Пояснительная записка к курсовому проекту: 27с., 2 рис., 4табл., 4ист., 4 прилож icon

Пояснительная записка к курсовому проекту: 27с., 2 рис., 4табл., 4ист., 4 прилож



Смотрите также:


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине “Автоматизированный электропривод ”

на тему: «Расчёт электропривода подъёмной машины»





Факультет энергомеханики и автоматизации


Кафедра горной электротехники и автоматики

Дисциплина Автоматизированный электропривод


З А Д А Н И Е



на курсовой проект

(фамилия, имя, отчество)

1 Тема проекта: Расчёт электропривода подъёмной машины.

2 Исходные данные к проекту: t1=0,88c, t6=15,6 c,

t2=19 c, t7=2,6 c,

t3=0,72 c, =104 c-1,

t4=24 c, Mco=370 Hм,

t5=2,4 c, Mcн=3500 Нм.


3 Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов): 1) Выбор двигателя; 2) Расчёт естественной механической характеристики; 3) Построение диаграммы ступенчатого резисторного пуска и торможения противовключением двигателя; 4) Расчёт роторных сопротивлений; 5) Построение зависимостей скорости, момента и тока ротора от времени; 6) Проверка двигателя по нагреву; 7) Усовершенствование релейного блока.

4 Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей): ^ Нагрузочная диаграмма машины; ступенчатая диаграмма пуска двигате контактора ля; зависимости момента, скорости от времени, схема форсировки включения.


5 Дата выдачи задания « _____» 2008г.

6 Срок сдачи проекта « _____» _____________ 2008г.


РЕФЕРАТ



Пояснительная записка к курсовому проекту:

27с., 2 рис., 4табл., 4ист., 4 прилож.


Объектом разработки является электропривод подъемной машины.

Цель работы – расчёт электропривода подъёмной машины и разработка схемы управления двигателем.

На основании данных тахограммы работы двухконцевой шахтной подъёмной машины и нагрузочной диаграммы выбран приводной асинхронный двигатель с фазным ротором; рассчитаны и построены его механическая характеристика, диаграмма ступенчатого резисторного пуска и торможения противовключением двигателя, зависимости скорости и момента от времени; рассчитаны роторные сопротивления аналитическим методом; осуществлена проверка двигателя по нагреву.


^ ЭЛЕКТРОПРИВОД, НАГРУЗОЧНАЯ ДИАГРАММА, СКОРОСТЬ, ПУСК, ТОРМОЖЕНИЕ, ТАХОГРАММА, МЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, СКОЛЬЖЕНИЕ, ПУСКОВОЙ МОМЕНТ, СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ЧАСТОТА


СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ 4

1. Выбор двигателя 6

2. Расчёт естественной механической характеристики 10

3. Построение диаграммы ступенчатого резисторного пуска и

торможения противовключением двигателя 12

4. Расчёт роторных сопротивлений графическим методом 13

5. Построение зависимостей скорости, момента и тока ротора от

времени 14

6. Проверка двигателя по нагреву 17

7. Усовершенствование релейного блока 18

Заключение 19

Перечень ссылок 20

Приложение А 21

Приложение Б 22

Приложение В 23


ВВЕДЕНИЕ


Электропривод в угольной промышленности начал применяться в конце 19 столетия. Это были первые электрифицированные водоотливные установки и передвижные насосы. Первая подъёмная машина с электрическим двигателем была установлена в 1900 г. на Урале.

Применение электрического привода дало не только экономический эффект – незначительный расход энергии, малые габариты машин, но и главным образом повысило надёжность и увеличило безопасность работы подъёмных установок. Применяемые в настоящее время на подъёмных установках электроприводы немыслимы без автоматизации. Это объясняется тем, что автоматизация подъёма – это повышение производительности и эксплуатационной надёжности, высвобождение обслуживающего персонала.

Работа подъёмной установки характеризуется цикличностью, т.е. рядом сменяющихся циклов, следующих друг за другом. В свою очередь каждый цикл можно разбить на 4 основных периода: разгон, равномерное движение, замедление до полной остановки и пауза. Таким образом, чтобы обеспечить требуемую производительность рудничного подъёма, каждый цикл должен укладываться в определённое, наперёд заданное время. Для этого необходимо выдерживать расчётные значения ускорения и замедления, максимальной скорости и продолжительности паузы, т.е. выдерживать принятую диаграмму скорости. Диаграмма скорости подъёма – это зависимость скорости движения подъёмных сосудов от времени.

