Расчет электропривода подъемного механизма

 

Построение пусковой диаграммы (рис.3.) следует начинать с определения максимального и переключающего (минимального) моментов: 

                                                                    (17)

                                                                           (18)

где  - момент сопротивления подъемного механизма, ; 

                                                                                     (19) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.3. Пусковая диаграмма 

После  построения пусковой диаграммы необходимо определить масштаб сопротивления :

                                                                                 (20)

где  - номинальное сопротивление ротора, Ом;

                       

                                                                         (21)

        - ЭДС между кольцами неподвижного разомкнутого ротора, В;

        - номинальный ток ротора, А;

        - отрезок на пусковой диаграмме, соответствующий номинальному сопротивлению ротора, мм.

Тогда сопротивления  ступеней пускового реостата

                                                                              (22)

                                        

всего  реостата:

                                                                   (23)

Пусковой  ток  ротора :

 

                                                   (24)

Определение пускового  тока в сети основывается на соотношении: 

                                                     (25) 

3. Для управления асинхронными двигателями широко используются релейно-контактные аппараты. При релейно-контактном управлении электродвигателем процесс его пуска обычно автоматизируется, что устраняет возможные при ручном управлении ошибки. Для пуска электродвигателя от персонала в этом случае требуется лишь нажать кнопку управления или повернуть в рабочее положение рукоятку командоконтроллера. У асинхронных электродвигателей с фазным ротором пусковые резисторы шунтируются по ступеням при помощи контакторов, управление которыми осуществляется в функции  скорости.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.4. Принципиальная схема автоматического управления трехфазным асинхронным двигателем с фазным ротором по частоте вращения 

Схема управления пуском трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором в функции частоты вращения. При таких схемах управления к валу двигателя присоединено реле частоты вращения SR с контактами SR, которые замыкаются при определенной частоте вращения (рис. 4). При нажатии на кнопку SB2 ток проходит по катушке пускателя КM1, который в свою очередь при помощи двух контакторов вспомогательной цепи шунтирует кнопку. SB2 и присоединяет катушку реле блокировки КL к сети. Реле блокировки замыкает свои контакты и подготавливает схему для дальнейшей работы. При пуске двигателя в цепи обмотки ротора включено все сопротивление пускового резистора. Через некоторый промежуток времени, при достижении определенной частоты вращения, замыкаются контакты SR1, по катушке контактора ускорения КМ2 протекает ток и его контакты закорачивают часть сопротивлений, при дальнейшем увеличении частоты вращения SR2 и срабатывает контактор КМ3 и его контакты закорачивают оставшиеся пусковые сопротивления. Контакт вспомогательной цепи контактора КМ3 шунтирует контакты реле частоты вращения SR.

Для коммутации в цепи автоматического отключения электродвигателя при коротком замыкании предлагается автоматический выключатель. Выбор осуществляется по следующим условиям:

• по номинальному напряжению

                                       

                                                                                  (27)

• по номинальному току выключателя

 

                                                                                      (28)

• по номинальному току теплового расцепителя

 

                                                                                           (29)

Предлагается  автоматический выключатель ВА-51Г-31

Для управления асинхронным двигателем предлагается установить магнитный пускатель, выбираемый по номинальному напряжению:

 

                                                                                       

по номинальному  току : 

                                              

Предлагается  пускатель  ПМЛ 322002.

Для защиты электродвигателя от перегрузок пускатель комплектуется  тепловым реле  РТЛ-205304  с током несрабатывания 23…32 А. 

4. Скольжение  двигателя при  работе на подъем :

 

                                                         (30)

где  - угловая скорость при работе  на естественной характеристике  при ;

на спуске  груза: 

                                                           (31)

Добавочное  сопротивление, введенное в цепь ротора, при работе на подъем: 

                                             (32)

где  - скольжение при работе на естественной характеристике

                                                                          (33)

Добавочное  сопротивление, введенное в цепь ротора, при работе на спуск: 

                                               (34)

Построение  искусственной характеристики при подъеме груза: 

                                                (35)

                                           

Скольжение  при номинальном моменте : 

                                                         (36)

                      

                                            

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.5. Механическая характеристика (рабочие участки) естественная (1) и искусственная (2) 

Часть 2 

2.1. Повторность  включения  ,   .

Так как продолжительность  включения нестандартная, то найденное  значение мощности сопротивления пересчитаем на ближайшее большее стандартное значение продолжительности включения: 

                                                                                    (37)

где  - стандартное значение относительной продолжительности включения ( ), о.е.;

       - фактическое значение относительной продолжительности включения, о.е.;

       - мощность сопротивления при значении , кВт;

       - мощность сопротивления, приведенная к ближайшему большему стандартному значению , кВт;

       - коэффициент потерь.

                                       

                                   

По полученному  значению надо выбрать двигатель так, чтобы мощность двигателя при стандартной продолжительности включения удовлетворяла условию : 

                                                                                                               (38)

                                      

 так как  при  

                                 

Выбираем двигатель  с повышенным скольжением  4АС160S4

По условию  надежного пуска: 

                                                                                        (39)

                              

                                    

                                       

                                           

                                   

                                             

Условие пуска выполняется, двигатель выбран верно.

Построение естественной механической характеристики по характерным  точкам: 

  (40) 

где  - кратность минимального момента;

        - кратность пускового момента;

        - кратность критического момента;

        - угловая скорость при минимальном моменте, с^-1.

Критическое скольжение : 

                                                            (41)

Номинальное скольжение : 

                                        

Расчет  искусственных характеристик :

При 

Пересчет  моментов  производится  по  формуле :

         

                                                                                                    (42)

Таким образом при

                                          

 

при

                                         

 

при

                                         

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.6. Семейство  механических характеристик двигателя 4АС160S4 
 

2.2. Выбор асинхронного  электродвигателя с короткозамкнутым ротором основного исполнения производится аналогично электродвигателю с фазным ротором.

                                      

Выбираем двигатель с повышенным скольжением  4А160S4

По условию  надежного пуска: