Реферат: Электропривод подъемного механизма крана
Нм
Угловая скорость двигателя, соответствующая V=12 м/мин:
1/с
Номинальная мощность двигателя:
кВт,
где kз=1,3 – коэффициент, учитывающий отличие нагрузочной диаграммы механизма от нагрузочной диаграммы двигателя.
Условия выбора двигателя:
Рн³Рэкв и wн»wрасч выбираем, пользуясь [1] двигатель постоянного тока независимого возбуждения 2ПФ160МУХЛ4
Р=7,5 кВт; U=220 В; n=1500 об/мин; nmax=4200 об/мин; КПД=83%; Rя=0.145 Ом; Rдоп=0,101 Ом; Rв=53,1 Ом; Lя=4 мГн; Jдв=0,083 кг*м2; класс изоляции – В.
Построив нагрузочную диаграмму двигателя, проверим его по условиям нагрева и допустимой перегрузки.
Суммарный момент инерции:
JS=1,2Jдв+Jмех=1,2*0,083+0,025=0,1246 кг*м2,
где Jмех – момент инерции механизма.
кг*м2
Динамический момент:
Нм,
где Мном – номинальный момент двигателя.
Нм
Угловое ускорение:
1/с2
Время работы привода с ускорением:
с
Высота, на которую поднят груз за время ускорения:
м
Расстояние, которое проходит груз без ускорения:
м
Время работы привода без ускорения:
с
Время цикла с учетом ускорения:
 |
с
Рис. 3. Нагрузочная диаграмма двигателя.
По нагрузочной диаграмме находим новое значение эквивалентного момента:
Нм
Мэкв=35,53<Мн;
Мmax£2.5*Мн=2,5*47,748=119,37
Выбранный двигатель удовлетворяет условиям нагрева и допустимой нагрузки.
1.4. Выбор схемы и расчет элементов силового преобразователя.
Для данного случая выбираем трехфазную мостовую схему. Схема приведена на рис.4:
Рис. 4. Мостовая реверсивная схема.
1.4.1. Выбор трансформатора.
Выбор силового трансформатора производится по расчетным значениям токов I1 и I2, напряжению U2 и типовой мощности Sтр.
Расчетное значение напряжения U2ф вторичной обмотки трансформатора, имеющего m-фазный ТП с нагрузкой на якорь двигателя в зоне непрерывных токов, с учетом необходимого запаса на падение напряжения в силовой части, определяется формулой:
В,
где ku=0,461 – коэффициент, характеризующий отношение напряжений U2ф/Ud0 в реальном выпрямителе;
kc=1,1 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения сети;
ka=1,1 – коэффициент запаса, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале;
kR=1,05 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора, в вентилях и за счет перекрытия анодов;
Ud=220 В – номинальное напряжение двигателя.
Расчетное значение тока вторичной обмотки:
А,
где kI=0,815 – коэффициент схемы, характеризующий отношение токов I2ф/Id в идеальной схеме;
ki=1,1 – коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока вентилей от прямоугольной;
Id – значение номинального тока двигателя.
А
Расчетная типовая мощность силового трансформатора:
кВА,
где ks=1,065 – коэффициент схемы, характеризующий отношение мощностей Sтр/UdId для идеального выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС.
Выбираем силовой трансформатор, удовлетворяющий условиям:
Sн³11,644 кВА; U2фн³128,854 В; I2фн³36,822 А.
Выбираем трансформатор ТС-16.
Его характеристики:
Sн=16 кВА; U1нл=380±5% В; U2нл=230-133 В; Р0=213 Вт; Рк=529 В; Uк=4,6% Y/Y0-D
Коэффициент трансформации:
Расчетное значение тока первичной обмотки:
А.
1.4.2. Выбор тиристоров.
Среднее значение тока тиристора:
А,
где kзi=2,5 – коэффициент запаса по току;
kох – коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения силового вентиля. При естественном охлаждении kох=0,35;
mтр=3 – число фаз трансформатора.
Максимальная величина обратного напряжения:
В,
где kзн=1,8 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения питающей сети (включая режим холостого хода) и периодические выбросы Uобр, обусловленные процессом коммутации вентилей;
kUобр=1,065 – коэффициент обратного напряжения, равный соотношению напряжений UBmax/Ud0 для мостовой реверсивной схемы выпрямления;
Ud0 – напряжение преобразователя при a=0:
В
Из справочника [3] выбираем тиристор серии Т151-100.
1.4.3. Выбор индуктивности дросселей.
Под действием неуравновешенного напряжения, минуя цепь нагрузки, может протекать уравнительный ток, который создает потери в вентилях и обмотках трансформатора и может приводить к аварийному отключению установки.
Требуемая величина индуктивности уравнительных дросселей, исходя из ограничения амплитуды переменной составляющей уравнительного тока до величины, не превышающей 10%:
,
где U1п – удвоенное эффективное значение первой гармоники выпрямленного напряжения:
В,
где Uп/Ud0=0.26 – определено по рисунку из [2] для m=6 и a=900;
m=6 – число фаз выпрямления.
Гн.
Уравнительные дроссели выберем частично насыщающимися, т.е.
Lуд=0,7Lуд.расч=0,029 Гн.
Выбираем дроссель серии ФРОС-150. Lуд=0,03 Гн.
Рассчитаем индуктивность сглаживающего дросселя:
Гн,
где Uп=U1п/2=72,673 Гн – действующее значение первой гармоники выпрямленного напряжения.
Необходимая величина индуктивности сглаживающего дросселя:
Lсд=Lнеобх-(Lдв+2Lтр+Lуд),
где Lдв – индуктивность якоря и дополнительных полюсов двигателя:
Гн
2Lтр – индуктивность двух фаз трансформатора, приведенная к контуру двигателя.
Гн.
Lсд=0,027-(0,010+0,00106+0,03)=-0,014 Гн
Т.к. Lсд<0, то сглаживающий дроссель не требуется.
1.4.4. Определение расчетных параметров силовой цепи ТП-Д.
Расчетное сопротивление цепи выпрямленного тока:
,
где k=1+a(tн-ta)=1+0.004(100-15)=1.34;
a=0,004 – температурный коэффициент сопротивления меди;
tн=1000 – рабочая температура двигателя для класса изоляции В;
ta=150 – температура окружающей среды;
Rщ – сопротивление щеточного контакта:
Ом;
Rп – сопротивление преобразователя:
,
где Rт – активное сопротивление обмоток трансформатора:
Ом;
хт – индуктивное сопротивление обмоток трансформатора:
Ом
Rуд – активное сопротивление уравнительных дросселей:
Ом.
Итак,
Ом
Ом.
Выводы по главе 1.
В главе 1 на основе технических данных и требований электропривода подъемного механизма крана был произведен выбор схемы ЭП. В результате анализа и обзора применяемых систем регулирования показана целесообразность применения системы тиристорный преобразователь – двигатель.
Построение нагрузочных диаграмм производственного механизма и двигателя позволило предварительно выбрать двигатель, а затем проверить его по условиям нагрева и по перегрузке. Выбранный двигатель серии 2П удовлетворяет этим условиям.
Расчет силового преобразователя включил в себя выбор его элементов, а также определение расчетных параметров силовой цепи ТП-Д.
