Реферат: Электропривод сталкивателя блюммов

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА<m:mathPr> <m:mathFont m:val=«Cambria Math»/> <m:brkBin m:val=«before»/> <m:brkBinSub m:val="--"/> <m:smallFrac m:val=«off»/> <m:dispDef/> <m:lMargin m:val=«0»/> <m:rMargin m:val=«0»/> <m:defJc m:val=«centerGroup»/> <m:wrapIndent m:val=«1440»/> <m:intLim m:val=«subSup»/> <m:naryLim m:val=«undOvr»/> </m:mathPr>

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

1. Задание и исходные данные

2. Выбор типа электропривода

3. Выбор и проверка электродвигателя

3.1. Расчет мощности двигателя

3.2. Предварительный выбор двигателя и расчет его параметров

3.3. Расчет передаточного числа редуктора

3.4. Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

3.5. Проверка двигателя по нагреву

4. Выбор основных узлов силовой части электропривода

4.1. Выбор тиристорного преобразователя

4.2. Выбор силового трансформатора (токоограничивающего реактора).

4.3. Выбор сглаживающего реактора

4.4. Разработка принципиальной электрической схемы силовойчасти электропривода

5. Расчет параметров математической модели силовой частиэлектропривода

5.1. Расчет параметров силовой части электропривода вабсолютных единицах

5.2. Выбор базисных величин системы относительных единиц

5.3. Расчет параметров силовой части электропривода вотносительных единицах

5.4. Расчет коэффициентов передачи датчиков

6. Разработка системы управления электроприводом

6.1. Выбор типа системы управления электроприводом

6.2. Расчет регулирующей части контура тока якоря

6.3. Расчет регулирующей части контура скорости

6.4. Расчет задатчика интенсивности

1. Задание и исходные данные

Для заданного механизма в курсовом проекте требуетсявыполнить:

-выбор типа электропривода;

-выбор электродвигателя и его проверку по нагреву;

-расчет передаточного числа редуктора;

-выбор тиристорного преобразователя, силового трансформатора(токоограничивающего реактора), сглаживающего реактора (при необходимости);

-расчет элементов системы автоматического управленияэлектроприводом Расчет параметров математической модели силовой частиэлектропривода — регулятора тока, звеньев цепи компенсации ЭДС, регулятораскорости, задатчика интенсивности.

Темой моего курсового проекта является:

Параметр

Обозначение

Величина

Масса заготовки, т.

mм

1,2

Масса штанги, т.

Mш

1,0

Путь толкания, м.

Lт

4,5

Путь, подхода штанг к заготовке, м.

Lп

1,2

Рабочая скорость прямого хода, м/c

Vпр

0,5

Радиус ведущей шестерни, м.

Rш

0,26

Момент инерции ведущей шестерни, кг.м

Јm

7,6

Продолжительность включения,%

ПВ

Отношение обратной скорости к рабочей скорости

Коб

Отношение пониженной скорости к рабочей скорости

Кпон

0,5

Коэффициент трения штанги о ролики

μρ

0,06

Коэффициент трения заготовки о рольганг

μм

0,5

КПД механических передач при рабочей нагрузке

ηпN

0,95

КПД механических передач при работе на холостом ходу

ηпхх

0,5

2. Выбор типа электропривода

Выбираем электропривод постоянноготока с тиристорным преобразователем электрической энергии

3.Выбор и проверка электродвигателя

Для выбора двигателя необходиморассчитать его требуемую номинальную мощность, исходя из нагрузочной диаграммымеханизма (т.е. временной диаграммы моментов или сил статического сопротивлениямеханизма на его рабочем органе). По рассчитанной мощности затем выполняетсяпредварительный выбор двигателя (или двух двигателей при проектированиидвухдвигательного привода). Рассмотрим расчет мощности двигателя длясталкивателя блюмов, предложенного в курсовом проекте.

3.1. Расчет мощностидвигателя

Построим нагрузочную диаграммусталкивателя блюмов (график статических усилий перемещения штанг). Расчетвремени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняемприблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгона и замедления(суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).

