1.4. Розрахунок необхідних механічних характеристик двигуна (природної, пускової, проміжних і гальмових)
Механічна характеристика ?=f(M). Природну механічну характеристику будують по формулі Клосса.
,
де М та S - поточне значення моменту і ковзання Skp - критичне ковзання, а - коефіцієнт виражений відношенням активного опору фази статора до приведеного опору фази ротора. По навантажувальній здатності визначимо критичний момент двигуна.
, где kТ=Mkp/MH=2,8 (з каталогу)
Якщо прийняти механічні втрати в роторі 1% від номінальної потужності двигуна, то номінальний момент можна виразити рівнянням:
;
Критичне ковзання визначається в результаті рішення рівняння, записаного для номінального режиму роботи двигуна.
, где
=215,827 H•м;
H•м;
;
Таблиця 1
S
0,047
0,1
0,2
0,308
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
M, Н•м
216,17
393,576
563,803
604,316
588,658
553,32
513,294
474,46
438,847
406,924
378,56
?, с-1
74,848
70,686
62,832
54,35
47,124
39,27
31,416
23,562
15,708
7,854
0
1.5Розрахунок і вибір пускорегулювальних опорів
Асинхронні двигуни з фазним ротором пускають у хід за допомогою активних опорів, включених у ланцюг ротора. Наявність таких опорів зменшує кидок струму і збільшує пусковий момент двигуна аж до значення його максимального моменту.
Перевіримо в даному випадку двоступінчастий пуск. Для якого скористаємося формулою:
;
;
1,553 ? 1,395;
З розрахунку видно, що такий пуск можливий. Визначимо значення опорів кожної пускової ступіні. Для цього на осі моментів природної характеристики відкладаємо значення моментів М1=0,8Мкр и М2=1,15Мн.
;
;
Відповідні ступіні знаходимо по формулі:
, де m=2 - число ступіней, n - номер ступіні.
Опір першої пускової ступіні:
;
Опір другої пускової ступіні:
;
Для побудови пускових характеристик скористаємося пропорцією:
, де Sui - ковзання на пусковій характеристиці.
;
Розрахунок і побудова першої пускової характеристики:
; ;
Se
0,05
0,1
Su1
0,333
0,666
Розрахунок і побудова другої пускової характеристики:
; ;
Se
0,05
0,1
0,2
0,3
Su
0,129
0,258
0,516
0,775
Режим противовключения виникає тоді, коли ротор двигуна під дією зовнішніх сил по інерції починає обертатися в напрямку поля статора. Цей режим застосовується для електромагнітних зупинок двигуна в реверсивних електроприводах, а так само для забезпечення посадкової швидкості при опусканні важких вантажів. Практично режим протвовключения можна одержати змінивши порядок проходження фаз обмоток статора. У цей момент двигун необхідно відключити від мережі, інакше він буде розганятися в зворотному напрямку під дією реактивного або активного статичного моменту.
У нашому випадку, тобто у випадку з активним статичним моментом на валові двигуна, різким противовключением, якщо включити в ланцюг ротора значні додаткові опори. Якщо в межах припустимих значень навантажень механічні характеристики прийняти прямолінійними, то значення опору, що забезпечує режим протвовключения, визначитися з вираження:
Загальний опір противовключения складається з опору фази обмотки ротора, пускового опору і власне ступіні противовключения, значення якого визначається з вираження ;
Режиму противовключения відповідає ковзання в межах 1<S<2.
2. Визначення і розрахунок компонентів приводу механізмупідйому вантажу
2.1Визначення потужності механізму
Визначимо по номінальній вантажопідйомності розрахункову потужність робочого механізму.
2.3Розрахунок необхідних механічних і електромеханічних характеристик двигуна
Механічна характеристика ?=f(M). Природну механічну характеристику будують по формулі Клосса.
,
де М та S - поточне значення моменту і ковзання Skp - критичне ковзання, а - коефіцієнт виражений відношенням активного опору фази статора до приведеного опору фази ротора. По навантажувальній здатності визначимо критичний момент двигуна.
