Электропривод вращающегося распределителя доменной печи - Курсовая работа

Автоматизированным электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. Распределитель может повернуть загрузочное устройство вокруг вертикальной оси домны на любой угол, кратный 600.В начале цикла работы распределитель находится в положении, соответствующим 00.Здесь он заполняется шихтой с помощью скипа. Обеспечение точного останова распределителя при подходе к станциям осуществляется переводом его на пониженную скорость. После этого определяем расчетную мощность: , (3.4) где коэффициент (1,1?1,3) учитывает дополнительный нагрев двигателя за время переходных процессов, который не учтен при предварительном выборе мощности двигателя. На втором этапе пуска при загруженном распределителе: На втором этапе пуска при разгруженном распределителе: На третьем этапе пуска при загруженном распределителе: На третьем этапе пуска при разгруженном распределителе: На первом этапе торможения при загруженном распределителе: На первом этапе торможения при разгруженном распределителе: На втором этапе торможения при загруженном распределителе: На втором этапе торможения при разгруженном распределителе: На третьем этапе торможения при загруженном распределителе: На третьем этапе торможения при разгруженном распределителе: Пути, пройденные с пониженной скоростью, учитывая, что продолжительность движения на пониженной скорости 1 с.: Lпон.з=15,07 рад, Lпон.п=19,55 рад.

Автоматизация и электрификация всех отраслей народного хозяйства приводит к облегчению труда рабочих. Примерами простейшего привода является ручной привод, конный привод (где усилия человека заменены тяговой силой животных). На смену им пришел механический привод от ветряного двигателя, от водяного колеса и турбины, паровой машины, двигателя внутреннего сгорания и от электрического двигателя, который постепенно занял главенствующее место.

Автоматизированным электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. В электроприводе основным элементом, непосредственно преобразующим электрическую энергию в механическую, является электрический двигатель, который чаще всего управляется при помощи соответствующих преобразовательных и управляющих устройств с целью формирования статических и динамических характеристик электропривода, отвечающих требованиям производственного механизма.

Разнообразные электроприводы с точки зрения способов распределения механической энергии можно разделить на три основных типа: групповой электропривод; индивидуальный и взаимосвязанный (многодвигательный).

По степени управляемости электропривод может быть: нерегулируемый, регулируемый, программно-управляемый, следящий, адаптивный.

Можно классифицировать электроприводы и по роду передаточного устройства. В этом смысле электропривод бывает: редукторный, безредукторный.

По уровню автоматизации можно различать: - неавтоматизированный электропривод, в котором управление ручное; в настоящее время такой привод встречается редко, преимущественно в установках малой мощности бытовой и медицинской техники и т.п.;

- автоматизированный электропривод, управляемый автоматическим регулированием параметров;

- автоматический электропривод, в котором управляющее воздействие вырабатывается автоматическим устройством без участия оператора.

Два последних типа электропривода находят применение в подавляющем большинстве случаев.

Наконец, по роду тока применяются электроприводы постоянного и переменного тока.

Задачей курсового проекта является разработка автоматизированного электропривода стола продольно-строгального станка, работающего по системе тиристорный преобразователь напряжения - двигатель постоянного тока (ТП-ДПТ).

1. Технологическое описание механизма электропривод двигатель мощность управление

Вращающийся распределитель доменной печи служит для равномерной загрузки материалов в печь. Равномерная загрузка печи обеспечивается поворотом загрузочного устройства и высыпанием шихты на различные участки пода печи. Распределитель может повернуть загрузочное устройство вокруг вертикальной оси домны на любой угол, кратный 600.В начале цикла работы распределитель находится в положении, соответствующим 00.Здесь он заполняется шихтой с помощью скипа. После этого он поворачивается и на одной станции разгрузки разгружается. Вернувшись потом в положение 00, распределитель вновь загружается и движется к новой станции. Обеспечение точного останова распределителя при подходе к станциям осуществляется переводом его на пониженную скорость.

По условиям технологического процесса продолжительность поворотов и порядок движений к станциям определяется по таблице 1.1

Таблица 1.1

Параметры Единица измерения Номер станции разгрузки

1 2 3 4 5

Угловая координата станции разгрузки град 60 120 180 240 300

Время поворота от нулевой станции до станции разгрузки с 4-5 9-10 12-15 9-10 4-5

1-зубчатый венец;

2-распределитель;

3-конусный затвор;

4,5 - шестерни;

6-электродвигатель;

7-муфта;

8-опорные ролик

Рисунок 1.1 Электропривод распределения доменной печи

2. Расчет усилий в механизме возникающих при различных режимах работы

Выбор мощности двигателя основан на расчете усилий.

Определяем усилие, необходимое для вращения распределителя: , (2.1) где m - вращающаяся масса, кг;

m - коэффициент трения в роликах, на которых вращается распределитель.

Для разгруженного распределителя: Н;

для загруженного распределителя: Н.

Определяем вращающийся момент: , (2.2) где Rзк - радиус зубчатого колеса, м.

Для разгруженного распределителя: Н·м;

для загруженного распределителя: Н·м.

Угловая скорость механизма поворота распределителя определяется как: , (2.3) где j - угол поворота, рад;

t - время поворота на заданный угол, с. рад/с.

Для остальных углов угловая скорость механизма будет такая же, как и для угла 600.

Мощность, необходимая для вращения распределителя, определяется как: ; (2.4) для разгруженного распределителя: Вт;

для загруженного распределителя: Вт.

Определяем статическую мощность на валу двигателя: , (2.5) где hпер - КПД передачи, зависящий от загрузки механизма.

Для разгруженного распределителя: Вт;

для загруженного распределителя: Вт.

Определяем номинальную скорость электродвигателя: , (2.6) где i - передаточное число кинематической цепи.

Определяем статические моменты двигателя: , (2.7)

Для разгруженного распределителя: Н·м;

для загруженного распределителя: Н·м.

3. Построение нагрузочной диаграммы механизма и предварительный выбор мощности двигателя

По результатам расчетов строим нагрузочную диаграмму M=f(t).