При осуществлении подъёмных операций скорость двигателя должна изменяться по определённому закону, характеризуемому диаграммой скорости. В зависимости от назначения и высоты подъёма, вида и грузоподъёмности сосудов, числа горизонтов и расстояния между ними диаграммы скорости могут быть трёх-,


пяти-, шести-, и семипериодными. Наиболее простые трёхпериодные диаграммы скорости целесообразно применять для клетьевых подъёмных установок с одноэтажными неопрокидными клетями при качающихся приёмных площадках. Наиболее сложные шести- и семипериодные диаграммы скорости необходимы при грузовом подъёме с опрокидными скипами или клетями. Это объясняется необходимостью ограничения скорости движения подъёмных сосудов в разгрузочных кривых. Поэтому период разгона разбивается на два участка с различными ускорениями. Тоже относится и к периоду замедления.

Дальнейшее развитие электропривода машин и установок шахт и рудников должно идти в направлении развития и практической реализации регулируемого электропривода.


^ 1. Выбор двигателя.


По заданной тахограмме работы двухконцевой шахтной подъёмной машины и нагрузочной характеристике (рисунок 1) рассчитаем требуемую мощность приводного асинхронного двигателя с фазным ротором и выберем его по справочным данным.

Исходные данные:

t1=0,88c, t6=15,6 c,

t2=19 c, t7=2,6 c,

t3=0,72 c, =104 c-1,

t4=24 c, Mco=370 Hм,

t5=2,4 c, Mcн=3500 Нм.




Рисунок 1.1 - Нагрузочная диаграмма машины

Рисунок 1.1 отражает циклический (поворотно-кратковременный) режим работы шахтного подъёма, для которого предусматривается выбор двигателя из серии длительного (продолжительного) режима работы (S1) с принудительным обдувом.

Поскольку на тепловой режим двигателя существенным образом могут влиять переходные режимы пуска ( t1 ) и торможения ( t3 ), то выбор двигателя должен производиться с учётом этих режимов. Однако построение нагрузочной диаграммы двигателя, включающей участки пуска и торможения, возможно лишь в том случае, если известен момент инерции ротора выбираемого двигателя. Следовательно задача выбора мощности двигателя должна решаться в три этапа:

  • ориентировочный расчёт мощности на основании нагрузочной диаграммы механизма;

  • приближённая проверка мощности двигателя с учётом переходных режимов;

  • уточнённая проверка мощности двигателя с учётом переходных режимов.

Предварительно номинальная мощность двигателя рассчитывается из условия, кВт;

;

где Мэкв – эквивалентный длительно-действующий момент, определяемый

по формуле (Нм):



где  - скорость вращения двигателя в установленном режиме работы

(принимается по тахограмме), с-1;

Кз – коэффициент запаса по мощности, Кз=1.1.

Нм;

Нм;

Далее из таблицы П.1 [1] выбираем тип двигателя, имеющий мощность Рн ≥ Рн.пр, ближайшее большее к использованной в формуле Рн.пр скорости , но имеющие различные моменты инерции.

об/мин.

Принимаем двигатель типа АК – 113 – 6М, с техническими данными:

U=380 В, cos φн=0.915,

Рн=250 кВт, λ=2,

nн=975 об/мин, U=441 В,

I=445 А, I=349 А,

ηн =93.5 %, Jg=17,7 кг·м2.

Для проверки соответствия выбранного двигателя заданному режиму работы и для окончательного выбора наиболее подходящей машины необходимо построение её нагрузочной диаграммы (рисунок 1.1).

Первоначально задача сводится к нахождению моментов Мп и Мт, обеспечивающих разгон двигателя до скорости ωн за время t1 и торможение за время t3:

;

;

где Мп – средний пусковой момент двигателя, Нּм;

Мт – средний тормозной момент, Нּм;

JΣ – суммарный момент инерции двигателя и механизма, кг·м2.

;

кг·м2;

;

об/мин.

Н·м;

Н·м.

