Расчет электропривода мостового крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта РФ

ФГОУ ГМА имени адмирала С.О. Макарова

Кафедра электродвижения и автоматики судов

Курсовая работа

по основам судового электропривода

на тему: «Расчет электропривода мостового крана»

Вариант №18

Выполнил: курсант 332 группы

Сорокин А.Ю.

Проверил: профессор

Ягодкин В.Я.

Санкт - Петербург,

2008

Задание

Спроектировать электропривод мостового крана заданной грузоподъемности имеющего три механизма передвижения крана, тележки и подъемной лебедки.

Использовать для механизма передвижения крана (моста) электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, для тележки - асинхронный двигатель с фазным ротором.

Выбрать для механизма подъемной лебедки двигатель постоянного тока последовательного возбуждения.

Содержание курсовой работы

Определить мощность, момент и частоту вращения электродвигателей механизмов передвижения и подъема груза. Выбрать двигатели по каталогу.

Для электродвигателей механизмов передвижения:

а) Рассчитать величину сопротивления пусковых и тормозных резисторов;

б) Построить естественные и искусственные механические характеристики при работе двигателя с различными сопротивлениями ступеней пусковых резисторов в цепи якоря (ротора);

в) Построить механические характеристики в режиме динамического торможения.

Электропривод подъемной лебедки должен обеспечить четыре ступени регулирования скорости при работе на подъеме и четыре ступени при работе на спуск.

Рассчитать и построить механические характеристики и определить скорости подъема и спуска груза на всех ступенях работы двигателя.

Определить продолжительность переходных режимов и построить кривые изменения и для пуска и торможения электродвигателя механизма передвижения крана.

Для механизма передвижения крана построить нагрузочную диаграмму и проверить электродвигатель на нагрев.

Составить схемы управления двигателей передвижения крана и тележки. Выбрать по каталогам необходимую аппаратуру.

Для выполнения курсовой работы задаются следующие величины:

- вес мостового крана (с тележкой)

- вес тележки

- вес груза (грузоподъемность)

- вес грузозахватывающего устройства

- скорость движения крана

- скорость движения тележки

- скорость подъема груза

- радиус колеса крана и тележки

- радиус шейки оси колеса

- диаметр барабана подъемной лебедки

- момент инерции барабана

- номинальный КПД механизмов передвижения

- номинальный КПД механизма подъема

- передаточное отношение редуктора передвижения крана

- передаточное отношение редуктора передвижения тележки

- передаточное отношение редуктора грузоподъемной лебедки

- передаточное отношение полиспата

- путь, проходимый краном

- путь, проходимый тележкой

- высота подъема (спуска) груза

- время стоянки крана при разгрузке

- время стоянки крана при погрузке

I. Определение мощности и выбор электродвигателя

1. Механизм передвижения

Мощность электродвигателя передвижения моста и тележки определяется по нагрузке в статическом режиме работы.

Для этого необходимо определить мощность и приведенный к валу статический момент.

Где - коэффициент трения в опорах ходовых колес;

- коэффициент трения качения ходовых колес;

- коэффициент, учитывающий трение колес о рельсы возникающее вследствие возможного перекоса конструкции моста или тележки. (Данные коэффициенты берутся из таблиц №1,2,3 соответственно)

Для мостового крана:

С учетом коэффициента запаса имеем

Угловая скорость двигателя:



Частота вращения:

По расчетам мощности и частоты вращения выбираем по каталогу с ПВ = 40% двигатель постоянного тока независимого возбуждения Д31 (тихоходное исполнение) со следующими параметрами:

Пересчитываем передаточное отношение редуктора механизма передвижения:

Определяем приведенный к валу момент сопротивления:

2. Механизм передвижения тележки

Выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором МТМ112-6

Определяем новые

3. Грузоподъемный механизм

Угловая скорость двигателя:

Частота вращения:

Выбираем двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Д808 ПВ=40%:

Пересчитываем

II. Расчет пусковых, тормозных, регулировочных резисторов и построение механических характеристик

1. Двигатель независимого возбуждения

а) Пусковые резисторы:

, и , (координаты двух точек, необходимых для построения ЕМХ - график-прямая)

Где (если в каталоге не указано сопротивление якоря, то его ориентировочно определяют, приняв, что половина всех потерь в двигателе при номинальной нагрузке связана с потерями в меди якоря)

При ;

Рассчитаем сопротивление пускового реостата. Для этого задаемся величиной максимального пускового момента:

и величиной момента переключения

где

сопротивление всех ступеней реостата;

Число ступеней реостата:

Величины сопротивлений ступеней пускового реостата определяются из пусковой диаграммы (рис.№1):

б) Тормозные резисторы

При динамическом торможении

Считаем, что ,



При торможении противовключением

или

Пусковая диаграмма двигателя независимого возбуждения (см. рис.№1).

2. Асинхронный двигатель с фазным ротором

а) Расчет ЕМХ:

Максимальный критический момент:

Определяем сопротивление пусковых резисторов и строим ИМХ при включенном в цепь ротора (табл. 2).

Зададимся и

Таблица 4. (EMХ см.рис.№2)

	1	0.9	0.8	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3	0.2	0.1
	70,454	74,309	78,412	82,682	86,923	90.711	93,149	93,38	84,137	59,602

Таблица 5.(ИМХ см. рис.№3)

	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
Msи1	92,918	92,23	91,10	89,38	86,84	83,13	77,72	75,27	57,26	36,94
Msи2	90,82	92,08	92,99	93,36	92,9	91,16	87,40	85,40	67,62	44,51

1. Пусковая диаграмма асинхронного двигателя (см. Рис.№2) 2.Естественная и искусственные механические характеристики асинхронного двигателя (см. рис№3).

б) Динамическое торможение.

- фазный ток х.х. двигателя.

-номинальное фазное напряжение двигателя;

;

Схема замещения при динамическом торможении:

Скольжение в режиме динамического торможения

(32)

(31)

(29)

;

При Iэкв и r2? ,задаваясь Iµ. можно найти по кривым (см. рис.№4) значения Iµ и xµ .По формуле №32 находится s', далее из выражения №29 - ток I2' и по формуле №31 - момент М'. Расчет механической характеристики ведется при Iэкв=3I0 и r2p=0.2rpн*. Задаемся током намагничивания Iµ=(0.6;0.5;0.4;0.3;0.2;0.1;0,05) Iэкв

Таблица №6

	13,05	15,225	8,7	6,525	4,35	2,175	1,0875
	1,8	2,1	1,2	0,9	0,6	0,3	0,15
	0,6	0,5	0.85	1,5	1,3	1,5	1,6
	0,315	0,2	0,386	0,307	0,545	0,969	1,8
	16,77	14,866	19,418	20,438	20,945	21,318	21,418
	326,84	282,098	357,739	498,696	294,543	171,627	89,193
	31,4	26,2	44,551	78,619	68,136	78,619	83,860
	19,841	18,064	24,302	19,314	34,341	61,055	118,593

3. Двигатель последовательного возбуждения

Номинальное сопротивление двигателя:

Пользуясь формулами: , , и графиками построим ЕМХ.

Схема двигателя последовательного возбуждения:

Таблица №7 (Данные, приведенные в таблице, определяются по универсальным характеристикам двигателей последовательного возбуждения см. рис.№6) ЕМХ

	1.75	1.3	1.1	1	0.95	0.8	0.75	0.7
	98,96	73,51	62,2	56,55	53,72	45,24	42,4	39,58
	172	256	344	430	516	688	774	860
	0.4	0.6	0.8	1	1.2	1.6	1.8	2
	0,3	0,5	0,75	1	1,3	1,9	2,2	2,55
	450,94	751,57	1127	1503	1954	2856	3307	3833

Задаваясь значениями, находим:

Подъем груза. 1 Ступень

Применяем схему с шунтированным якорем

Используя формулы:

2 ступень: Двигатель работает по нормальной схеме

3 ступень: Двигатель работает по нормальной схеме

4. ступень: Выход на ЕМХ.

Произведем расчеты искусственной характеристики подъема:

Таблица №8

	-129	0	129	258	430	645	860
	418,07	467,1	516,12	565,14	630,51	712,22	793,93
				80	63,5	55,8	50

Спуск груза. На всех ступенях двигатель работает по следующей схеме:

;

;

; ;

; .

1 ступень:

Таблица №9

30	15,36	455,24	0,96	22,3	235,6	-6,66	-7,09	18,8
130	66,56	554,27	1,05	89	289,7	-19,39	-18,46	84
230	117,76	653,31	1,1	144,7	334,6	-30,08	-27,35	143
330	168,96	752,34	1,16	222,6	397,7	-44,93	-38,08	236
430	220,16	851,37	1,2	278,3	442,6	-55,63	-46,36	300

2 ступень

Таблица №10

30	15,36	455,24	0,94	29,6	235,6	-14	-14,9	18,8
130	66,56	554,27	1,05	118,3	289,7	-48,7	-46,4	84
230	117,76	653,31	1,1	192,3	334,6	-77,7	-70,6	143
330	168,96	752,34	1,18	295,8	397,7	-118,1	-100,1	236
430	220,16	851,37	1,2	369,8	442,6	-147,1	-122,6	300

3 ступень:

Таблица №11

30	15,36	172,6	0,8	22,3	157,1	-92,5	-115,6	16
130	66,56	112,2	0,88	89	193,1	-145,2	-165	70,4
230	117,76	245,1	0,96	144,7	223,1	-189,2	-197,1	124,8
330	168,96	291,3	1	222,6	265,1	-250,7	-250,7	200
430	220,16	324,3	1,03	278,3	295,1	-294,7	-286,1	257,5

4 ступень:

Таблица №12

30	0	114.2			0
130	0	114.2			0
230	0	114.2			0
330	0	114.2			0
430	0	114.2			0

Электромеханические характеристики двигателя на подъем и спуск на различных ступенях работы двигателя (см. рис.№9)

III. Переходные режимы электроприводов, построение нагрузочной диаграммы и проверка двигателя на нагрев

При исследовании переходных процессов учитываем лишь влияние механической инерции, влияние электромагнитной инерции не учитываем, т.е. считаем, что .

,

где приведенный момент инерции.

Расчет ведется для двух режимов работы крана: с грузом и без груза.

Где - масса механизма крана

- масса двигателя

- масса груза

В дальнейшем индекс 1 - для режима с грузом

2 - для режима без груза

Где коэффициент, учитывающий влияние инерционности редуктора.

Определим механическую постоянную времени при полностью введенном пусковом реостате:

,

где

Механическую постоянную при выведенной 1-ой ступени:

, где

Механическую постоянную при выведенной 2-ой ступени:

, где

электродвигатель груз резистор кран

Время работы двигателя на каждой ступени.

1 ступень:

2 ступень:

ЕМХ:

Механическая постоянная времени при динамическом торможении:



Время динамического торможения:

Путь, проходимый краном при пуске:

Путь, проходимый краном при торможении:

Время работы в установившемся режиме:



Эквивалентная продолжительность включения двигателя

где - коэффициенты, учитывающие

ухудшение условий, охлаждения, соответственно, при пуске, остановке или торможении.

Величина эквивалентного момента в этом случае:

Пересчет на стандартную продолжительность включения предварительного выбранного двигателя:



, следовательно, двигатель выбран правильно.

Размещено на Allbest.ru