Пониженная скорость штанг:

Скорость обратного хода штанг:

Усилие перемещения штанг на холостом ходу:

<img src="/cache/referats/26234/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"> ,

где g-ускорениесвободного падения (g=9,81м/с2).

Усилие при толкании заготовки:

Время толкания (приблизительно):

Время подхода штанг к заготовке (приблизительно):

Время возврата штанг (приблизительно)

Время работы в цикле(приблизительно):

Время паузы (приблизительно):

Эквивалентное статическое усилие за время работы в цикле:

При расчете требуемой номинальноймощности двигателя предполагаем, что будет выбран двигатель, номинальные данныекоторого определены для повторно кратковременного режима работы со стандартногозначения продолжительности включения ПВN=40%.номинальной скорости должна соответствовать скоростьобратного хода штанг, которая является максимальной скоростью в заданномрабочем цикле. Такое соответствие объясняется тем, что принято однозонноерегулирование скорости, осуществляемое вниз от номинальной скорости двигателя.

Расчетная номинальная мощностьдвигателя:

гдеКз — коэффициент запаса (примем Кз =1,2)

3.2.Предварительныйвыбор двигателя и расчет его параметров

Выбираем двигательсерии Д. Для сталкивателя блюмов, выбираем 2 двигателя с естественнымохлаждением, номинальные данные которого определены для повторнократковременного режима с П.В.=40%. Выбираем двигатель Д21.

Данные выбранногодвигателя

Параметр

Обозначение

Значение

Мощность номинальная, кВТ.

Номинальное напряжение якоря, В.

Номинальный ток якоря, А.

Номинальная частота вращения, об/мин.

Максимально допустимый момент, Нм,

Сопротивление обмотки якоря (Т=20оС), Ом.

Сопротивление обмотки добавочных полюсов (Т=20оС), Ом.

Момент инерции якоря двигателя, кг*м2.

Число пар полюсов

Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря

Изоляция класса

UяN

IяN

Mmax

Rяо

Rд.п

Jд

k1(доп)

3,6

220

1080

0,66

0,28

0,125

0,15

Определимэквивалентные данные:

Мощность номинальная:

PN=2 PN

PN=2*3,6=7,2 кВт

Момент инерции:

Jд=2 Jд

Jд=2*0,125=0,25 кг*м2.

Номинальная частота вращения:

nN= nN=1080

Максимально допустимый момент:

Mmax=2 Mmax

Mmax=2*90=180 Нм

Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря

k1(доп)= k1(доп)=0,15

Обмотки двигателейсоединим параллельно тогда:

Номинальное напряжение якоря :

UяN= UяN=220В

Номинальный ток якоря:

IяN=2 IяN

IяN=2*21=42А

Сопротивление обмотки якоря:

Rяо=0,5*0,66=0,33Ом

Сопротивление обмотки добавочных полюсов

Rд.п=0,5* Rд.п

Rд.п=0,5*0,28=0,14Ом

Составим таблицуполученных эквивалентных параметров

Параметр

Обозначение

Значение

Мощность номинальная, кВТ.

Номинальное напряжение якоря, В.

Номинальный ток якоря, А.

Номинальная частота вращения, об/мин.

Максимально допустимый момент, Нм,

Сопротивление обмотки якоря (Т=20оС), Ом.

Сопротивление обмотки добавочных полюсов (Т=20оС), Ом.

Момент инерции якоря двигателя, кг*м2.

Число пар полюсов

Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря

Изоляция класса

UяN

IяN

Mmax

Rяо

Rд.п

Jд

k1(доп)

7,2

220

1080

180

0,33

0,14

0,25

0,15

Для дальнейшего расчета определим:

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочейтемпературе:

Rя=kТ(Rяо+RДП),

Где kТ–коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (kT=1,38 для классаН при перерасчете от 20оС).

Rя=1,38(0,33+0,14)=0,65Ом.

Номинальная Э.Д.С. якоря:

ЕяN=UяN-IяNRя.

ЕяN=220-42*0,65=192,7 В

Номинальная угловая скорость:

ΩN=nNπ/30

ΩN=1080*3,14/30=113,04рад/с.

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная наноминальный магнитный поток:

сФN=EzN/ ΩN

сФN=192,7 /113,04 =1,7

Номинальный момент двигателя:

МN= сФN*IяN

МN=1,7*42=71,4 Н*М

Момент холостого хода двигателя:

ΔМ= МN-PN/ ΩN

ΔМ=71,4 -7,2*1000/113,04=7,7 Н*М

Индуктивность цепи якоря двигателя:

где С=0,6 (не компенсированный двигатель серии Д)

3.3.Расчетпередаточного числа редуктора

Расчет производим так, чтобы максимальной скоростисоответствовала номинальная скорость двигателя.

3.4 Расчет ипостроение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагревувыполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временнойдиаграммы момента двигателя без учета электромагнитных переходных процессов). Дляее построения произведем приведение моментов статического сопротивления ирабочих скоростей к валу двигателя, определим суммарный момент инерции приводаи зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода.

Момент статического сопротивления при толкании, приведенныйк валу двигателя:

Момент статического сопротивления при перемещении штанг нахолостом ходу, приведенный к валу двигателя:

Пониженная скорость, приведенная к валу двигателя:

Скорость прямого хода, приведенная к валу двигателя:

Скорость обратного хода, приведенная к валу двигателя:

Суммарный момент инерции механической части привода:

где δ-коэффициент,учитывающий моменты инерции полумуфт, ведущей шестерни и редуктора (принимаемδ=1,2)

Модульдинамического момента двигателя по условию максимального использованиядвигателя по перегрузочной способности:

где к- коэффициент,учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочнойдиаграмме, к=0,95

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

Ускорение штанг в переходных режимах:

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 9 интервалов. Выполнимрасчет нагрузочной диаграммы.

Интервал 1. Разгондо пониженной скорости.

Продолжительность интервала 1:

Путь пройденный на интервале 1

Момент двигателя на интервале 1:

Интервал 4. Разгонот пониженной скорости до скорости прямого хода.

Продолжительность интервала 4.

Путь пройденный на интервале 4:

Момент двигателя на интервале 4:

Интервал 6.Замедление от скорости прямого хода до остановки.

Продолжительность интервала 6:

Путь пройденный столом на интервале 6:

Момент двигателя на интервале 6:

Интервал 7. Разгондо скорости обратного хода.

Продолжительность интервала 7:

Путь, пройденный столом на интервале 7:

Момент двигателя на интервале 7:

Интервал 9. Замедлениеот скорости обратного хода до остановки.

Продолжительность интервала 9:

Путь, пройденный столом на интервале 9:

Момент двигателя на интервале 9:

Интервал 2. Подход штанг к заготовке с пониженной скоростью.

Путь, пройденный на интервале 2:

Продолжительность интервала 2.

Момент двигателя на интервале 2:

Интервал 3.Толкание на пониженной скорости.

Путь, пройденный на интервале 3 (принимаем):

Продолжительность интервала 3:

Момент двигателя на интервале 3:

Интервал 5. Толканиена скорости прямого хода.

Путь, пройденный на интервале 5:

Продолжительность интервала 5

Момент на интервале 5:

Интервал 8.Возврат штанг со скоростью обратного хода.

Путь, пройденный на интервале 8:

Продолжительность интервала 8:

Момент двигателя на интервале 8:

3.5 Проверкадвигателя по нагреву

Для поверки двигателя по нагреву используем методэквивалентного момента. Используя нагрузочную диаграмму двигателя, определимэквивалентный по нагреву момент за время работы в цикле.

Приведем эквивалентный момент кноминальной ПВ.

условие выполняется, значитдвигатель на перегреется

4. Выбор основных узлов силовой частиэлектропривода

4.1 Выбор тиристорного преобразователя

Для обеспечения реверсадвигателя и рекуперации энергии в тормозных режимах выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь для питанияцепи якоря. Принимаем встречно параллельную схему соединения комплектов ираздельное управление комплектами. Выбираем трехфазную мостовую схемутиристорного преобразователя. Выбираем стандартный преобразователь, входящий всостав комплектного тиристорного электропривода КТЭУ.

Параметры выбранногопреобразователя:

Выберем способ связи тиристорногопреобразователя с сетью. Питание силовых цепей в электроприводах КТЭУ сноминальными токами до 1000 А осуществляется от трехфазной сети переменноготока с линейным напряжением U=380Вчерез понижающий трансформатор или токоограничивающий реактор. В нашем случае,способ связи преобразователя с сетью- понижающий трансформатор. Питание цепивозбуждения в электроприводе КТЭУ выполняется от однофазной сети переменноготока с напряжением 380В через мостовой выпрямитель.

ВыбираемКТЭУ– 50/220 –23280– УХЛ4

КТЭУ – Комплектный тиристорный электроприводунифицированный;

50/220 – Номинальный ток и напряжение якоря;

2 – Двухдвигательный с параллельным соединением якорей;

3 – Реверсивный с изменением полярности напряжения на якоре;

2 – Исполнение с трансформатором;

8 – Специальная система регулирования;

0 – Без аппаратуры;

4.2 Выбор силового трансформатора

Выбираем трансформатор типа ТСП-трехфазный двухобмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытогоисполнения

Определим вторичный номинальныйток трансформатора:

Выпишем данные выбранного трансформатора

Тип трансформатора: ТСП-16/0,7-УХЛ4

Схема соединения первичной и вторичнойобмотки:Y/Δ

Номинальная мощность S(кВт)=14,6кВт

Номинальное линейное напряжение первичной обмотки U=380В

Номинальное линейное напряжение вторичной обмотки U=205В

Номинальный линейный ток вторичных обмоток I=41А

Мощность потерь короткого замыкания Р=550Вт

Относительное напряжение короткого замыкания u=5,2%

Рассчитаем параметрытрансформатора.

Коэффициент трансформации:

Номинальный линейный токпервичных обмоток

Активное сопротивление обмотокодной фазы трансформатора:

Активная составляющая напряжениякороткого замыкания:

Реактивная составляющаянапряжения короткого замыкания:

Индуктивное сопротивлениеобмоток фазы трансформатора:

Индуктивность обмоток одной фазытрансформатора:

где Ώ-угловаячастота сети (при частоте 50Гц Ώ=314рад/с)

4.3. Выбор сглаживающего реактора

Сглаживающий реактор включаетсяв цепь выпрямленного тока преобразователя с целью уменьшения переменнойсоставляющей тока (пульсаций). Пульсации должны быть ограничены на уровнедопустимых для выбранного двигателя.

ЭДСпреобразователя при угле управления α=0:

где К=1,35 трехфазная мостоваясхема

Минимальная эквивалентнаяиндуктивность главной цепи по условию ограничения пульсаций выпрямленного тока:

где коэффициент пульсаций Кu=0,13- трехфазная мостоваясхема

пульсность преобразователя p=6- трехфазная мостоваясхема

Расчетная индуктивностьсглаживающего реактора:

значит сглаживающий реактор нетребуется

4.4 Разработка принципиальной электрической схемы силовой частиэлектропривода

5. Расчет параметров математической моделисиловой части электропривода

5.1 Расчет параметров силовой части электропривода в абсолютныхединицах

Рисунок5.1 Схема замещения главной цепи

Rγ=<img src="/cache/referats/26234/image272.gif" v:shapes="_x0000_i1159"> ,

где Rγ —фиктивное сопротивление преобразователя, обусловленное коммутацией тиристоров,Ом

Rγ = <img src="/cache/referats/26234/image274.gif" v:shapes="_x0000_i1160"> = 0,096 Ом

Rэ = Rя + Rс + Rγ + 2Rт,

где Rэ — эквивалентноесопротивление главной цепи, Ом

Rэ = 0,65 + 0 + 0,096 +2 . 0,11 = 0,966 Ом

Lэ = Lя + Lс + 2Lт,

где Lэ— эквивалентная индуктивность главной цепи, Гн

Lэ = 0,014 + 0 + 2 . 0,00032 = 0,015 Гн

Тэ = <img src="/cache/referats/26234/image276.gif" v:shapes="_x0000_i1161">

где Тэ— электромагнитная постоянная времени главной цепи, cек

Тэ = <img src="/cache/referats/26234/image278.gif" v:shapes="_x0000_i1162"> = 0,016 сек

Рисунок5.1.2 Эквивалентная схема замещения главной цепи

Тя = <img src="/cache/referats/26234/image282.gif" v:shapes="_x0000_i1163"> ,

гдеТя — электромагнитная постоянная времени цепи якоря, сек

Тя = <img src="/cache/referats/26234/image284.gif" v:shapes="_x0000_i1164"> = 0,022 cек

Кп = <img src="/cache/referats/26234/image286.gif" v:shapes="_x0000_i1165"> ,

гдеКп — коэффициент передачи преобразователя;

Uy(max) – напряжение навходе системы импульсно-фазного управления тиристорного преобразователя(напряжение управления), при котором угол управления равен нулю и ЭДСпреобразователя в режиме непрерывного тока максимальна, Uy(max) = 10 В

Кп = <img src="/cache/referats/26234/image288.gif" v:shapes="_x0000_i1166"> = 27,68

5.2 Выборбазисных величин системы относительных единиц

Принимаем следующие основные базисные величины силовой частиэлектропривода:

Базисноенапряжение: Uб = ЕяN = 192,7В

Базисный ток: Iб= IяN = 42 А

Базиснаяскорость: Ωб = ΩN = 113,04 рад/с

Базисныймомент: Мб = МN = 71,4 Нм

Базисныймагнитный поток: Фб = ФN = 1,7 Вб

Принимаемследующие основные базисные ток и напряжения регулирующей части электропривода:

Базисноенапряжение системы регулирования:

Uбр = 10 В

Базисный ток системы регулирования:

Iбр = 0,5 мА

Rб = <img src="/cache/referats/26234/image290.gif" v:shapes="_x0000_i1167"> ,

где Rб— базисное сопротивление для силовых цепей, Ом

Rб = <img src="/cache/referats/26234/image292.gif" v:shapes="_x0000_i1168"> = 4,59Ом

Rбр =<img src="/cache/referats/26234/image294.gif" v:shapes="_x0000_i1169"> ,

где Rбр— базисное сопротивление для системы регулирования, Ом

Rбр = <img src="/cache/referats/26234/image296.gif" v:shapes="_x0000_i1170"> = 20 кОм

Тj = <img src="/cache/referats/26234/image298.gif" v:shapes="_x0000_i1171"> ,

где Тj — механическаяпостоянная времени электропривода, сек

Тj = <img src="/cache/referats/26234/image300.gif" v:shapes="_x0000_i1172"> = 0,87 c

<img src="/cache/referats/26234/image302.gif" v:shapes="_x0000_s1083">5.3 Расчет параметров силовой частиэлектропривода в относительных единицах

Рисунок5.3 Структурная схема силовой части электропривода

kп = Кп . <img src="/cache/referats/26234/image304.gif" v:shapes="_x0000_i1173"> ,

где kп— коэффициент передачи преобразователя

kп = 27,68 .<img src="/cache/referats/26234/image306.gif" v:shapes="_x0000_i1174"> = 1,44

rэ = <img src="/cache/referats/26234/image308.gif" v:shapes="_x0000_i1175"> ,

где rэ— эквивалентное сопротивление главной цепи, Ом

rэ = <img src="/cache/referats/26234/image310.gif" v:shapes="_x0000_i1176"> = 0,21 Ом

rя = <img src="/cache/referats/26234/image312.gif" v:shapes="_x0000_i1177"> ,

где rя— сопротивление цепи якоря электродвигателя, Ом

rя = <img src="/cache/referats/26234/image314.gif" v:shapes="_x0000_i1178"> = 0,14 Ом

Определяем магнитный поток электродвигателя:

φ = <img src="/cache/referats/26234/image316.gif" v:shapes="_x0000_i1179"> = <img src="/cache/referats/26234/image318.gif" v:shapes="_x0000_i1180"> = 1

5.4 Расчет коэффициентов передачидатчиков

Рассчитываемкоэффициенты передачи датчиков в абсолютных единицах:

Iя(max) = <img src="/cache/referats/26234/image320.gif" v:shapes="_x0000_i1181"> ,

где Iя(max) — максимальный токякоря, А

Iя(max) = <img src="/cache/referats/26234/image322.gif" v:shapes="_x0000_i1182"> = 105,88 А

Кдт = <img src="/cache/referats/26234/image324.gif" v:shapes="_x0000_i1183"> ,

где Кдт — коэффициент передачи датчикатока

Кдт = <img src="/cache/referats/26234/image326.gif" v:shapes="_x0000_i1184"> = 0,09

Кдн = <img src="/cache/referats/26234/image328.gif" v:shapes="_x0000_i1185"> ,

где Кдн — коэффициент передачи датчиканапряжения

Кдн = <img src="/cache/referats/26234/image330.gif" v:shapes="_x0000_i1186"> = 0,036

Кдс = <img src="/cache/referats/26234/image332.gif" v:shapes="_x0000_i1187"> ,

где Кдс— коэффициент передачи датчика скорости

Кдс = <img src="/cache/referats/26234/image334.gif" v:shapes="_x0000_i1188"> = 0,088

Рассчитываем коэффициенты передачидатчиков в относительных единицах:

kдт =Кдт . <img src="/cache/referats/26234/image336.gif" v:shapes="_x0000_i1189"> ,

где kдт— коэффициент передачи датчика тока

kдт = 0,09 .<img src="/cache/referats/26234/image338.gif" v:shapes="_x0000_i1190"> = 0,38

kдн =Кдн . <img src="/cache/referats/26234/image340.gif" v:shapes="_x0000_i1191"> ,

где kдн— коэффициент передачи датчика напряжения

kдн = 0,036 .<img src="/cache/referats/26234/image342.gif" v:shapes="_x0000_i1192"> = 0,69

kдс = Кдс. <img src="/cache/referats/26234/image344.gif" v:shapes="_x0000_i1193"> ,

где kдс— коэффициент передачи датчика скорости

kдс = 0,088 .<img src="/cache/referats/26234/image346.gif" v:shapes="_x0000_i1194"> = 0,995

6. Разработка системы управления электроприводом

6.1 Выбор типа системы управления электроприводом

Рассмотрим функциональную схему системы управления электроприводом.Система управления электроприводом представляет собой двухконтурную системуавтоматического регулирования (САР) скорости. Внутренним контуром системыявляется контур регулирования тока якоря, внешним и главным контуром – контуррегулирования скорости.

Для проектируемого электропривода выбираем однократную системурегулирования скорости. Однократная САР скорости по сравнению с двукратной необладает астатизмом по возмущающему воздействию (моменту сопротивления), однакодля проектируемой системы обеспечение такого астатизма не требуется.Однократная САР скорости обладает лучшими динамическими свойствами по сравнениюс двукратной САР. Для контуров регулирования тока якоря и скорости применяетсянастройка на модульный оптимум. Данную настройку обеспечиваютпропорционально-интегральный регулятор тока (РТ) и пропорциональный регуляторскорости (РС). Плавное ускорение и замедление привода обеспечиваются с помощьюзадатчика интенсивности (ЗИ). Для разгона или торможения привода задатчикинтенсивности формирует линейно изменяющийся во времени

еще рефераты

Еще работы по технике. радиоэлектронике

Реферат по технике. радиоэлектронике

Частотно - управляемый асинхронный электропривод для грунтопроходческого станка

29 Августа 2013