Из группы упомянутых выше машин принимается двигатель, удовлетворяющий условию:

;

где Мк – критический (максимальный) момент двигателя.

Последний определяется исходя из перегрузочной способности машины:

;

где λ – перегрузочная способность ();

Мн – номинальный момент, (Н·м).

Н·м;

Н·м;

Вопрос о необходимой мощности двигателя выясняется здесь путём сравнения его номинального момента с эквивалентным, рассчитываемым по формуле:


;

Н·м.

Если соблюдается условие Мн М1экв, то задачу приближённой проверки мощности можно считать решённой.

2449 2179 Н·м.

Окончательная проверка мощности двигателя производится на основе действительных зависимостей момента от времени при пуске и торможении, которая будет произведена в дальнейшем.

^ 2. Расчёт естественной механической характеристики


Расчёт естественной механической характеристики выбранного двигателя производится по формуле Клосса:

;

где М, S – текущие значения момента и скольжения машины;

Мк, Sk – критические значения указанных величин.

Критическое скольжение определяется как:

;

где Sн – номинальное скольжение двигателя: ;

- синхронная скорость: 1000 об/мин;

;

;

Построение характеристики произведём в пределах S = 01.

Таблица 2.1 – Зависимость момента двигателя от скольжения.

S

M

0,00001

1,053118

0,05

4084,86

0,1

4884,133

0,15

4386,218

0,2

3744,546

0,25

3200,474

0,3

2769,948

0,35

2430,783

0,4

2160,326

0,45

1941,183

0,55

1610,042

0,6

1482,454

0,7

1278,634

0,8

1123,371

0,9

1001,354

1

903,0317


Результаты расчёта показаны на естественной механической характеристике (рисунок 2.1):



Рисунок 2.1 – Естественная механическая характеристика привода.


^ 3. Построение диаграммы ступенчатого резисторного пуска и торможения противовключением двигателя


Для построения ступенчатой диаграммы пуска производим:

Определяется начальный пусковой момент из соотношения:

;

где М1 – начальный пусковой момент;

Sн, Мн – номинальные значения скольжения и момента;

Мп – средний пусковой момент;

т – число пусковых ступеней.


;

Н·м;

;

Н·м;

Строим ступенчатую диаграмму пуска двигателя. По диаграмме определим число степеней: m=6. Для построения характеристики торможения противовключением произведём: на оси абсцисс откладываем – Мт, а на оси ординат – ωС0/2. Точка В будет находиться на пересечении линий, проведённых через полученные отметки. Искомая характеристика представляет собой (рис. ) прямую, проходящую через точку В и пересекающую ось ординат при скорости ω0. Точка А отвечает началу торможения, точка В – его окончание.


^ 4. Расчёт роторных сопротивлений аналитическим методом

Сопротивление i-й секции пускового реостата:

,

где Rn – сопротивление роторной цепи.

;

где ;

– номинальное сопротивление;

Ом;

Ом;

Ом.

При i=1, 2, 3, 4, 5 имеем Ri=0,158, 0,037, 0,0089, 0,0021, 0,0005 соответственно.

Сопротивление секции противовключения:

;

Ом.


  1. Построение зависимостей скорости, момента и тока ротора от времени


Изменения во времени скорости, момента и тока двигателя в режимах пуска, торможения, реверса и т.п. могут быть описаны общей формулой:

;

где Р, Рк, Рн – текущее, конечное и начальное значение обобщённого параметра (скорости, момента или тока) двигателя;

Тм – электромеханическая постоянная времени.

Для расчёта электромеханической постоянной времени воспользуемся формулой:

;

;

и т.д.

где Sб, Sв и т.д – скольжения двигателя при номинальном моменте на

характеристиках 1,2,. . .7 (в точках б, в., и т.д.)

Sб=0,55 Sв=0,31 Sг=0,17 Sд=0,095 Sе=0,053 Sж=0,029 Sз=0,016

Тм1 = 0,589; Тм5 = 0,056;

Тм2 = 0,327; Тм6 = 0,031;

Тм3 = 0,182; Тм7 = 0,017.