По нагрузочной диаграмме (рис. 3.1) определяем фактическую ПВФ%, то есть фактическую продолжительность включения:

, (3.1) где тр1, тр2, … - времена работы, с;

to1, to2, … - времена пауз, с;

Тцикла - время цикла, с.

.

Так как ПВФ>60%, то режим работы двигателя длительный.

Определяем эквивалентный момент Мэ: , (3.2)

Из стандартного ряда принимаем ПВ = 100%.

Пересчитываем Мэ, соответствующий ПВФ на момент Мст, который будет соответствовать выбранному стандартному ПВСТ: ; (3.3)

.

После этого определяем расчетную мощность: , (3.4) где коэффициент (1,1?1,3) учитывает дополнительный нагрев двигателя за время переходных процессов, который не учтен при предварительном выборе мощности двигателя.

.

По каталогу, в соответствии с принятым ПВСТ выбирем двигатель так, чтобы Рн ? Ррасч.

Тип Д 31;

Р=7 КВТ;

Uн=220 В;

nн=1440 об/мин;

Rя Rд.п =0,194 Ом;

Rпар=120 Ом;

J=1,2 кг?м2;

Іня=38 А;

Ін=1,45 А.

Так как электродвигателей с необходимой частотой вращения нет, то: пересчитываем угловую скорость двигателя: (3.5)

Передаточное отношение редуктора: (3.6)

Статические моменты для выбранного двигателя: Для разгруженного распределителя: (3.7) для загруженного распределителя: (3.8)

4. Построение уточненной нагрузочной диаграммы и проверка выбранного двигателя

При предварительном выборе мощности не были учтены периоды пуска, торможения, работа на пониженной скорости. Дополнительный нагрев двигателя в эти периоды учитывался увеличением расчетной мощности с помощью коэффициента (1,1 ? 1,3). На этом этапе расчета строим уточненную диаграмму и проверяем, достаточно ли мощности выбранного двигателя.

Поскольку предусмотрена и пониженная скорость, которая обеспечивает необходимую точность остановки, то этот период тоже необходимо ввести в диаграмму.

Принимаем пусковой момент Мп=2Мн, а тормозной момент - Мт=Мп.

Номинальный момент двигателя: . (4.1)

Пусковой момент и тормозной: . (4.2)

Определяем момент инерции, приведенный к валу двигателя: , (4.3) где Jдв - момент инерции двигателя, . Jдв=1,2 ;

0,2Jдв - момент инерции элементов редуктора, ;

Jmex - момент инерции механизма, ;

- передаточное число редуктора.

Для разгруженного распределителя: ;

для загруженного распределителя: .

Определяем длительность переходных процессов.

Время пуска: ; (4.4) для разгруженного распределителя: ;

для загруженного распределителя: .

Время снижения скорости: ; (4.5) для разгруженного распределителя: , для загруженного распределителя: , где принимаем предварительно = .

Время торможения с пониженной скорости до остановки: ; (4.6) для разгруженного распределителя: ;

для загруженного распределителя: .

Определяем ускорения.

Пуск: ; (4.7)

. (4.8)

Торможение: ; (4.9)

. (4.10)

Определяем пути, которые проходит привод.

При пуске: ; (4.11)

. (4.12)

При торможении до пониженной скорости: ; (4.13)

. (4.14)

При торможении до остановки: ; (4.15)

. (4.16)

На пониженной скорости: , (4.17) где - время движения привода на пониженной скорости, с.

Определяем пути, пройденные приводом с номинальной скоростью.

Приводим углы поворота распределителя к валу двигателя: ; (4.18)

; (4.19)

. (4.20)

Тогда пройденные пути с номинальной скоростью: при : (4.21)

при :

при :

Определяем время работы электродвигателя с номинальной скоростью для каждого случая: при : ; (4.22)

;

при : ;

;

при : ;

.

Уточненную нагрузочную диаграмму приводим на рисунке 4.1.

По полученным значениям времени уточняем значение времени цикла: ;

;

;

;

;

.

Тогда время цикла: .

После уточнения нагрузочной диаграммы вновь определяем ПВФ с учетом времен пуска, торможения и понижения скорости. Продолжительность пауз остается прежними.

(4.23)

Оставляем принятое ПВ=100%.

Уточняем эквивалентный момент при ПВ=100%:

Пересчитываем Мэ, соответствующий ПВФ на момент Мст, который будет соответствовать выбранному стандартному ПВСТ: ; (4.24)

.

Определяем расчетную мощность двигателя: . (4.25)

Так как Ррасч=6623,6 Вт<Рн=7000 Вт, то двигатель выбран верно.

5. Расчет недостающих параметров выбранного двигателя и построение его статических характеристик

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения питается от тиристорного выпрямителя, и все режимы обеспечиваются изменением напряжения, подаваемого на двигатель. Для построения статических характеристик используются следующие формулы: - электромеханическая; (5.1)

-механическая; (5.2) где - номинальное напряжение, В;

-суммарное сопротивление якорной цепи при 75°С.

Если сопротивление задано при другой температуре, то пересчет производится по формуле: , (5.3) где Т - температура при которой задана сопротивление якорной цепи.

(5.4) где -конструктивный коэффициент двигателя;

-магнитный поток;

-номинальное напряжение двигателя;

- падение напряжения на щетках (2-2,5) В;

-номинальная скорость двигателя, А;

- номинальный ток якоря двигателя, А.

Так как выше приведенные характеристики изменяются по линейным законам, то их можно строить по двум точкам.

1 точка: 2 точка:

Искусственная электромеханическая характеристика получается при снижении напряжения на двигателе, поэтому для получения пониженной скорости необходимо найти величину напряжения, обеспечивающую скорость заданную при данной нагрузке по следующей формуле: . (5.5)

Искусственная характеристика также строится по двум точкам. Скорость холостого хода определяется как:

, (5.6) а значение скорости при номинальной нагрузке определяется;

(5.7)

Расчеты произведем с использованием программы EXEL, результаты сведем в таблицу 2.

Таблица 2. Данные для построения статических характеристик

Uпон, В , рад/с , рад/с

223,23 157,87 154,7

31,456 22,24 19,07

Из полученных характеристик определяем частоты вращения распределителя при Мс.з и Мс.п. Таким образом: , , , .

Рис. 5.1 Механические характеристики двигателя .

6. Расчет переходных процессов w, М = f(t) в электроприводе за цикл работы

Общие формулы при переходных режимах в двигателе: , (6.1)

, (6.2) где w0нач - скорость холостого хода характеристики, с которой начинается переходный процесс при t = 0;

Dw0 = Мс / b - падение скорости на характеристике при нагрузке величиной Мс;

Тм = Jприв ? Dw / DM = Jприв / b - электромеханическая постоянная времени;

Jприв - приведенный момент инерции;

wнач - начальная скорость (при t = 0);

Мнач - начальный момент (при t = 0);

Мс - статический момент нагрузки;

b = DM / Dw - жесткость механической характеристики;

e0 - угловое ускорение, которое задается условием или вычисляется из уточненной нагрузочной диаграммы.

Расчет переходных процессов при пуске

Определяем жесткость механической характеристики: .

Угловые ускорения при загруженном и пустом распределителе: ; (6.3)

;

;

Определяем электромеханическую постоянную времени: с. с.

Начальные условия: I=0; w=0; М=0.

Переходный процесс при пуске состоит из трех участков: а) На первом участке двигатель неподвижен w = 0, происходит нарастание момента (тока) двигателя М до величины, пока он не сравняется с Мс.

Начало движения задерживается на время тз: ; (6.4)

;

.

Момент нарастает по линейному закону: , (6.5) где t изменяется от нуля, до времени задержки тз. б) На втором участке происходит разгон от точки тз (w = 0; М = Мс1) и выход на естественную характеристику до точки t0 (w = w1). Этот участок описывается уравнениями: ; (6.6)

. (6.7)

Поэтому необходимо в процессе расчета следить за значениями w и М. И прекратить расчет, как только траектория движения выйдет на естественную характеристику. Данные по расчетам заносим в таблицу.

Таблица 6.1 Второй этап пуска для загруженного распределителя ?= 0 М= 60,8 ?= 0,733407 М= 86,50488 ?= 2,565961 М= 102,8978 ?= 5,099478 М= 113,3521 ?= 8,080024 М= 120,0192 ?= 11,34566 М= 124,271 ?= 14,7931 М= 126,9826 ?= 18,35648 М= 128,7118 ?= 21,99381 М= 129,8146 ?= 25,6783 М= 130,5179 ?= 29,39286 М= 130,9664 ?= 33,1266 М= 131,2525 ?= 36,87257 М= 131,4349 ?= 40,62634 М= 131,5512 ?= 44,38508 М= 131,6254 ?= 48,14699 М= 131,6727 ?= 51,91093 М= 131,7029 ?= 55,67616 М= 131,7221 ?= 59,44221 М= 131,7344 ?= 63,20879 М= 131,7422 ?= 66,9757 М= 131,7472 ?= 70,74282 М= 131,7504 ?= 74,51008 М= 131,7524 ?= 78,27743 М= 131,7537 ?= 82,04483 М= 131,7545 ?= 85,81227 М= 131,7551 ?= 89,57973 М= 131,7554 ?= 93,34721 М= 131,7556 ?= 97,11469 М= 131,7558 ?= 100,8822 М= 131,7558 ?= 104,6497 М= 131,7559 ?= 108,4172 М= 131,7559 ?= 112,1847 М= 131,756 ?= 115,9522 М= 131,756 ?= 119,7197 М= 131,756 ?= 123,4872 М= 131,756 ?= 127,2547 М= 131,756 ?= 131,0222 М= 131,756 ?= 134,7897 М= 131,756 ?= 138,5572 М= 131,756 ?= 142,3247 М= 131,756

Таблица 6.2 Второй этап пуска для загруженного распределителя в обратную сторону ?= 0 М= -60,8 ?= -0,73341 М= -86,5049 ?= -2,56596 М= -102,898 ?= -5,09948 М= -113,352 ?= -8,08002 М= -120,019 ?= -11,3457 М= -124,271 ?= -14,7931 М= -126,983 ?= -18,3565 М= -128,712 ?= -21,9938 М= -129,815 ?= -25,6783 М= -130,518 ?= -29,3929 М= -130,966 ?= -33,1266 М= -131,252 ?= -36,8726 М= -131,435 ?= -40,6263 М= -131,551 ?= -44,3851 М= -131,625 ?= -48,147 М= -131,673 ?= -51,9109 М= -131,703 ?= -55,6762 М= -131,722 ?= -59,4422 М= -131,734 ?= -63,2088 М= -131,742 ?= -66,9757 М= -131,747 ?= -70,7428 М= -131,75 ?= -74,5101 М= -131,752 ?= -78,2774 М= -131,754 ?= -82,0448 М= -131,755 ?= -85,8123 М= -131,755 ?= -89,5797 М= -131,755 ?= -93,3472 М= -131,756 ?= -97,1147 М= -131,756 ?= -100,882 М= -131,756 ?= -104,65 М= -131,756 ?= -108,417 М= -131,756 ?= -112,185 М= -131,756 ?= -115,952 М= -131,756 ?= -119,72 М= -131,756 ?= -123,487 М= -131,756 ?= -127,255 М= -131,756 ?= -131,022 М= -131,756 ?= -134,79 М= -131,756 ?= -138,557 М= -131,756 ?= -142,325 М= -131,756

Таблица 6.3 Второй этап пуска для разгруженного распределителя ?= 0 М= 22,8 ?= 0,783707 М= 49,02874 ?= 2,727712 М= 65,42742 ?= 5,397156 М= 75,68017 ?= 8,520157 М= 82,09038 ?= 11,92673 М= 86,09816 ?= 15,5106 М= 88,60389 ?= 19,20531 М= 90,17052 ?= 22,96933 М= 91,15 ?= 26,77668 М= 91,7624 ?= 30,61112 М= 92,14528 ?= 34,4625 М= 92,38466 ?= 38,32447 М= 92,53432 ?= 42,19306 М= 92,6279 ?= 46,06579 М= 92,6864 ?= 49,9411 М= 92,72298 ?= 53,81804 М= 92,74585 ?= 57,69598 М= 92,76015 ?= 61,57456 М= 92,76909 ?= 65,45354 М= 92,77468 ?= 69,33276 М= 92,77817 ?= 73,21213 М= 92,78036 ?= 77,09161 М= 92,78172 ?= 80,97114 М= 92,78258 ?= 84,85071 М= 92,78311 ?= 88,73031 М= 92,78344 ?= 92,60991 М= 92,78365 ?= 96,48953 М= 92,78378 ?= 100,3692 М= 92,78386 ?= 104,2488 М= 92,78391 ?= 108,1284 М= 92,78395 ?= 112,008 М= 92,78397 ?= 115,8877 М= 92,78398 ?= 119,7673 М= 92,78399 ?= 123,6469 М= 92,78399 ?= 127,5266 М= 92,78399 ?= 131,4062 М= 92,784 ?= 135,2858 М= 92,784 ?= 139,1655 М= 92,784 ?= 143,0451 М= 92,784 ?= 146,9247 М= 92,784

Таблица 6.4 Второй этап пуска для разгруженного распределителя в обратную сторону ?= 0 М= -22,8 ?= -0,78371 М= -49,0287 ?= -2,72771 М= -65,4274 ?= -5,39716 М= -75,6802 ?= -8,52016 М= -82,0904 ?= -11,9267 М= -86,0982 ?= -15,5106 М= -88,6039 ?= -19,2053 М= -90,1705 ?= -22,9693 М= -91,15 ?= -26,7767 М= -91,7624 ?= -30,6111 М= -92,1453 ?= -34,4625 М= -92,3847 ?= -38,3245 М= -92,5343 ?= -42,1931 М= -92,6279 ?= -46,0658 М= -92,6864 ?= -49,9411 М= -92,723 ?= -53,818 М= -92,7458 ?= -57,696 М= -92,7601 ?= -61,5746 М= -92,7691 ?= -65,4535 М= -92,7747 ?= -69,3328 М= -92,7782 ?= -73,2121 М= -92,7804 ?= -77,0916 М= -92,7817 ?= -80,9711 М= -92,7826 ?= -84,8507 М= -92,7831 ?= -88,7303 М= -92,7834 ?= -92,6099 М= -92,7837 ?= -96,4895 М= -92,7838 ?= -100,369 М= -92,7839 ?= -104,249 М= -92,7839 ?= -108,128 М= -92,7839 ?= -112,008 М= -92,784 ?= -115,888 М= -92,784 ?= -119,767 М= -92,784 ?= -123,647 М= -92,784 ?= -127,527 М= -92,784 ?= -131,406 М= -92,784 ?= -135,286 М= -92,784 ?= -139,165 М= -92,784 ?= -143,045 М= -92,784 ?= -146,925 М= -92,784 в) На третьем этапе разгона двигатель перемещается по естественной характеристике от w1 до wc. Этот участок разгона описывается уравнениями: ; (6.7)

, (6.8) где Мкон II - конечное значение момента на втором участке, соответствующее скорости w1.

Время разгона на третьем участке можно принять TIII = (3 ?4) Тм:

;

.

Полученные результаты заносим в таблицы 6.5, 6.6, 6.7 и 6.8.

Таблица 6.5 Третий этап пуска для загруженного распределителя ?= 142,3247 М= 131,756 ?= 149,6472 М= 69,71959 ?= 150,5677 М= 61,92124 ?= 150,6834 М= 60,94095 ?= 150,6979 М= 60,81772 ?= 150,6997 М= 60,80223 ?= 150,7 М= 60,80028 ?= 150,7 М= 60,80004 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,7 М= 60,8

Таблица 6.6 Третий этап пуска для загруженного распределителя в обратную сторону

-142,325 М= -131,756

-149,647 М= -69,7196

-150,568 М= -61,9212

-150,683 М= -60,9409

-150,698 М= -60,8177

-150,7 М= -60,8022

-150,7 М= -60,8003

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

-150,7 М= -60,8

Таблица 6.7 Третий этап пуска для разгруженного распределителя ?= 146,9247 М= 92,784 ?= 154,4618 М= 28,93005 ?= 155,122 М= 23,33694 ?= 155,1798 М= 22,84703 ?= 155,1849 М= 22,80412 ?= 155,1853 М= 22,80036 ?= 155,1854 М= 22,80003 ?= 155,1854 М= 22,8 ?= 155,1854 М= 22,8

Таблица 6.8 Третий этап пуска для разгруженного распределителя в обратную сторону ?= -146,925 М= -92,784 ?= -154,462 М= -28,9301 ?= -155,122 М= -23,3369 ?= -155,18 М= -22,847 ?= -155,185 М= -22,8041 ?= -155,185 М= -22,8004 ?= -155,185 М= -22,8 ?= -155,185 М= -22,8 ?= -155,185 М= -22,8 ?= -155,185 М= -22,8

Расчет переходных процессов при торможении

На первом этапе двигатель тормозится до характеристики, обеспечивающей пониженную скорость, на втором - передвижение по характеристике пониженной скорости до wc пон и на третьем этапе - с wc пон до нуля.

Значения угловых ускорений для загруженного и разгруженного распределителя: ;

. а) первый этап торможения с статического момента Мс до искусственной характеристики. Рассчитывается по формулам: ; (6.9)

. (6.10)

Полученные результаты заносим в таблицы 6.9, 6.10, 6.11 и 6.12.

Таблица 6.9 Первый этап торможения для загруженного распределителя ?= 150,7 М= 60,8 ?= 150,4067 М= 34,55867 ?= 149,5933 М= 12,7228 ?= 148,3473 М= -5,44721 ?= 146,7412 М= -20,5668 ?= 144,8355 М= -33,148 ?= 142,6804 М= -43,6171 ?= 140,318 М= -52,3286 ?= 137,7829 М= -59,5776 ?= 135,1041 М= -65,6097 ?= 132,3058 М= -70,629 ?= 129,4081 М= -74,8057 ?= 126,4275 М= -78,2812 ?= 123,3781 М= -81,1732 ?= 120,2715 М= -83,5797 ?= 117,1171 М= -85,5822 ?= 113,923 М= -87,2485 ?= 110,6959 М= -88,635 ?= 107,4414 М= -89,7888 ?= 104,1639 М= -90,7489 ?= 100,8675 М= -91,5478 ?= 97,55519 М= -92,2126 ?= 94,22973 М= -92,7658 ?= 90,89332 М= -93,2261 ?= 87,54778 М= -93,6091 ?= 84,19465 М= -93,9278 ?= 80,8352 М= -94,193 ?= 77,4705 М= -94,4137 ?= 74,10143 М= -94,5974 ?= 70,72872 М= -94,7502 ?= 67,35298 М= -94,8773 ?= 63,97472 М= -94,9832 ?= 60,59436 М= -95,0712 ?= 57,21226 М= -95,1445 ?= 53,8287 М= -95,2054 ?= 50,44394 М= -95,2562 ?= 47,05817 М= -95,2984 ?= 43,67157 М= -95,3335 ?= 40,28427 М= -95,3627 ?= 36,89639 М= -95,387 ?= 33,50803 М= -95,4073

Таблица 6.10 Первый этап торможения для загруженного распределителя в обратную сторону ?= -150,7 М= -60,8 ?= -150,407 М= -34,5587 ?= -149,593 М= -12,7228 ?= -148,347 М= 5,447208 ?= -146,741 М= 20,56678 ?= -144,835 М= 33,14805 ?= -142,68 М= 43,61713 ?= -140,318 М= 52,32864 ?= -137,783 М= 59,57764 ?= -135,104 М= 65,60966 ?= -132,306 М= 70,629 ?= -129,408 М= 74,80569 ?= -126,428 М= 78,28118 ?= -123,378 М= 81,1732 ?= -120,271 М= 83,57969 ?= -117,117 М= 85,58218 ?= -113,923 М= 87,24849 ?= -110,696 М= 88,63505 ?= -107,441 М= 89,78883 ?= -104,164 М= 90,74891 ?= -100,867 М= 91,54781 ?= -97,5552 М= 92,21259 ?= -94,2297 М= 92,76577 ?= -90,8933 М= 93,22607 ?= -87,5478 М= 93,6091 ?= -84,1946 М= 93,92783 ?= -80,8352 М= 94,19304 ?= -77,4705 М= 94,41373 ?= -74,1014 М= 94,59738 ?= -70,7287 М= 94,75019 ?= -67,353 М= 94,87734 ?= -63,9747 М= 94,98315 ?= -60,5944 М= 95,0712 ?= -57,2123 М= 95,14446 ?= -53,8287 М= 95,20543 ?= -50,4439 М= 95,25616 ?= -47,0582 М= 95,29837 ?= -43,6716 М= 95,3335 ?= -40,2843 М= 95,36272 ?= -36,8964 М= 95,38705 ?= -33,508 М= 95,40729 электропривод двигатель мощность управление

Таблица 6.11 Первый этап торможения для разгруженного распределителя ?= 155,1854 М= 22,8 ?= 154,5756 М= -0,76103 ?= 153,0297 М= -16,3899 ?= 150,8626 М= -26,7572 ?= 148,2836 М= -33,6341 ?= 145,4313 М= -38,1959 ?= 142,3977 М= -41,2218 ?= 139,2439 М= -43,2291 ?= 136,0103 М= -44,5606 ?= 132,7238 М= -45,4438 ?= 129,4022 М= -46,0296 ?= 126,0573 М= -46,4183 ?= 122,697 М= -46,6761 ?= 119,3264 М= -46,8471 ?= 115,9491 М= -46,9605 ?= 112,5672 М= -47,0357 ?= 109,1824 М= -47,0857 ?= 105,7955 М= -47,1188 ?= 102,4074 М= -47,1407 ?= 99,01832 М= -47,1553 ?= 95,62871 М= -47,165 ?= 92,23872 М= -47,1714 ?= 88,84847 М= -47,1756 ?= 85,45806 М= -47,1784 ?= 82,06753 М= -47,1803 ?= 78,67692 М= -47,1816 ?= 75,28627 М= -47,1824 ?= 71,89558 М= -47,1829 ?= 68,50488 М= -47,1833 ?= 65,11416 М= -47,1835 ?= 61,72342 М= -47,1837 ?= 58,33269 М= -47,1838 ?= 54,94194 М= -47,1839 ?= 51,5512 М= -47,1839 ?= 48,16045 М= -47,1839 ?= 44,76971 М= -47,184 ?= 41,37896 М= -47,184 ?= 37,98821 М= -47,184 ?= 34,59746 М= -47,184 ?= 31,20671 М= -47,184 ?= 27,81596 М= -47,184

Таблица 6.12 Первый этап торможения для разгруженного распределителя в обратную сторону ?= -155,185 М= -22,8 ?= -154,576 М= 0,76103 ?= -153,03 М= 16,38993 ?= -150,863 М= 26,75716 ?= -148,284 М= 33,63412 ?= -145,431 М= 38,19587 ?= -142,398 М= 41,22184 ?= -139,244 М= 43,22908 ?= -136,01 М= 44,56055 ?= -132,724 М= 45,44377 ?= -129,402 М= 46,02964 ?= -126,057 М= 46,41827 ?= -122,697 М= 46,67606 ?= -119,326 М= 46,84707 ?= -115,949 М= 46,9605 ?= -112,567 М= 47,03574 ?= -109,182 М= 47,08566 ?= -105,796 М= 47,11877 ?= -102,407 М= 47,14073 ?= -99,0183 М= 47,1553 ?= -95,6287 М= 47,16496 ?= -92,2387 М= 47,17137 ?= -88,8485 М= 47,17562 ?= -85,4581 М= 47,17844 ?= -82,0675 М= 47,18031 ?= -78,6769 М= 47,18155 ?= -75,2863 М= 47,18238 ?= -71,8956 М= 47,18292 ?= -68,5049 М= 47,18329 ?= -65,1142 М= 47,18353 ?= -61,7234 М= 47,18369 ?= -58,3327 М= 47,18379 ?= -54,9419 М= 47,18386 ?= -51,5512 М= 47,18391 ?= -48,1605 М= 47,18394 ?= -44,7697 М= 47,18396 ?= -41,379 М= 47,18397 ?= -37,9882 М= 47,18398 ?= -34,5975 М= 47,18399 ?= -31,2067 М= 47,18399 ?= -27,816 М= 47,18399 б) на втором этапе торможения идет движение по естественной характеристике от скорости w1 до wпон, рассчитывается по формулам: ; (6.11)

, (6.12) где М1 - момент, соответствующий скорости w1.

Аналогично используя вычисления данных формул на ПК полученные результаты приводим в таблицах 6.13, 6.14, 6.15 и 6.16.

Таблица 6.13 Второй этап торможения двигателя при загруженном распределителе ?= 33,50803 М= -95,4073 ?= 16,44815 М= 49,12426 ?= 15,17301 М= 59,92729 ?= 15,0777 М= 60,73477 ?= 15,07058 М= 60,79512 ?= 15,07004 М= 60,79964 ?= 15,07 М= 60,79997 ?= 15,07 М= 60,8 ?= 15,07 М= 60,8 ?= 15,07 М= 60,8

Таблица 6.14 Второй этап торможения двигателя при загруженном распределителе в обратную сторону ?= -33,508 М= 95,40729 ?= -16,4482 М= -49,1243 ?= -15,173 М= -59,9273 ?= -15,0777 М= -60,7348 ?= -15,0706 М= -60,7951 ?= -15,07 М= -60,7996 ?= -15,07 М= -60,8 ?= -15,07 М= -60,8 ?= -15,07 М= -60,8 ?= -15,07 М= -60,8

Таблица 6.15 Второй этап торможения двигателя при разгруженном распределителе ?= 27,81596 М= -47,184 ?= 20,28748 М= 16,59746 ?= 19,62024 М= 22,25028 ?= 19,56111 М= 22,75128 ?= 19,55586 М= 22,79568 ?= 19,5554 М= 22,79962 ?= 19,55536 М= 22,79997 ?= 19,55535 М= 22,8 ?= 19,55535 М= 22,8 ?= 19,55535 М= 22,8 ?= 19,55535 М= 22,8 ?= 19,55535 М= 22,8 ?= 19,55535 М= 22,8

Таблица 6.16 Второй этап торможения двигателя при разгруженном распределителе в обратную сторону ?= -27,816 М= 47,18399 ?= -20,2875 М= -16,5975 ?= -19,6202 М= -22,2503 ?= -19,5611 М= -22,7513 ?= -19,5559 М= -22,7957 ?= -19,5554 М= -22,7996 ?= -19,5554 М= -22,8 ?= -19,5554 М= -22,8 ?= -19,5554 М= -22,8 ?= -19,5554 М= -22,8 ?= -19,5554 М= -22,8 ?= -19,5554 М= -22,8 в) Третий этап начинается после отработки приводом заданное время пониженной скорости.

Этот участок описывается уравнениями: ; (6.13)

, (6.14) где Мкон II - конечное значение момента на втором участке, соответствующее скорости w1.

Угловые ускорения при этом: ;

.

Вычисления производим также на ПК. Результаты приводим в таблицах 6.17, 6.18, 6.19 и 6.20.

Таблица 6.17 Третий этап торможения двигателя при загруженном распределителе ?= 15,07 М= 60,8 ?= 15,0551 М= 54,60113 ?= 15,01117 М= 48,6481 ?= 14,93939 М= 42,93116 ?= 14,84084 М= 37,44094 ?= 14,71659 М= 32,16845 ?= 14,56766 М= 27,10505 ?= 14,39502 М= 22,24247 ?= 14,19963 М= 17,57272 ?= 13,98238 М= 13,08817 ?= 13,74413 М= 8,781461 ?= 13,48572 М= 4,645553 ?= 13,20796 М= 0,673666 ?= 12,9116 М= -3,1407 ?= 12,59738 М= -6,8038 ?= 12,26602 М= -10,3216 ?= 11,91819 М= -13,6999 ?= 11,55455 М= -16,9443 ?= 11,17571 М= -20,06 ?= 10,7823 М= -23,0521 ?= 10,37488 М= -25,9255 ?= 9,954005 М= -28,685 ?= 9,520215 М= -31,3351 ?= 9,07402 М= -33,88 ?= 8,615912 М= -36,3241 ?= 8,146363 М= -38,6712 ?= 7,665828 М= -40,9252 ?= 7,17474 М= -43,0898 ?= 6,673521 М= -45,1686 ?= 6,16257 М= -47,165 ?= 5,642274 М= -49,0822 ?= 5,113003 М= -50,9233 ?= 4,575114 М= -52,6914 ?= 4,028949 М= -54,3894 ?= 3,474835 М= -56,0201 ?= 2,913087 М= -57,5861 ?= 2,344009 М= -59,09 ?= 1,767891 М= -60,5343 ?= 1,185013 М= -61,9212 ?= 0,595642 М= -63,2532 ?= 3,58E-05 М= -64,5324

