Специальная часть

2. Специальная часть.

2.1 Схема управления должна отвечать всем требованиям, заданным в п.1.1. Наиболее распространенной схемой является схема, построенная на основе командоконтроллера. Она имеет высокую ремонтопригодность, дешевую элементную базу и большую надежность.

На первом листе графической работы приведена схема управления электроприводом механизма передвижения с магнитным контроллером типа К-63. Схема выполнена симметричной для обоих направлений движения. Число фиксированных положений в каждую сторону — четыре. Схема обеспечивает автоматический пуск, реверс, торможение и ступенчатое регулирование скорости путем изменения сопротивления резисторов в роторной цепи. Разгон в направлении «Вперед» и «На­зад» производится в три ступени с помощью контакторов Кб, К7 и К8

Рисунок 1 - Механические характеристики электропривода механизма передвижения с магнитным контроллером K-63:

1-4 - соответствуют положениям командоконтроллера на подъем;

4а - промежуточная характеристика;

На рис. 1 приведены механические характеристики указанной схемы. Для этих характеристик за 100 % мо­мента принят номинальный момент электродвигателей серий МТР и МТН в режиме ПВ=40 %, за 100 % ско­рости—синхронная частота вращения электродвигателя. Эти характеристики рассчитаны, исходя из условий обес­печения необходимых параметров ускорения электропри­вода при пуске и торможении в режиме противовключения. Для обеспечения нормального пуска в схеме преду­смотрены невыключаемые ступени резисторов в цепи ротора. При переводе рукоятки командоконтроллера из нулевого положения в первое осуществляется задержка на время срабатывания реле противовключения КV2. Дальнейший разгон происходит под контролем реле КТТ и К.Т2, причем реле К.Т1 обеспечивает переход на харак­теристики, соответствующие третьему и четвертому положениями командоконтроллера. Диапазон выдержек вре­мени этих реле (при отпадании якоря), определяющих интенсивность ускорения, 0,4—2,5 с.

Схема допускает свободный выбег (при нулевом по­ложении командоконтроллера) или торможение с помо­щью механического тормоза с электромагнитом УВ. Для остановки механизма по схеме со свободным выбегом пе­реключают командоконтроллер на противоположное на­правление движения. При этом, независимо от положе­ния его рукоятки, собирается схема, соответствующая первому положению, и происходит торможение в режиме противовключения. При скорости, близкой к нулю, реле противовключения КV2 отключает электродвигатель, воздействуя на цепь катушки контакторов направления КЗ или К4. После остановки механизма возможен раз­гон его в противоположном направлении. В процессе опе­ративного торможения механический тормоз не участву­ет. Для осуществления торможения противовключением на катушку реле КV2 подается разность выпрямленных напряжений U: постоянного Uу—от независимого ис­точника, питающего цепь управления; переменного U_UZ. от ротора U=Uу—U_UZ..

Реле КV2 сработает, когда напряжение Uу превысит на определенную величину напряжение U_UZ, т. е. при значениях скольжения от 1,0 до номинального при пуске и от 1,3 до 1,0—в режиме торможения противовключе­нием, которое позволяет осуществить плавную остановку кранового механизма. Механическое торможение осуще­ствляется только при аварийных ситуациях, когда сра­батывает любая из защит—максимальная, конечная, нулевая или отключают установку нажатием на кнопку аварийного выключения SВ.

Для получения схемы без свободного выбега с при­менением механического торможения электромагнитом переменного тока следует произвести следующие пере­ключения в схеме: тормозной электромагнит переменного тока присоединить непосредственно к выводам обмотки статора; отключить катушки контакторов управления тормозом К1 и К.2; зашунтировать контакты конечных выключателей SQ1 и SQ2 размыкающими контактами контакторов направления К.4 и К.З, отсоединив при этом замыкающие контакты этих контакторов и размыкающий контакт К2.

2.2 Построение нагрузочной диаграммы механизма.

