ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Целью курсового проекта является расширение, углубление и закрепление знаний, полученных студентами на лекциях и лабораторных занятиях, а также приобретение навыков самостоятельной работы.
Содержание проекта включает следующие основные этапы проектирования: построение нагрузочной диаграммы механизма, выбор двигателя, проверка выбранного двигателя, расчет его естественных и искусственных характеристик, сопротивлений, выбор реостатов, расчет и построение кривых переходных процессов. В методических указаниях даются практические рекомендации по выполнению задания на проектирование и формулируются требования к оформлению проекта. Это должно помочь студенту в его самостоятельной работе и позволяет унифицировать требования к содержанию, объему и оформлению проекта.
Темы заданий по курсовому проекту:
Расчет и выбор электропривода с асинхронным двигателем с фазным ротором (буква А в шифре задания);
Расчет и выбор электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (буква Ш в шифре задания).
Первые цифры и буква в шифре обозначают тему и вариант задания, а последние цифры – вариант диаграммы скоростей и ускорений. Тип кинематической схемы и таблицу диаграмм скоростей и ускорений определяют по таблице вариантов заданий (приложение 1).
Исходные данные для расчета:
- масса всех поступательно движущихся
частей системы, кг;
- маховый момент рабочих механизмов I
и II, ….;
- маховый момент барабана, ….;
,
- статические усилия в начале и конце
рабочего цикла, Н;
,
- моменты сопротивления в начале и конце
рабочего цикла, Н*м;
- передаточное отношение механической
передачи;
- диаметр барабана, м;
- количество приводных двигателей;
- установившаяся скорость рабочих
механизмов, с-1;
- установившаяся скорость подъема груза,
м/с.
В таблице диаграммы скоростей и ускорений приняты следующие обозначения:
- скорость равномерного движения с
пониженной скоростью при разгоне;
- скорость дотяжки при торможении;
- ускорения на соответствующих частях
нагрузочной диаграммы;
- время равномерного движения;
- время паузы.
Часть данных принимают в следующих пределах:
,
,
,
.
В курсовом проекте студент решает вопросы выбора электродвигателя, построения нагрузочных диаграмм, расчета и выбора пусковых и тормозных реостатов, построения кривых переходных процессов, составления и описания схем автоматизированного электропривода.
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графического материала.
1. Введение
В данном разделе студент должен изложить область применения, особенности работы и требования к реостатному электроприводу с заданным типом электродвигателя, регулировочные свойства, преимущества и недостатки, возможные способы автоматизации электропривода и требования к системе управления.
2. Выбор мощности электродвигателя
2.1 Ориентировочный выбор электродвигателя
2.1.1 Приведенный момент статического сопротивления
По заданным кинематической схеме рабочего механизма и электропривода и моментам сопротивлений рабочих механизмов определяют приведенный к частоте вращения вала двигателя момент статического сопротивления в начале и конце рабочего цикла:
,
,
где
,
- заданные момент и усилие статического
сопротивления соответственно в начале
и конце рабочего цикла;
,
- число одновременно работающих механизмов
и электродвигателей одновременно;
- угловая скорость движения рабочего
механизма;
- установившаяся скорость подъема груза;
- установившаяся угловая скорость
двигателя;
- передаточное отношение механической передачи.
2.1.2 Выбор двигателя независимого возбуждения постоянного тока и асинхронного двигателя с фазным ротором
По среднему значению приведенного к валу двигателя статического момента сопротивления определяют требуемую среднюю мощность электродвигателя
,
где
- коэффициент запаса, большее значение
которого принимается при больших
значениях динамического момента.
По заданной частоте вращения
(об/мин) и средней мощности
по каталогу выбирают двигатель с
параметрами удовлетворяющими следующим
условиям:
;
.
Из каталога выписывают все необходимые
данные принятого двигателя, включая
момент инерции двигателя
или маховый момент двигателя
.
Следует учесть, что сопротивление обмоток возбуждения и якорных цепей в каталогах приводится при температуре 16 или 200С.
Необходимо привести каталожное значение
сопротивления к рабочей температуре
80-900С, для чего каталожное значение
сопротивления умножают на коэффициент
.
Для обмоток выполненных из меди
Ом/0С.
Например: разность температур
действительной (
)
и каталожной (
)
составляет 700С, то
,
тогда
.
2.2 Расчет и построение нагрузочных диаграмм
2.2.1 Время разгона и замедления при
постоянном ускорении на i-ом
периоде диаграммы
,
где
- начальное и конечное значения угловой
скорости двигателя на данном участке;
- угловое ускорение (замедление) двигателя
на i-ом участке диаграммы.
2.2.2 Полное время цикла
2.2.3 Момент инерции системы
,
.
2.2.4 Расчет диаграммы статического сопротивления:
Если момент статического сопротивления изменяется во времени по линейному закону, то его значение в j-ой точке диаграммы будет равно
.
2.2.5 Расчет нагрузочной диаграммы
Значение требуемого момента на валу двигателя в i-ой точке диаграммы определяют из уравнения движения, в котором все величины приведены к валу двигателя:
.
Пример нагрузочной диаграммы представлен на рисунке 1.
2.2.6 Построение диаграммы токов
В приводе с двигателем независимого возбуждения, а также (при некотором допущении) с асинхронным двигателем с фазным ротором, ток якоря (ротора) определяется по
.
Пример диаграммы токов представлен на рисунке 1.
Рисунок 1
2.3 Режим работы электропривода
Построенные нагрузочные диаграммы позволяют обосновать и выбрать режим работы двигателя на каждом участке.
Если в период замедления момент
положительный, то применяют торможение
в двигательном режиме, если отрицательный
– динамическое торможение. Если в
диаграмме в период замедления тормозной
момент
,
то с относительно небольшой ошибкой
времени торможения принимают торможение
свободным выбегом.
2.4 Проверка выбранного двигателя
2.4.1 Продолжительность включения
.
Если
%,
то двигатель проверяют как для длительного
режима. Если
%,
то двигатель выбирают и проверяют как
для повторно-кратковременного режима.
Если
%
- двигатель выбирают для кратковременного
режима.
2.4.2 Проверка двигателя по эквивалентному моменту (току)
Для проверки выбранного двигателя независимого возбуждения и асинхронного двигателя с фазным ротором по нагреву определяют эквивалентный момент. С учетом небольшой разницы между начальным и конечным моментами в период разгона и замедления имеем
где
,
- коэффициенты, учитывающие ухудшение
условий охлаждения двигателей при
уменьшении скорости и остановке;
,
- суммарное время пуска и торможения
двигателя;
- время работы двигателя с максимальной
установившейся скоростью
.
Если торможение производят свободным выбегом, то в числителе подкоренного выражения моменты (токи), соответствующие участку диаграммы со свободным выбегом, принимают равными нулю.
Выбранный двигатель должен удовлетворять следующим условиям:
или
,
где
- номинальный момент на валу двигателя,
Н*м;
- номинальная мощность двигателя, кВт.
2.4.3 Проверка двигателя по условиям допустимой перегрузки
При реостатном пуске асинхронных двигателей с фазным ротором необходимо соблюдать условие:
,
где
- максимальное значение момента из
нагрузочной диаграммы, Н*м;
- критический момент двигателя, Н*м;
- перегрузочная способность двигателя.
При реостатном пуске двигателя постоянного тока должно соблюдаться условие:
,
где
- максимальное значение тока в период
пуска (по диаграмме токов), А;
- допустимый ток якорной цепи двигателя
(по каталожным данным), А.