В итоге время движения на пониженной скорости

t₁ = 5.455 / 2 = 2,723 с.

V₁=10/60=0.167 – пониженная скорость

V₂=66/60=1.1 – основная скорость

Путь, пройденный на пониженной скорости

м.

1/с. – угловая частота вращения, соответствующая номинальной скорости;

1/с. – угловая частота вращения, соответствующая пониженной скорости;

Время разгона до пониженной скорости при движении против ветра и на уклон

t_1П = J_å(w_КОН – w_НАЧ)/(2М­_Н – М_СП2) = 6,465 (14 – 0) / (2·113.559 – 104,564) = 0,739 с.

Путь, пройденный за время пуска на пониженную скорость

м.

Время выхода на повышенную скорость

t_2П = J_å(w_КОН – w_НАЧ)/(2М­_Н – М_СП2) = 6,465 (92,4 – 14) / (2·113.559 – 104,564) = 4,136с.

Путь, пройденный за время пуска на повышенную скорость

м.

Время торможения до пониженной скорости

t_3П = J_å(w_КОН – w_НАЧ)/(-2М­_Н – М_СП2) =6,465 (14 – 92,4) / (-2·113.559 – 104,564) = 1,528с.

Путь, пройденный за время торможения до пониженной скорости

м.

Время торможения до полной остановки

t_4П = J_å(w_КОН – w_НАЧ)/(-2М­_Н – М_СП2) =6,465 (0 -14) / (-2·113.559 – 104,564) = 0,273с.

Путь, пройденный за время до полной остановки

м.

Путь, пройденный с установившейся скоростью

Время движения с установившейся скоростью при движении против ветра и на уклон

c.

Время разгона до пониженной скорости при движении по ветру и под уклон

t_1С = J_å(w_КОН – w_НАЧ)/(2М­_Н + М_СС2) = 6,465 (14 – 0) / (2·113.559 + 29,941) = 0,352 с.

Путь, пройденный за время пуска на пониженную скорость

м.

Время выхода на повышенную скорость

t_2С = J_å(w_КОН – w_НАЧ)/(2М­_Н + М_СС2) = 6,465 (92,4 – 14) / (2·113.559 + 29,941) =1,972с.

Путь, пройденный за время пуска на повышенную скорость

м.

Время торможения до пониженной скорости

t_3с = J_å(w_КОН – w_НАЧ)/(-2М­_Н + М_СС2) =6,465 (14 – 92,4) / (-2·113.559 + 29,941) = 2,571с.

Путь, пройденный за время торможения до пониженной скорости

м.

Время торможения до полной остановки

t_4С = J_å(w_КОН – w_НАЧ)/(-2М­_Н + М_СС2) =6,465 (0 -14) / (-2·113.559 + 29,941) = 0,459с.

Путь, пройденный до полной остановки

м.

Путь, пройденный с установившейся скоростью

Время движения с установившейся скоростью при движении по ветру и под уклон

с.

Новое время работы:

Новое время цикла:

С учётом полученных данных строим нагрузочную диаграмму двигателя за производственный цикл. Диаграмма представлена на рис.1.4 и 1.5.

Рис.1.4 Нагрузочная диаграмма двигателя

По диаграмме двигателя определим эквивалентный момент:

Следовательно, двигатель подходит по нагреву.

Следовательно, двигатель подходит по перегрузочной способности.

Построения см Приложение 1.

Технико-экономическое обоснование и выбор варианта электропривода

Многообразие применяемых в различных отраслях кранов, отличающихся друг от друга назначением, конструктивным исполнением, эксплуатационными характеристиками, стоимостью, условиями работы и т.д., предоставляет большое количество критериев, по которым производится выбор системы электропривода для крановых механизмов [3]. Наиболее важными из них являются: регулировочные свойства электропривода; массогабаритные, энергетические и экономические показатели; надежность; простота обслуживания и ремонта; условия эксплуатации и т.п., причем уровень важности каждого критерия меняется в зависимости от конкретных условий.

Наиболее широко для привода крановых механизмов используются асинхронные двигатели (свыше 90%) с фазным и короткозамкнутым ротором, в меньшей степени двигатели постоянного тока с последовательным и независимым возбуждением.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором обычно применяют при небольшой мощности и легком режиме работы для крановых механизмов, не требующих регулирования скорости или допускающих ступенчатое регулирование скорости. В последнем случае используются двух или трехскоростные асинхронные двигатели. Большие возможности в отношении регулирования координат кранового электропривода даёт применение асинхронного двигателя с фазным ротором. При этом наиболее широко используется реостатный способ регулирования с добавочными сопротивлениями в роторной цепи, переключение ступеней которых производится либо непосредственно с помощью силовых контроллеров, либо дистанционно с помощью релейно-контакторной аппаратуры и командоконтроллеров. Первая система наиболее проста и дешева, отличается несложностью наладки, но имеет невысокие эксплуатационные характеристики и недостаточный ресурс работы. Электроприводы с силовыми контроллерами предназначены для механизмов небольшой мощности при легком и среднем режиме работы. Комплектные крановые электроприводы с магнитными контроллерами охватывают диапазон номинальных мощностей двигателей от 2 до 180 кВт для механизмов подъема и от 3,5до 100 кВт для механизмов передвижения.

Схема (а) и механические характеристики (б) кранового асинхронного электропривода с реостатным регулированием приведены на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Схема (а) и механические характеристики (б) кранового ЭП с реостатным регулированем

Магнитный контроллер обеспечивает автоматический разгон, реверсирование, торможение и ступенчатое регулирование скорости.

Эта система наиболее проста и дешева, отличается несложностью наладки, но имеет не высокие эксплуатационные характеристики и недостаточный ресурс работы.

Общим же недостатком асинхронных крановых электроприводов с серийными магнитными контроллерами типа ТСА, ТА и др., реализующими обычное реостатное регулирование, является ступенчатое регулирование скорости и невозможность получения устойчивых промежуточных скоростей из-за большой крутизны регулировочных характеристик. В результате при одном и том же положении контроллера в зависимости от величины груза может происходить изменение не только скорости, но и характера движения, например, вместо подъема - спуск груза или наоборот.

При фазовом регулировании в роторную цепь асинхронного двигателя включён трёхфазный мостовой управляемый выпрямитель, к выходу которого подключён добавочный резистор и сглаживающий дроссель . Схема такого электропривода представлена на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Принципиальная схема регулирования скорости АД при фазовом регулировании в роторной цепи

В роторную цепь также включены блок согласующих трансформаторов TV и блок управления СУ. Регулирование скорости осуществляется за счёт изменения угла отпирания тиристоров. При этом изменяется фаза протекания тока ротора и его действующее значение, а, следовательно, и величина момента, развиваемая двигателем. При минимальном угле управления и работа происходит на характеристике, близкой к естественной. При минимальном угле управления и изменении , получается семейство реостатных характеристик.

При пуске применяется для ограничения тока ротора. С увеличением угла управления семейство механических характеристик располагается между осью скоростей и характеристикой при минимальном угле управления.

На рис.1.8. приведена принципиальная схема и механические характеристики асинхронного электропривода с импульсно-ключевым регулированием.

Рис. 1.8. Схема (а) и механические характеристики (б) кранового асинхронного ЭП с импульсно-ключевым регулированием

Особенностью импульсно ключевого регулирования асинхронным двигателем (АД) является регулирование среднего значения выпрямленного тока ротора, а, следовательно, и момента двигателя в функции скольжения как за счёт запаздывания отпирания тиристоров по отношению к точке равенства фазных ЭДС ротора, аналогично фазовому управлению, так и за счет бестоковых пауз, когда все тиристоры оказываются запертыми.

В электроприводах с импульсно-ключевым регулированием формирование пуско-тормозных режимов происходит, как и при обычном реостатном регулировании за счет ступенчатого переключения добавочных сопротивлений в роторной цепи, а сам принцип импульсно-ключевого регулирования используется лишь для получения жестких статических характеристик пониженной скорости, располагаемых между двумя реостатными характеристиками. Естественно, такой электропривод не может реализовать в полной мере оптимальные законы управления краном и не может обеспечить его максимальную производительность.

Для реализации оптимальных законов управления необходим полностью управляемый электропривод с регулированием всех его координат (тока, момента, скорости, ускорения и т.д.) в широком диапазоне. Такой электропривод получается при реализации принудительного запирания тиристоров импульсного регулятора в роторной цепи. При этом тиристоры регулятора могут, как и в рассмотренных выше схемах, включаться в катодную или анодную группу роторного выпрямителя, либо в цепь выпрямленного тока ротора при неуправляемом трехфазном мостовом выпрямителе.

Вариант кранового электропривода для механизма передвижения с тиристорным реверсом в статорной цепи и транзисторным коммутатором в цепи выпрямленного тока ротора представлен на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Схема и механические характеристики асинхронного ЭП с импульсным регулированием в цепи выпрямленного тока ротора

Статорные обмотки двигателей M1 и М2, соединенные параллельно друг другу, подключаются к сети двухполюсными контакторами направления движения «Вперед» КМВ и «Назад» КМН, механически и электрически сблокированными друг с другом, и двумя контактами трехполюсного контактора КМ, механически и электрически сблокированного с контактором динамического торможения КМД.

В роторные цепи двигателей M1 и M2 включены неуправляемые трехфазные мостовые выпрямители (UZ1 и UZ2), выходы которых соединены параллельно и замкнуты на общий добавочный резистор R3 и активно-емкостную цепь из конденсатора C1 и резисторов R1 и R2, шунтируемую IGBT транзистором. При разомкнутых контактах КМУ регулирование тока и момента двигателей осуществляется путем изменения добавочного сопротивления в общей цепи выпрямленного тока роторов в пределах от R3 до бесконечности при изменении скважности работы коммутатора соответственно от единицы до нуля. Расширение области регулирования в зону больших значений моментов и токов достигается замыканием контактов КMУ, шунтирующих резистор R3 и активно-емкостную цепь из конденсатора С1 и резистора R2. При этом добавочное сопротивление в цепи выпрямленного тока роторов может изменяться за счет регулирования скважности коммутатора в пределах от R1 практически до нуля.

В режиме динамического торможения с самовозбуждением контакты КМВ, КМН и КМ разомкнуты, а контакты КМД замкнуты, и выпрямленный ток ротора замыкается через общую статорную цепь, обеспечивая силовое подмагничивание двигателей со стороны ротора.

Для выделения сигналов обратных связей по напряжению на выходе выпрямителей u u, суммарному выпрямленному току роторов u iSивыпрямленному току ротора ведущего двигателя u i1в схеме предусмотрены потенциометр RP и шунты RS1 и RS2.

Таким образом, применение полупроводниковых устройств, включаемых в роторную цепь асинхронного двигателя, позволяет сравнительно несложным путем улучшать регулировочные свойства кранового асинхронного электропривода вплоть до получения полностью управляемого электропривода с регулированием координат в широком диапазоне, что удовлетворяет самым высоким требованиям, предъявляемым к современному крановому электроприводу.

Выводы: В данной главе дана общая характеристика козлового крана и режима его работы, сформулированы требования к механизму перемещения крана, произведен расчет мощности и выбор электродвигателя, проведена проверка по условиям нагрева и допустимой перегрузке. Был произведен обзор систем электропривода и выбран рабочий вариант

Дата добавления: 2015-08-18