. Предварительная мощность двигателя рассчитывается по нагрузочной диаграмме и тахограмме рабочей машины /1, с.543; 21, с.527/. При этом можно использовать формулу:

(кВт)

где К_ПН= 1,05; К_ОП=1,1; К_З=1,1 1,3 – коэффициенты, учитывающие, соответственно, пульсирующий характер питающего напряжения; возможный режим ослабления магнитного потока двигателя; динамические нагрузки двигателя в переходных процессах. Для системы Г-Д принять К_ПН=1. Если в проектируемом ЭП не предусматривается ослабление магнитного потока, то принять К_ОП=1.

М_НМ – Номинальный момент механизма, Н*м.

,

где М_М.СР, М_М.СР.К – средний и среднеквадратичный моменты механизма, определяемые по нагрузочной диаграмме рабочей машины.

;

где n, t_pi – число, установившихся режимов работы в цикле и их длительность (см. тахограмму РМ).

- основная скорость вращения механизма, выбрать ее (и обосновать) из числа трех заданных скоростей вращения механизма. Обращается внимание на то, что для получения привод должен работать на основной механической характеристике, а для получения двух других скоростей РМ – на регулировочных характеристиках . Рекомендуется за основную принимать максимальную скорость при однозонном регулировании и меньшую (но не самую малую) при двухзонном регулировании. Двухзонное регулирование целесообразно применять в тех случаях, когда М_СМ уменьшается с ростом скорости (при отрицательной жесткости механической характеристики рабочей машины). Найденную расчетную мощность следует пересчитать на номинальную ПВ%=40%:

К п.5. По вычисленному расчетному значению мощности выбирается двигатель согласно условию: при ПВ%=40%. В зависимости от типа проектируемого ЭП выбрать электродвигатели серии Д, МТКF, МТКН или 4АС (см. таблицы).

В связи с тем, что для механизмов циклического действия, работающих в интенсивных пуско-тормозных режимах, величина передаточного числа редуктора существенно влияет на быстродействие, потери энергии, габариты и т.п., при выполнении курсового проекта следует выбирать величину передаточного числа, а соответственно и номинальную скорость двигателя на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов. Такое сравнение выполняется следующим образом. По найденному значению мощности, пересчитанной на номинальную ПВ%, выбирается несколько двигателей одного типа с различными номинальными скоростями, но одинаковой мощности и одной и той же ПВ в %. Для каждого выбранного двигателя рассчитывается расчетное передаточное число редуктора ( ). По расчетному передаточному числу и мощности двигателя выбирается тип редуктора [17]. Затем по фактическому передаточному числу редуктора определяется момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя

,

где - коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей редуктора и полумуфт; моменты инерции двигателя и рабочей машины (см.табл.2); фактическое передаточное число редуктора и его номинальный КПД.

Выбирается тот вариант двигателя и редуктора, у которого величина J_Д*i² минимальна. Расчеты следует свести в табл.3.

Таблица 3.

Выбор двигателя по оптимальной скорости

Тип двигателя

РНД, кВт

, 1/с

i

JД, кг*м2

Тип редуктора

РНР, кВт

, 1/с

JД*i2

В курсовом проекте, учитывая его учебный характер, рекомендуется выбирать только цилиндрические горизонтальные одноступенчатые редукторы типов ЦОН, ЦОМ, РЦ1-15ОА и ГО, технические данные которых приведены в [17] , а также в таблицах настоящего пособия.

Для облегчения работы над проектом ниже приведено несколько примеров выбора редуктора.

Расчетная мощность редуктора типа ЦОН

,

где Р_НД – номинальная мощность, передаваемая с вала двигателя;

К_З - коэффициент, принимаемый равный 2,2 при среднем режиме работы, 1,7 при тяжелом и 1,3 при весьма тяжелом.

Расчетная мощность Р_Р сравнивается с табличным значением для соответствующей скорости двигателя (быстроходного вала) и передаточного числа. Табличное значение мощности выбранного редуктора должно быть больше или равно Р_Р. Например, при Р_НД=28 кВт, i=4, n_н =1000 об/мин (скорость быстроходного вала)

По табл.11.6 [17] или таблице методических указаний при i=4 и n_н=1000 об/мин ближайшее значение мощности редуктора Р_НР=50,1 кВт. Следовательно, редуктором, допускающим при заданных условиях такую нагрузку, будет ЦОН-20.

Выбор редуктора типа ЦОМ производится аналогично, только вместо коэффициента К_З в расчет берется коэффициент К_Р из табл. 11.8 [17] или табл.13 (см. прилож.). Типоразмер редуктора выбирается из табл.11.6 [17] (или табл.12,прилож.). Аналогично выбирается редуктор типа ГО. Его расчетная мощность определяется по формуле :

Коэффициенты К₁ и К₂ находятся по табл.11.19 или 11.20 [17] (или табл.14 и прилож.). Типоразмер редуктора выбирается из табл.11.18 [17] (или табл.15, прилож.).

Расчетная мощность редуктора типа РЦ1-15ОА:

Коэффициент К₁ находится из табл. 11.23 [19] (или табл.16 прилож.), типоразмер редуктора выбирается из табл.11.22 [17] (или табл.17 прилож.).

Следует иметь в виду, что в течение цикла возможны случайные кратковременные перегрузки, превышающие максимальный статический момент в 2 2,5 раза. Поэтому выбранный двигатель нужно проверить на перегрузочную способность с учетом этих случайных перегрузок. Если он удовлетворяет условиям перегрузки, для него производятся все дальнейшие расчеты.

где - фактическая и номинальная (допустимая) перегрузки двигателя по моменту.

М_СМ - максимальный статический момент сопротивления, приведенный к валу двигателя, Н*м методика его определения приведена в п.8 настоящих указаний.

М_МАКС - максимальный (допустимый по условиям коммутации для ДПТ) или критический моменты (для АД КЗР).

Формулы для расчета М_Н приведены в п.8 указаний.

К п.6. Тип вентильного преобразователя, от которого будет питаться и посредством которого будет управляться двигатель, выбирается в зависимости от того, каким является двигатель – постоянного или переменного тока. Преобразователь для питания двигателя постоянного тока рекомендуется выбирать по номинальному току и напряжению двигателя (см. табл. прилож.), а преобразователь частоты для питания асинхронного короткозамкнутого (к.з.) двигателя – по номинальному току и напряжению двигателя и диапазону частоты, обеспечивающих работу электропривода с заданными скоростями.

Если согласно тахограмме работы механизма требуется осуществлять реверс двигателя, преобразователь нужно выбирать реверсивный.

Одновременно с выбором преобразователя для электропривода постоянного тока выбирается тип и мощность питающего трансформатора.

Расчетное значение мощности согласующего трансформатора в системе ТП-Д:

,

где - соответственно номинальная мощность двигателя; номинальные значения КПД двигателя, тиристорного выпрямителя, трансформатора и коэффициент его использования (при m=6). Условие выбора трансформатора: [13,с.270 или табл. приложения].

При выборе двигателя постоянного тока серии Д на 440 В используется бестрансформаторная схема включения преобразователя при напряжении питающей сети 380 В. В этом случае в анодную цепь преобразователя вместо трансформатора включается токоограничивающий реактор (ТОР). Расчетное значение индуктивности ТОР [7,с.157]:

(Гн),

где I_КН, I_dН - допустимый ударный ток короткого замыкания и номинальный ток преобразователя.

Условия выбора ТОР: ; [13,с.303 или табл. приложения].

Для системы ГД расчет и выбор мощности генератора осуществляется по величине мощности и напряжению приводного двигателя, выбранного ранее. Номинальная мощность генератора определяется по условию . Тип и данные генератора выбираются по /8;9;12/ или табл. приложения.

В повторно-кратковременном режиме гонный двигатель генератора при остановке приводного двигателя не отключается. Поэтому генератор и его гонный двигатель выбирают на ПВ_Н=100%. Гонный двигатель (асинхронный короткозамкнутый) выбирается по мощности и скорости генератора /10/. Его мощность определяется по условию . Скорость гонного двигателя должна быть равна или незначительно отличаться от номинальной скорости генератора. Выбрать гонный двигатель серий 4А или АИ.

К п.7. Тахограмма работы двигателя с установившимися скоростями строится по тахограмме рабочей машины и передаточному отношению редуктора.

К п.8. Приведенные к валу двигателя статические моменты рассчитываются по методикам /1,21/. При их определении следует учесть момент холостого хода двигателя.

(Н*м),

где М_Н – номинальный электромагнитный момент двигателя, вычисляемый по его паспортным данным, Н*м;

М_НВ – номинальный момент на валу двигателя, Н*м.

Номинальный момент ДПТ независимого возбуждения и параллельного возбуждения

;

Номинальный ток якоря двигателя параллельного возбуждения 

; ;

Номинальный электромагнитный момент асинхронного двигателя

Номинальный момент на валу

Фактический момент сопротивления рабочей машины

Приведенный момент сопротивления рабочей машины для двигательного режима

Скорости на валу двигателя, соответствующие статическим моментам, определены в п.7. Отложив на графике значения момента сопротивления и скорости, строится характеристика момента сопротивления на валу двигателя, которая и используется в дальнейших расчетах.

К.п.9. При обосновании способа пуска, регулирования скорости и торможения (останова) электропривода необходимо показать какие способы управления двигателем возможны в разомкнутых системах ГД, ТП-Д, ТПЧ-АД и как автор проекта предполагает управлять двигателем в заданной ему системе электропривода.

При выборе способа регулирования скорости следует учесть, что технологический процесс допускает изменение рабочих скоростей машин в пределах , а низкая (заправочная) скорость может быть изменена в пределах .

При решении регулировать скорость двигателя постоянного тока ослаблением магнитного потока необходимо предварительно установить, допустимо ли для данных условий ослабление потока, т.е. установить, не будет ли ток якоря превышать допустимое с точки зрения коммутации значение, и лишь после этого сделать заключение о способе разгона двигателя до заданной повышенной скорости. Допустимый ток при ослаблении магнитного потока не должен превышать

,

где - скорость, на который двигатель должен работать при ослабленном потоке;

- номинальная скорость при номинальном потоке;