Тм4 = 0,101;

Время разгона двигателя на участках л-1’, м-2’, . . . , т-7’ рассчитываются по формулам:

;

; ;

;

с; с;

с; с;

с; с;


Время разгона двигателя на естественной механической характеристике (в пределах участка т – 7 в приложении 1)

;

с.

В приложении 2 представлены зависимости скорости и момента от времени, соответствующие пусковой диаграмме в приложении 1.

Время торможения на участке А-В:

;

где - электромеханическая постоянная времени на характеристике 6;

;

с.

Суммарное время разгона:

tp = tp1+tp2+…tp7 ;

tp = 0,688 c.

и время торможения получаются несколько завышенными против тех значений, которые заданы тахограммой по рис. 2. Это объясняется вогнутостью экспоненциальных кривых М(t), в силу которой фактические средние пусковой и тормозной моменты двигателя ниже ранее рассчитанных значений Мп и Мт.

Данное обстоятельство должно учитываться при оценке степени соответствия результатов расчёта исходным величинам t1 и t3, однако оно заметным образом не влияет на программу работы механизма и тепловой режим двигателя.


^ 6. Проверка двигателя по нагреву


Уточнённая нагрузочная диаграмма двигателя отличается от диаграммы в Приложении 1 тем, что в периоды пуска и торможения момент двигателя изменяется согласно кривым в Приложении 2, а время пуска и торможения соответственно равны tр и tт.

Эквивалентный длительнодействующий момент равен:

;

где ;

;

tц – время цикла работы механизма, tц = t4+t5+t6+t7;

Н·м;

Н·м;

с;

Н·м.

Двигатель находится в нормальном тепловом режиме т.к.:

т.е. Н·м.

^ 7. Схема управления двигателя с применением командо-контроллера



Для управления двигателем реле времени заменяем электронным счетчиком с ТТЛ логикой. Счетчик времени собран на микросхеме К561ИЕ8, являющийся простейшим счетчиком со встроенным дешифратором, с выходов которого набираются требуемые уставки времени. На входах R (RESET) собрана схема пуска и стопа включения и торможения двигателя подъемной машины. Двойная инверсия применяется для увеличения помехозащищенности. Набранная уставка времени поступает на базу транзистора VT (КТ 315), который отпирает промежуточное реле КХ, тот в свою очередь замыкает цепь питания промежуточного реле КП, рассчитанного на 24В, а его контакты управляют непосредственно реле контактора роторной цепи на 380В. Схема командо-контроллера приведена в приложениях 3а, 3б. Схема форсировки включения контактора в приложении 4.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В данной курсовой работе был выбран двигатель типа АК-113-6М, с шестью ступенями регулирования пуска, который обеспечивает плавный разгон подъёмной машины.

Были произведены расчёты и построены естественная механическая характеристика и диаграмма ступенчатого резисторного пуска и торможения, и торможения противовключением.

Перечень ссылок


1. А.К. Малиновский, Автоматизированный электропривод машин и

установок шахт и рудников. – М., Недра, 1987.

2. В.Е. Католиков, Электрооборудование шахтных подъемных машин. – М.,

Недра, 1986. – 286 с.

3. Методические указания № 930. – Донецк, ДПИ, 1992.

4. В.И. Ключев, Теория электропривода. – М. – Л.: Энергоиздат, 1985. –

286с.


^ ПРИЛОЖЕНИЕ А - Диаграмма ступенчатого резисторного пуска и торможения противовключением двигателя




























е

ж

з

и

к

л

м

н

о

п

р

с

т

ф

1

2

7



я







10



ч

ш

щ











а

в

г

д

б

1

2

3

4

7

9

6

8

5

3

4

5

6

8

9











^ ПРИЛОЖЕНИЕ Б – Диаграмма ступенчатого резисторного пуска и торможения противовключением двигателя при измененном
































е

ж

з

и

к

л

м

н

о

п

р

с

т

ф





я

ч

ш

щ

а

в

г

д

б



1

2

3

4

7

9

5

6

8

1

2

3

4

5

5

6

7

8

9

















10



^ ПРИЛОЖЕНИЕ В – Зависимости скорости и момента от времени


M








t























п











о

р

с

т

ф

ч

ш

н













t
































Скачать 210,68 Kb.
Дата конвертации25.10.2013
Размер210,68 Kb.
ТипПояснительная записка
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы