39246 (762040), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

VN

Vпон1

t0 tр2 tу3 tт3 t

tр1 tу1 tт1 tу2 tт2

Vпон2

Рис. 2. Тахограмма механизма

3. ФОРМИРОАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

1.Электропривод работает в повторно-кратковременном режиме;

2. Диапазон регулирования скорости до 10:1 (в зависимости от требуемой точности останова);

3. Необходимость точного позиционирования электропривода в фиксированных точках;

4. Должна быть обеспечена возможность работы и регулирования скорости электропривода при активном моменте статической нагрузки;

5. Привод должен быть реверсивным.

4. ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Конструкция кранов в основном определяется их назначением и спецификой технологического процесса, но ряд узлов, например механизм подъема и перемещения, выполняется однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования кранов.

Электрооборудование кранов работает, как правило, в тяжелых условиях: повышенная загазованность и запыленность, высокая влажность, влияние химических реагентов. В связи с этим оно должно выбираться в соответствующем конструктивном исполнении, оборудование кранов стандартизировано.

К электрооборудованию кранов предъявляются следующие требования: обеспечение высокой производительности, надежности работы, безопасность обслуживания, простота эксплуатации и ремонта.

Режим работы крановых механизмов – важный фактор при выборе мощности приводных электродвигателей, он характеризуется следующими показателями: относительная продолжительность включения, среднесуточное время работы, число включений за 1 час работы электродвигателя, коэффициент переменности нагрузки.

В механизмах кранов-штабелеров находят применение крановые электродвигатели трехфазного переменного тока (асинхронные) и постоянного тока. Они работают в повторно-кратковременном режиме при широком регулировании частоты вращения, причем их работа сопровождается значительными перегрузками, частыми пусками, реверсами и торможениями.

Кроме того, электродвигатели крановых механизмов работают в условиях повышенной вибрации. В связи с этим по своим технико-экономическим показателям и характеристикам крановые электродвигатели отличаются от электродвигателей общепромышленного исполнения.

Наибольшее применение для крановых механизмов получили крановые электродвигатели серии MTKF, асинхронные с короткозамкнутым ротором, обеспечивающие высокий пусковой и номинальный моменты, регулирование скорости в широких пределах и плавный пуск [7].

Преимуществами асинхронных электродвигателей перед электродвигателями постоянного тока является их меньшая стоимость, простота ремонта и обслуживания, меньшая масса.

Для электроприводов крановых механизмов находят применение системы управления крановыми электродвигателями с тиристорным преобразователем напряжения (ТПН).

Система управления преобразователем переменного напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя должна быть замкнутой по скорости и току [1]. Силовая часть ТПН содержит пять пар встречно-параллельно соединенных тиристоров. Последние две пары позволяют осуществить реверс двигателя и динамическое торможение. Магнитное поле вращается в прямом направлении («вперед») при открывании тиристоров VS1…VS6. Порядок открывания вентилей 1-6,3-2,5-4,1-6 и т.д. Для получения поля, вращающегося в обратном направлении («назад»), открывают тиристоры VS5…VS10 в порядке: 5-10,7-6,9-8,5-10 и т.д. В случае динамического торможения в обмотки двигателя подается постоянный ток. Чтобы ток протекал в этом режиме в положительные полупериоды напряжения надо

открывать VS1 и VS4. В отрицательные полупериоды следует открывать тиристоры VS9 и VS8.

ТПН включается в цепь обмотки статора и служит для регулирования напряжения статора.

Использование замкнутых систем автоматического управления, построенных по принципу подчиненного регулирования, позволяет получить управляемые пуско-тормозные режимы и плавное регулирование скорости вращения в широких пределах.

В качестве электропривода для крановых механизмов рекомендован тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением в качестве наиболее рационального для позиционных механизмов, если при повторно-кратковременном режиме работы число включений в час не превышает 150-200, мощность асинхронного двигателя 15-20 кВт.

Исходя из вышесказанного, выбираем для механизмов нашего крана тиристорный электропривод с фазовым управлением.

Такой привод имеет ряд достоинств:

- простота силовых цепей;

- легко осуществляется формирование динамических характеристик с ограничением момента двигателя;

- возможность осуществления динамического торможения подачей постоянного тока в обмотку статора.

Недостатками данного привода являются:

- большие потери энергии в двигатели на пониженных скоростях;

- необходимость использования тахогенератора и замкнутой системы регулирования для получения достаточно жестких характеристик при сравнительно небольшом диапазоне регулирования скорости.

5. ПРЕДВОРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА, ВЫБОР ТИПА ДВИГАТЕЛЯ

Статическая мощность на валу электродвигателя при подъеме груза Pc [6]:

Gгр=gmгр – вес, грузоподъемного устройства;

G=gm – вес, груза;

мех=0.7 – коэффициент полезного действия подъемного механизма.

Двигатель выбираем из условия, что его номинальная мощность будет превышать статическую мощность на валу, т.е. PN>Pc.

П редварительно выбираем двигатель с короткозамкнутым ротором MTKF211-6, у которого PN=7.5 кВт, nN=880 об/мин, IN=19.5 A [5]

Расчет передаточного числа редуктора i:

N=92.11 рад/с – номинальная скорость вращения двигателя;

б=(2.mп.Vп)/Dб=(2.2.0.3)/0.3=4 рад/с - скорость вращения барабана.

И з стандартного ряда принимаем i=22.4. С учетом принятых передаточного числа и номинальной скорости вращения двигателя найдем реальную скорость подъема:

Полученная скорость больше скорости заданной по условию на 0.008 м/с, что не существенно, поэтому примем Vп=0.3 м/с, а, следовательно, пересчета тахограммы не требуется.

П ониженная угловая скорость двигателя пон:

П риведенный к валу двигателя статический момент при подъеме груза Mсп [6]:

Dб=0.3 м – диаметр барабана;

mп=2 – кратность полиспаста.

П риведенный к валу двигателя момент инерции механизма подъема Jмех:

С уммарный момент инерции электропривода J:

6. РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Момент на участке разгона Mр1 [4]:

-ускорение при разгоне.

На участках с установившейся скоростью момент равен моменту статическому. (Му1=Му2= Му3=Мс=70.31 Н.м).

М омент на участке торможения до пониженной скорости Mт1:

-ускорение при торможении.

М омент на участке торможения с пониженной скорости до нуля Mт2:

-ускорение при разгоне.

М омент на участке разгона Mр2:

-ускорение при разгоне.

М омент на участке торможения до пониженной скорости Mт3:

-ускорение при торможении.

Нагрузочная диаграмма представлена на рис.3.

М

Мр1 Мт3

Му1 Му2 Мр2

М с

Мт1 Мт2 Мр2

t

Рис. 3. Нагрузочная диаграмма

7. ПРОВЕРКА ВЫБРАННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ

Регулируемый электропривод в системе ТПН-АД при сравнительно низкой стоимости, относительной простоте, хороших массогабаритных показателях и высокой надежности обладает достаточно широкими техническими возможностями при приемлемых в ряде случаев технико-экономических показателях. Это позволяет применять его в механизмах циклического действия, которые требуют управляемых пускотормозных режимов, кратковременного снижения скорости, точной отработки позиционных перемещений.

Важной задачей при проектировании системы ЭП является обоснованный выбор мощности электродвигателя [2]. Для АД решение задачи осложнено нелинейной зависимостью между моментом двигателя и его током статора, т.е. нельзя использовать метод эквивалентного момента для проверки двигателя по нагреву. Из-за этого используют метод средних потерь, для реализации которого достаточно знание лишь паспортных данных АД, параметров тахограммы ЭП и его нагрузочной диаграммы.

В системах ТПН-АД регулирование скорости связанно с возрастанием скольжения, следовательно и с увеличением потерь, т.к. P2=PэмS. Нагрев двигателя в повторно-кратковременном режиме определяется потерями энергии в машине на участках разгона, торможения и установившейся скорости. При этом необходимо обеспечить нормальное тепловое состояние двигателя, т.е. его работу без перегрева.

И сходное выражение для метода средних потерь в системе ТПН-АД выглядит так [2]:

 Pср – средние потери в двигателе за цикл работы;

гр` - приведенная продолжительность включения графика нагрузки

 PN – номинальные потери двигателя;

N` - приведенная номинальная продолжительность включения.

Для двигателей, нормированных на повторно-кратковременный режим работы:

N - номинальная продолжительность включения;

0 – относительный коэффициент теплоотдачи при неподвижном двигателе;

ПТ – относительный коэффициент теплоотдачи при пуске (торможении) двигателя и при работе на пониженной скорости.

Б ез учета добавочных и механических потерь суммарные потери в АД:

Pм1(Pм2) – потери в меди статора (ротора) (Pм1N=3.I21N.r1 и Pм2N=MN.0.SN);

Pс1(Pс2) – потери в стали статора (ротора).

Потери в меди и стали асинхронной машины могут быть определены, если известны ее параметры, напряжения, приложенные к обмоткам двигателя, и токи. Для облегчения расчетов и анализа необходимо выразить потери в относительных единицах. При этом допустимым является пренебрежение потерями в стали на фоне потерь в меди.

С редние потери:

Wп, Wт – потери энергии в меди статора и ротора при пуске, торможении;

Pу, Pпон – мощность потерь при работе на установившейся полной и пониженной скорости.

При динамическом торможении ток протекает только по двум обмоткам статора. Поэтому для исключения перегрузки отдельных фаз двигателя условие проверки целесообразно рассматривать по отношению к мощности потерь, выделяющихся в одной фазе:

n – количество участков тахограммы;

tj – время работы на j-м участке тахогаммы.

При работе в установившихся режимах энергия потерь может быть определена:

П отери энергии в меди статора и ротора в установившемся двигательном режиме (и режиме торможения противовключением) [2]:

MC – момент статической нагрузки;

Характеристики

Список файлов статьи