2.2.1 Определяем передаточное число редуктора привода тележки:

(1)

где R - радиус колеса тележки, м;

n - частота вращения вала приводного двигателя, об/мин;

V - заданная скорость тележки, м/мин;

2.2.2 Определяем статические моменты на входном валу редуктора при холостом и рабочем пробегах тележки:

(2)

где k₁ = 1,25 - коэффициент, учитывающий трение реборды колеса тележки о рельс;

G - сила тяжести перемещаемого груза;

 = 0,015ч 0,15 - коэффициент трения в опорах ходовых колес;

r - радиус цапфы;

f - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам;

i - передаточное число редуктора;

 - КПД редуктора;

2
.2.3 Строим нагрузочную диаграмму механизма:

Рисунок 2 - Нагрузочная диаграмма механизма.

2.3 Расчет мощности двигателя и его выбор.

2.3.1 Определяем продолжительность включения ПВ:

(3)

где t₁ ,t₂ ,t₃ ,t_n, - длительности включений механизма передвижения;

t₀ - суммарное время простоя механизма за рабочий цикл;

2.3.2 Определяем эквивалентный момент:

(4)

Где M_i - величина момента в некотором рабочем режиме;

T_ц - время рабочего цикла;

t_i - длительности действия соответствующих моментов на вал приводного двигателя;

2.3.3 Находим расчетную мощность двигателя:

(5)

где k_з =1,3 - коэффициент запаса, учитывающий неучтенные моменты в редукторе;

М_с.э - эквивалентный статический момент;

 _расч.- угловая скорость выбираемого приводного двигателя;

Пересчитываем расчетную мощность двигателя при ПВ =20% на ПВ= 40%, для того, чтобы выбрать электрическую машину из справочника:

(6)

2.3.4 Выбираем электрическую машину - МТF411-8, асинхронный двигатель с фазным ротором с осевым моментом инерции J_дв.=0,537 кгм², номинальной частотой вращения 710 об/мин., номинальными токами статора и ротора соответственно 42 и 48 А и мощностью 15 кВт.

2.3.5 Для определения момента инерции на входном валу редуктора переходим от поступательного движения тележки к вращательному движению некого цилиндрического тела, посаженного на вал электродвигателя, создающего те - же статические и динамические нагрузки:

(7)

где V² - квадрат скорости поступательно движущейся тележки;

m - масса тележки ;

J - осевой момент инерции;

² - квадрат угловой частоты вращения вала двигателя;

Выделяем момент инерции j из вышеуказанного равенства:

(8)

Мы получили приведенные осевые моменты инерции порожней и нагруженной тележки без учета моментов инерции соединительной муфты и тормозного шкива.

2.3.6 Исходя из знания приведенных моментов инерции мы можем определить полный осевой момент инерции системы "двигатель - механизм" как для полностью загруженного, так и для порожнего механизма передвижения:

(9)

где J_дв. - паспортный осевой момент инерции приводного двигателя;

J_{х.х.(р.х)} - приведенный осевой момент инерции на валу двигателя для холостого и загруженного состояний механизма передвижения без учета момента инерции двигателя, соединительной муфты и тормозного шкива;

J_м - момент инерции соединительной муфты (J_м=0,15J_дв.);

J_ш - момент инерции тормозного шкива (J_ш=0,2J_дв.);

2.3.7 Определяем динамические моменты для построения уточненной нагрузочной диаграммы:

(10)

где J - (см. формулу 8);

 - изменение угловой скорости;

t - время разгона механизма;

M_д.х. и M_д.р. - динамические моменты разгона и торможения для холостого и загруженного состояний тележки механизма передвижения.

2.3.8 Строим уточненную нагрузочную диаграмму механизма с тахограммой:

Рисунок 3 - Нагрузочная диаграмма механизма (уточненная).

Рисунок 4 - Тахограмма двигателя.

2.3.9 Проверяем выбранный двигатель по нагреву:

(11)

Эквивалентный момент вычисляем по формуле 4:

Определяем рабочий момент двигателя:

(12)

В случае, если двигатель подходит для заданной интенсивности работы, момент эквивалентный на его валу должен быть меньше номинального, т.е. должно выполнятся неравенство 13:

(13)

Двигатель выбран правильно.

2.4 Выбор релейно-контактной аппаратуры.

2.4.1 Для управления асинхронным электродвигателем привода используем магнитный контроллер KА-63, т.к. он обеспечивает все необходимые режимы работы для механизма перемещения и подходит по допустимой мощности двигателя.

2.4.2 Для ограничения передвижения кранового моста в схеме использованы конечные выключатели.

Контакты конечных выключателей, как правило, включаются в цепи управления - в цепи катушек контакторов и реле.

В качестве конечных выключателей выбираем получившие наибольшее распространение в крановых установках отечественного производства выключатели серии КУ-700А.

2.4.3 Крановые резисторы предназначены для обеспечения пуска, регулирования скорости и торможения электродвигателей постоянного и переменного тока.

Для выбора пусковых токоограничивающих резисторов определяем значение эквивалентного тока:

(14)

где I_дл.- длительный ток;

I_пв - ток двигателя при некоторой продолжительности включения;

ПВ - значение фактической продолжительности включения , %;

Зная длительный ток выбираем тип ящиков резисторов в роторную цепь: 2ТД.754.054-12.

2.5 Расчет токов уставок и выбор аппаратуры защиты.

2.5.1 Аппаратура защиты уже присутствует во встроенной защитной панели магнитного контроллера, поэтому укажем лишь токовые данные защиты:

а) Ток уставки защитного реле, А: 130;

б) Ток номинальный расцепителя автомата, А: 40;

в) Ток мгновенный отсечки автомата, А: 260;

2.6 Расчет и выбор структуры и сечения кабелей.

2.6.1 Ток ротора больше тока статора и его длительный эквивалент уже определен (расчёт по формуле 14), поэтому цепь статора с меньшим током запитываем кабелем, выбираемым в роторную цепь:

а) Для обеспечения питания роторной цепи выбираем кабель ПВГ (3*10) мм²;

б) Статорную цепь запитываем кабелем ПВГ (3*10) мм²;

в) Управляющую схему запитываем посредством провода марки ПГВ;

г) Конечные выключатели подключаем к схеме управления контрольным четырехжильным кабелем типа КВВГ;

Похожие работы

Разработка системы управления механизма передвижения тележки

Скачать

27076

5

10

... значений выходных переменных по требуемому закону. В каждой из этих задач управляющей системе требуется сформировать выходное воздействие, реализация которого компенсирует образовавшуюся ошибку управления. 1 Техническое задание Разработать систему управления механизмом передвижения тележки мостового крюкового крана (мехатронного объекта) с техническими характеристиками: Вариант ...

Автоматизированный электропривод

Скачать

18432

8

0

... до (1000-1500:1 и выше. Нельзя представить себе ни одного современного производственного механизма, в любой области техники, который не приводился бы в действие автоматизированным электроприводом. В электроприводе основным элементом, непосредственно преобразующим электрическую энергию в механическую является электрический двигатель, который чаще всего управляется при помощи соответствующих ...

Электрооборудование мостового крана

Скачать

59645

15

1

... (разгон, замедление) и период движения с установившейся скоростью. Мостовой кран установлен в литейном цеху металлургического производства, где наблюдается выделение пыли, поэтому электродвигатель и все электрооборудование мостового крана требует защиты общепромышленного исполнения не ниже IP 53 - защита электрооборудования от попадания пыли, а также полная защита обслуживающего персонала от ...

Автоматизированный электропривод передвижения тележки мостового крана

Скачать

19328

1

27

... требованиям по перегрузке.   2. Выбор системы управления   2.1 Технико-экономическое обоснование По кривым на рис. 1.3 [2] (с. 12) определяем, что для скорости передвижения тележки V=0.68 м/с и точности остановки v=20 мм требуется обеспечить диапазон регулирования D=1:10. Данному диапазону и установленной мощности электродвигателя удовлетворяют следующие системы управления [2] (табл. ...