Вибір електричного обладнання та схеми управління електричним двигуном

Таблиця 2 – Розподіл номінальної ваги та потужностями за циклами

Цикл	Підйом	Потужність	Опускання	Потужність
1	mвн	41,6	0	41,78
2	0,7mвн	17,8	0,5mвн	0,168
3	0,8mвн	26,1	0,3mвн	11,46
4	mвн	41,6	0,4mвн	5,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Навантажувальна діаграма

 

,    (2.16)

 

 Н·м.

 

Знайдемо момент М2

 

,    (2.17)

 

Піднімання

 Н·м.,

 

 Н·м,

 

 Н·м,

 

Тепер за формулою (3.9) можна знайти Мкш під час підйому

 

 Н·м,

 

 Н·м,

 

 Н·м.

 

Спуск

Знайдемо момент М1

 

 Н·м,

 

Тепер можемо знайти момент М2 що створюється платформою підйомника

 

 Н·м,

 

 Н·м,

 

 Н·м,

 

 Н·м,

 

Тепер можна знайти момент на вісі канатоведучого шківу під час спуску

 

 Н·м,

 

 Н·м,

 

 Н·м,

 

 Н·м.

 

Додатні значення Мкш під час підйому боєприпасів і від’ємні під час спуску відповідають гальмівному режиму двигуна і момент на валу двигуна знаходять за формулою

 

,     (2.18)

 

Від’ємні значення Мкш під час підйому і додатні під час спуску відповідають рушійному режиму двигуна і момент на валу двигуна знаходять за формулою

 

      (2.19)

 

Тоді при підйомі момент на валу двигуна буде дорівнюватись

 Н·м,

 

 Н·м,

 

 Н·м.

 

При спуску момент на валу двигуна буде дорівнювати

 

 

 Н·м,

 Н·м,

  Н·м.

 

Оскільки двигун ще не обраний, його швидкість розрахую за приблизною формулою:

 

,     (2.20)

 

Під час спуску швидкість w0 має від’ємні значення.

Розрахуємо швидкість двигуна під час підйому

 Рад/с,

 

 Рад/с.

 

 Рад/с.

Зробимо теж саме для спуску

 

 Рад/с,

 

 Рад/с,

 

 Рад/с,

 

 Рад/с.

 

Механічна потужність двигуна обчислюється за формулою

 

,     (2.21)

 

де  Р – потужність двигуна.

Обчислимо потужність двигуна під час підйому

 

 кВт,

 кВт,

 

 кВт.

 

Потужність двигуна під час спуску

 

 кВт,

 

 кВт,

 

 кВт,

 

 кВт.

 

Знехтував перехідними процесами при підйомі і опусканні, визначимо час підйому і спуску за наступною формулою

 

,      (2.22)

 

де  Н – висота підйому чи спуску.

 

.

 

Між підйомом і спуском триває розвантаження чи завантаження підйомника, на протязі часу завантаження чи розвантаження tзр, tзр = 60 с.

Тривалість вмикання двигуна

 

;     (2.23)

 

.

 

Номінальна потужність двигуна обирається у відповідності з співвідношенням

 

,     (2.24)

 

де  Рі – потужність, що розвиває двигун під час підйому і спусканні вантажів, вказаних у таблиці 5.2;

 

ПВн – номінальне значення тривалості вмикання двигуна, що обирається.

 

 кВт.

 

За величиною потужності Рн обираю асинхронний двигун наступного типу: А250М6У3 номінальною  потужністю 55 кВт

Структура умовного визначення двигуна:

А - позначення серії;

250 - висота осі обертання, мм;

М - настановний розмір по довжині сердечника;

6 - число полюсів;

У – ознака кліматичного виконання по ГОСТ 15150-69;

3 - категорія розміщення.

Температура навколишнього повітря: - від -45 до +40°С . Ступінь захисту електродвигуна - IР 20 (2 - Захист від проникнення всередину оболонки великої ділянки поверхні людського тіла, наприклад, руки, і твердих тіл розміром > 50 мм., 0 - від проникнення води захист відсутній).

Електродвигуни виготовляються на номінальну напругу 220, 380 і 660В частотою 50гц, зі схемами з'єднання обмотки статора "Трикутник" або "Зірка". Граничні відхилення напруги живлення від -5 до +10%, частоти струму ±2,5%  від номінальних значень. Номінальний режим роботи - S1 (тривалий) по ГОСТ 183-74. Параметри двигуна потужність - 55 кВт; швидкість - 1000 об/хв.

 (R1=0.034,x1’=0.083,x2”=0.13,R2”=0.014,λ=2, SH=0.013, SK=0.095%, jДВ=1,3)

 

 
3. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Механічною характеристикою двигуна називається залежність частоти обертання ротора від моменту навантаження на валу М, тобто п (М). Від її характеру залежить придатність асинхронного двигуна для приводу різних робочих механізмів. Так, для багатьох приладів потрібно, щоб частота обертання двигуна залишалася незмінною або майже незмінного при зміні навантаження.

Тому механічна характеристика двигуна грає істотну роль при виборі приводного двигуна.

Механічні характеристики двигуна можна розрахувати за формулою Клосса, побудувати у чотирьох квадрантах і вказати на них точки усталеного режиму роботи при підйомі і опусканні трьох вказаних вище вантажів.

Номінальна кутова швидкість

 

      (3.1)

 

де Sn – номінальне ковзання двигуна,

 

 Рад/с

 

Номінальний момент

 

,       (3.2)

 

де Рн – потужність двигуна.

 

 Н·м

 

Критичне ковзання беремо за паспортними данними Sk=0.08.

Критичний момент

 

       (3.3)

 

де  l - коефіцієнт кратності.

 

 Н·м

 

Розрахуємо пусковий момент за формулою

 

      (3.4)

 

де  Мп – пусковий момент (mп = 1,2)

 

 Н·м

 

Розраховую механічні характеристики двигуна у першому та четвертому квадрантах за спрощеною формулою Клосса і номінальною кутовою швидкістю.

 

,       (2.5)

де  S – ковзання;

Sк – критичне ковзання (Sк = 0,095)

Таблиця 3 – Приведена таблиця розрахунків

Величина	1	2	3	4	5	6	7	8
S	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08
M	199,4	390,3	550	691,5	796,9	868,2	904,7	953,7
w	103,65	102,6	101,56	100,51	99,47	98,42	97,37	96,32

 

В другому та третьому квадранті за формулою

 

,    (4.6)

 

де  U – напруга мережі.

Таблиця 5 – Приведена таблиця розрахунків

Величина	1	2	3	4	5	6	7	8
S	-0,01	-0,02	-0,03	-0,04	-0,05	-0,06	-0,07	-0,08
M	-199,4	-390,3	-550	-691,5	-796,9	-868,2	-904,7	-953,7
w	105,75	106,79	104,84	108,88	109,94	110,98	112,03	113,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На механічній характеристиці двигуна виділяють основні або характерні крапки:

а) крапка 1 - синхронну швидкість ω0;

б) крапка 2 -  крапка перелому характеристики (для її знаходження необхідно визначити критичне ковзання sк і критичний момент М)к;

в) крапка 3 - крапка пуску ЕД , необхідно відзначити, що пусковий момент Мп визначається з паспортних даних двигуна по спеціальному коефіцієнту kп = Мп / Мн;

г) крапка 4 - крапка номінального режиму роботи.

Якщо необхідна підвищена точність побудови, то для двигунів потужністю до 100 кВт механічні характеристики розраховують по уточненій формулі Клосса.

 

 

 

 

 

 

 

5. Вибір електричного обладнання та схеми управління електричним двигуном  

 

1. Основні елементи електричного обладнання підйомного механізму

 

До складу елементів електричного обладнання окрім елементів загального призначення (контактори, реле, кнопки управління, кінцеві вимикачі і ін.) відносять також спеціальну апаратуру - поверхові перемикачі, перемикачі швидкості, індуктивні датчики, контакти підлоги, дверні контакти, контакти ловця, магнітне відведення і поверхові реле.

Контактори служать для частих включень і відключень електричного силового ланцюга. Управління електромагнітним контактором може проводитися на відстані (дистанційне керування).

Котушки контакторів споживають порівняно невеликий струм і тому можуть включатися і відключатися контактами реле, вимикачів. Головні контакти контакторів, розраховані на перемикання великих струмів, призначені для перемикання електродвигунів.

Залежно від величини струму головних контактів контактори випускаються декількох габаритів (величин). Чим більше величина контактора, тим на більший струм розраховані його головні контакти.

В схемах, яки працюють на постійному струмі, застосовуються контактори постійного струму.

Гальмівні електромагніти. Трифазні гальмівні електромагніти змінного струму типу використовують для приводу механічного гальма лебідок електромеханічних підйомників яки працюють на змінному струмі.

Реле. В електроприводі підйомного механізму застосовують велику кількість реле для управління пуском і гальмуванням двигуна, захисту від перевантаження, відліку заданого часу, контролю напруги і тому подібне

Реле не призначені для перемикання струму в головному ланцюзі і на відміну від контакторів вони не мають могутньої контактної системи.

Основними частинами реле є: магнітна система, котушка і контакти.

Магнітна система реле складається з нерухомого ярма з сердечником і рухомого якоря. На сердечнику закріплена котушка або паралельним (реле напруги), або послідовним (реле струму) включенням в ланцюг. Якір повертається в початкове положення пружиною, натягнення якої регулюється гайкою.

Важливою деталлю реле є прокладка з немагнітного матеріалу - пластина відлипання. Вона запобігає «залипанню» якоря під дією залишкового магнетизму після відключення котушки. Реле має мостові контакти, які можуть бути зібрані в різних поєднаннях.

У деяких випадках з метою створення певної затримки часу на сердечник надягають мідну гільзу. Величина затримки часу (затримка відпадання якоря після відключення котушки) може регулюватися в межах 0,15-0,9 сек і залежить від натягнення пружин (чим сильніше пружина натягнута, тим витримка менша) і від товщини пластини відлипання (чим тонше пластина, тим витримка часу більше). Знімати пластину відлипання ні за яких обставин не можна.

Опори застосовуються для обмеження пускового струму і регулювання швидкості двигуна. Опори виготовляють із спеціальних сплавів з великим питомим опором.

Для того, щоб мати можливість змінювати величину опору, його ділять проміжними виводами на частини - ступені або секції, до яких приєднуються дроти від контакторів прискорення.