Таблица 6.18 Третий этап торможения двигателя при загруженном распределителе в обратную сторону ?= -15,07 М= -60,8 ?= -15,0551 М= -54,6011 ?= -15,0112 М= -48,6481 ?= -14,9394 М= -42,9312 ?= -14,8408 М= -37,4409 ?= -14,7166 М= -32,1684 ?= -14,5677 М= -27,1051 ?= -14,395 М= -22,2425 ?= -14,1996 М= -17,5727 ?= -13,9824 М= -13,0882 ?= -13,7441 М= -8,78146 ?= -13,4857 М= -4,64555 ?= -13,208 М= -0,67367 ?= -12,9116 М= 3,140702 ?= -12,5974 М= 6,8038 ?= -12,266 М= 10,32163 ?= -11,9182 М= 13,69994 ?= -11,5545 М= 16,94428 ?= -11,1757 М= 20,05995 ?= -10,7823 М= 23,05207 ?= -10,3749 М= 25,92552 ?= -9,95401 М= 28,68501 ?= -9,52022 М= 31,33507 ?= -9,07402 М= 33,88003 ?= -8,61591 М= 36,32407 ?= -8,14636 М= 38,67117 ?= -7,66583 М= 40,9252 ?= -7,17474 М= 43,08984 ?= -6,67352 М= 45,16863 ?= -6,16257 М= 47,16498 ?= -5,64227 М= 49,08215 ?= -5,113 М= 50,9233 ?= -4,57511 М= 52,69143 ?= -4,02895 М= 54,38944 ?= -3,47483 М= 56,02011 ?= -2,91309 М= 57,58611 ?= -2,34401 М= 59,09 ?= -1,76789 М= 60,53426 ?= -1,18501 М= 61,92123 ?= -0,59564 М= 63,25321 ?= -3,6E-05 М= 64,53236

Таблица 6.19 Третий этап торможения двигателя при разгруженном распределителе ?= 19,55535 М= 22,8 ?= 19,52748 М= 17,20716 ?= 19,44685 М= 12,06127 ?= 19,31768 М= 7,326623 ?= 19,14384 М= 2,97035 ?= 18,92892 М= -1,03779 ?= 18,67618 М= -4,72561 ?= 18,38866 М= -8,11872 ?= 18,06914 М= -11,2407 ?= 17,72016 М= -14,1131 ?= 17,34408 М= -16,756 ?= 16,94308 М= -19,1877 ?= 16,51914 М= -21,425 ?= 16,07409 М= -23,4836 ?= 15,60963 М= -25,3776 ?= 15,1273 М= -27,1203 ?= 14,62853 М= -28,7237 ?= 14,11464 М= -30,199 ?= 13,58683 М= -31,5564 ?= 13,04621 М= -32,8053 ?= 12,49382 М= -33,9544 ?= 11,93058 М= -35,0116 ?= 11,35737 М= -35,9844 ?= 10,77499 М= -36,8794 ?= 10,18416 М= -37,7029 ?= 9,58557 М= -38,4606 ?= 8,979828 М= -39,1577 ?= 8,36751 М= -39,7992 ?= 7,749142 М= -40,3893 ?= 7,125207 М= -40,9323 ?= 6,49615 М= -41,432 ?= 5,86238 М= -41,8916 ?= 5,224273 М= -42,3146 ?= 4,582178 М= -42,7037 ?= 3,936411 М= -43,0618 ?= 3,287267 М= -43,3912 ?= 2,635015 М= -43,6943 ?= 1,979905 М= -43,9732 ?= 1,322163 М= -44,2298 ?= 0,662001 М= -44,4659 ?= -0,00039 М= -44,6831

Таблица 6.20 Третий этап торможения двигателя при разгруженном распределителе в обратную сторону ?=-19,5554М=-22,8 ?= -19,5275 М= -17,2072 ?= -19,4468 М= -12,0613 ?= -19,3177 М= -7,32662 ?= -19,1438 М= -2,97035 ?= -18,9289 М= 1,037787 ?= -18,6762 М= 4,72561 ?= -18,3887 М= 8,118716 ?= -18,0691 М= 11,24066 ?= -17,7202 М= 14,11311 ?= -17,3441 М= 16,756 ?= -16,9431 М= 19,18769 ?= -16,5191 М= 21,42504 ?= -16,0741 М= 23,4836 ?= -15,6096 М= 25,37764 ?= -15,1273 М= 27,12032 ?= -14,6285 М= 28,72373 ?= -14,1146 М= 30,199 ?= -13,5868 М= 31,55637 ?= -13,0462 М= 32,80527 ?= -12,4938 М= 33,95436 ?= -11,9306 М= 35,01162 ?= -11,3574 М= 35,98439 ?= -10,775 М= 36,87942 ?= -10,1842 М= 37,70292 ?= -9,58557 М= 38,46061 ?= -8,97983 М= 39,15775 ?= -8,36751 М= 39,79918 ?= -7,74914 М= 40,38934 ?= -7,12521 М= 40,93234 ?= -6,49615 М= 41,43195 ?= -5,86238 М= 41,89163 ?= -5,22427 М= 42,31458 ?= -4,58218 М= 42,70372 ?= -3,93641 М= 43,06177 ?= -3,28727 М= 43,3912 ?= -2,63502 М= 43,69431 ?= -1,9799 М= 43,97319 ?= -1,32216 М= 44,22978 ?= -0,662 М= 44,46587 ?= 0,000388 М= 44,6831

Графики переходных процессов приводим на рисунке 6.1

Рисунок 6.1 Переходные процессы W=f(М)

7. Построение точной нагрузочной диаграммы и проверка правильности выбранного двигателя

Построение точной нагрузочной диаграммы

Для построения точной нагрузочной диаграммы необходимо найти времена движения привода с номинальной скоростью. Время ty находится, как и в предыдущем случае, исходя из требования прохождения определенного пути L за каждый режим работы. Общий оставшийся путь определяется как: . (7.1)

Для нахождения каждого пути воспользуемся выражением:

. (7.2)

Таким образом определяем пути, пройденные при пуске.

На втором этапе пуска при загруженном распределителе:

На втором этапе пуска при разгруженном распределителе:

На третьем этапе пуска при загруженном распределителе:

На третьем этапе пуска при разгруженном распределителе:

На первом этапе торможения при загруженном распределителе:

На первом этапе торможения при разгруженном распределителе:

На втором этапе торможения при загруженном распределителе:

На втором этапе торможения при разгруженном распределителе:

На третьем этапе торможения при загруженном распределителе:

На третьем этапе торможения при разгруженном распределителе:

Пути, пройденные с пониженной скоростью, учитывая, что продолжительность движения на пониженной скорости 1 с.: Lпон.з=15,07 рад, Lпон.п=19,55 рад.

Тогда пути, пройденные приводом с номинальной скоростью: при повороте загруженного распределителя на 60 градусов: ;

при повороте разгруженного распределителя на 60 градусов: ;

при повороте загруженного распределителя на 120 градусов: ;

при повороте разгруженного распределителя на 120 градусов: ;

при повороте загруженного распределителя на 180 градусов: ;

при повороте разгруженного распределителя на 180 градусов: .

Определяем продолжительность движения с номинальной скоростью.

Для угла поворота распределителя 60 градусов: ;

.

Для угла поворота распределителя 120 градусов: ;

.

Для угла поворота распределителя 180 градусов: ;

.

Проверка выбранного электродвигателя

После построения точной нагрузочной диаграммы (рис. 4.) приступаем к окончательной проверке правильности выбранного двигателя по нагреву и перегрузочной способности.

Проверка по нагреву проводим методом эквивалентных величин (тока, момента). В системе привода (ПЧ - АД) можно применить проверку выбранного двигателя методом эквивалентного момента, т.к. Ф = const и I ? М.

При вычислении эквивалентного момента сложной кривой, используем методы приближенного интегрирования, заменяя (разбивая) площадь, охватываемую (рис. 4 в. 1) - в. 2).) на элементарные фигуры: трапеции, треугольники, прямоугольники.

Эквивалентное значение для трапеции: , (7.3) где , - стороны трапеции, Нм.

Для треугольника: , (7.4) где - катет треугольника, Нм.

Для прямоугольника: , (7.5)

где - сторона прямоугольника, Нм.

После таких расчетов эквивалентный момент сложной кривой определяется как: , (7.6) где - эквивалентное значение момента на i-том участке (треугольник, трапеция или прямоугольник), Нм;

- соответствующее этому моменту время, с.

Для облегчения расчетов и повышения их точности проведем вычисление эквивалентных моментов с помощью данных рассчитанных для общей диаграммы с помощью программы EXEL. При этом будем использовать формулу трапеции, как универсальную (если один из моментов равен 0, она вырождается в формулу для треугольника; при их равенстве - в формулу для прямоугольника).

Таблица 4. Расчет эквивалентных моментов

, Нм , Нм , с , Нм , Нм , с

35,1029 60,8 0,014767 131,7125 131,7221 0,146552

74,02529 86,50488 0,022519 131,7283 131,7344 0,154304

94,81949 102,8978 0,030271 131,7383 131,7422 0,162056

108,1671 113,3521 0,038023 131,7447 131,7472 0,169808

116,7015 120,0192 0,045775 131,7488 131,7504 0,17756

122,1513 124,271 0,053527 131,7514 131,7524 0,185312

125,6292 126,9826 0,061279 131,7531 131,7537 0,193064

127,8482 128,7118 0,069031 131,7541 131,7545 0,200816

129,2636 129,8146 0,076783 131,7548 131,7551 0,208568

130,1664 130,5179 0,084535 131,7552 131,7554 0,21632

130,7422 130,9664 0,092287 131,7555 131,7556 0,224072

131,1095 131,2525 0,100039 131,7557 131,7558 0,231824

131,3437 131,4349 0,107791 131,7558 131,7558 0,239576

131,493 131,5512 0,115543 131,7559 131,7559 0,247328

131,5883 131,6254 0,123295 131,7559 131,7559 0,25508

131,6491 131,6727 0,131047 131,7559 131,756 0,262832

131,6878 131,7029 0,1388 …… ……. ……

Итого 166,379

Итого 61,8

Определяют фактическое значение ПВФ: ; (7.7)

.

Пересчитывается значение Мэ на стандартное ПВФ выбранного двигателя: ; (7.8)

.

Определяется расчетная мощность: . (7.9)

.

Так как , то двигатель по нагреву выбран правильно.

По перегрузочной способности двигатель будет выбран правильно, если: , (7.10) где lm - перегрузочная способность двигателя, т.е.:

. (7.11)

Таким образом, по перегрузочной способности двигатель выбран верно.

Так как пусковые моменты больше статических: МП1=92,8>Мс1=60,8 Н?м, то по пусковым условиям двигатель выбран правильно.

8. Проектирование системы управления электроприводом

Схема управления электроприводом распределителя доменной печи в данном случае должна обеспечить: - пуск на номинальной скорости;

- работу на номинальной скорости;

- снижение скорости до пониженной;

- движение на пониженной скорости;

- точную остановку распределителя у соответствующей станции.

Также необходимо обеспечить реверс, так как распределитель должен возвращаться на станцию загрузки и далее перемещаться к другим станциям разгрузки. Последовательность движений распределителя к станциям по условиям технологического процесса: 0-1, 1-0, 0-2, 2-0, 0-3, 3-0, 0-4, 4-0, 0-5, 5-0.

При построении схемы управления необходимо учесть следующие особенности ее работы: - концевые выключатели Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 срабатывают только при движении от станции загрузки к соответствующим станциям разгрузки;

- концевой выключатель Q00 двухстороннего действия отдельно на каждую группу контактов;

- концевые выключатели Q11, Q22, Q33, Q44, Q55, Q01, Q02 после остановки механизма остаются нажатыми. Q00 также остается нажатым после остановки в соответствующем направлении;

- условно принимаем за положительное направление вращение по часовой стрелке (при взгляде сверху). Эта условность уже была применена в предыдущих расчетах;

- концевой выключатель Q01 срабатывает при подходе распределителя к станции загрузки 0 от станций разгрузки 1, 2, 3. Концевой выключатель Q02 срабатывает при подходе от станций разгрузки 4, 5.

Чиликин М.Г., Сандлер А.С. «Общий курс электропривода». Учебник для вузов. - 6-е изд., доп. И перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 576 с.

Фираго Б.И. «Автоматизированные электроприводы». Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода для студентов специальности 1-53 01 05. - Мн.: БНТУ, 2005. - 126 с.

Размещено на .ru