, где kТ=Mkp/MH=2,8 (з каталогу)
Якщо прийняти механічні втрати в роторі 1% від номінальної потужності двигуна, то номінальний момент можна виразити рівнянням:
;
Критичне ковзання визначається в результаті рішення рівняння, записаного для номінального режиму роботи двигуна.
, где ;
=76,593 H•м;
=214,46H•м;
;
Таблиця 2
S
0,055
0,1
0,2
0,3
0,4
0,519
0,6
0,7
0,8
0,9
1
M, Н•м
61,579
101,474
162,138
194,717
209,75
214,46
212,983
208,278
201,826
194,558
187,02
?, с-1
98,941
94,23
83,76
73,29
62,82
50,360
41,88
31,41
20,94
10,47
0
Асинхронні двигуни з фазним ротором пускають у хід за допомогою активних опорів, включених у ланцюг ротора. Наявність таких опорів зменшує кидок струму і збільшує пусковий момент двигуна аж до значення його максимального моменту.
Перевіримо в даному випадку двоступінчастий пуск. Для якого скористаємося формулою:
;
;
2,017 ? 1,443;
З розрахунку видно, що такий пуск можливий. Визначимо значення опорів кожної пускової ступіні. Для цього на осі моментів природної характеристики відкладаємо значення моментів М1=0,8Мкр и М2=1,15Мн.
;
;
Відповідні ступіні знаходимо по формулі:
, де m=2 - число ступіней, n - номер ступіні.
Опір першої пускової ступіні:
;
Опір другої пускової ступіні:
;
Для побудови пускових характеристик скористаємося пропорцією:
, де Sui - ковзання на пусковій характеристиці.
;
Розрахунок і побудова першої пускової характеристики:
; ;
Se
0,05
0,1
0,2
Su1
0,355
0,666
1,42
Розрахунок і побудова другої пускової характеристики:
; ;
Se
0,05
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Su1
0,132
0,265
0,531
0,796
1,06
1,33
Режим противовключения виникає тоді, коли ротор двигуна під дією зовнішніх сил по інерції починає обертатися в напрямку поля статора. Цей режим застосовується для електромагнітних зупинок двигуна в реверсивних електроприводах, а так само для забезпечення посадкової швидкості при опусканні важких вантажів. Практично режим протвовключения можна одержати змінивши порядок проходження фаз обмоток статора. У цей момент двигун необхідно відключити від мережі, інакше він буде розганятися в зворотному напрямку під дією реактивного або активного статичного моменту.
У нашому випадку, тобто у випадку з активним статичним моментом на валові двигуна, різким противовключением, якщо включити в ланцюг ротора значні додаткові опори. Якщо в межах припустимих значень навантажень механічні характеристики прийняти прямолінійними, то значення опору, що забезпечує режим протвовключения, визначитися з вираження:
Загальний опір противовключения складається з опору фази обмотки ротора, пускового опору і власне ступіні противовключения, значення якого визначається з вираження ;
Режиму противовключения відповідає ковзання в межах 1<S<2.
3. Розрахунок моментів опору на валу двигунів
3.1 Моменти опору на валові двигуна механізму підйому стріли
; ;
передаточне число редуктора
?=0,95 - ККД передачі від двигуна до стріли.
При підйомі і спуску стріли з вантажем
;
;
При підйомі і спуску стріли без вантажу
;
3.2Моменти опору на валу двигуна механізму підйому вантажу
- передаточне число. ;
При підйомівантажу
; ;
При опусканні вантажу
; ;
«-» означає що отримано для гальмового моменту.
4. Розрахунок перехідних процесів
Зміна електромагнітного чи статичного моменту викликає поява так називаного надлишкового, чи динамічного моменту, що у залежності від його знака викликає розгін чи загальмування електропривода. Процес переходу з одного сталого стану в інше називається перехідним процесом. У більшості випадків перехідні процеси впливають на роботу електропривода. Зменшення їхньої динамічності ущільнює графік робочого процесу, що веде до збільшення продуктивності виконавчого механізму. Причинами перехідного процесу є: зміна навантаження, зміна схеми включення, зміна параметрів живильної мережі.
4.1Розрахунки перехідних процесів у режимахпідйому й опускання стріли