Электропривод типовых и специальных установок: Рабочая программа, задание на курсовой проект

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Северо-Западный заочный политехнический институт Кафедра автоматизации производственных процессов

ЭЛЕКТРОПРИВОД ТИПОВЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Рабочая программа Задание на курсовой проект

Факультет энергетический Специальность 10.04 – электроснабжение

Санкт-Петербург 1998

Утверждено редакционно-издательским советом института УДК 62 - 5:621.3.07 Электропривод типовых и специальных установок. Рабочая программа, задание на курсовой проект: - СПб: СЗПИ, 1998. Рабочая программа по настоящему курсу разработана на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для специальности 10.04.00 " Электроснабжение " (по отраслям) от 23. 06. 95 г. Рассмотрено на заседании кафедры автоматизации производственных процессов, одобрено методической комиссией машиностроительного факультета. Рецензенты: Кафедра автоматизации производственных процессов СЗПИ (зав. кафедрой А.А.Сарвин, канд. техн. наук, доц.); зав. кафедрой систем автоматического управления СПбГЭТУ В. В. Путов, д-р техн. наук, проф. © Составитель: В. В. Иванов, канд. техн. наук, доцент.

Целью

Предисловие дисциплины является

преподавания

получение

студентами

теоретических знаний и практических навыков о реальных электроприводах, применяемых

в

типовых

производственных

механизмах

и

специальных

промышленных установках. Задачей

изучения

автоматизированного электропривода,

дисциплины

электропривода,

управления,

является его

комплексом

овладение

свойств, требований

вопрос для

основами энергетики

выбора

систем

электроприводов типовых и специальных производственных механизмов, а также схемными решениями и умением анализировать работу различных систем электроприводов. Материал по дисциплине учитывает требования, предъявляемые к подготовке специалистов в области электроснабжения промышленных предприятий. Дисциплина базируется на курсах "Прикладная механика", "Промышленная электроника", "Электротехника", "Электрические машины". В результате изучения дисциплины студенты должны приобрести навыки расчета, анализа и проектирования систем электроприводов для различных промышленных механизмов и установок.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (210 часов) Введение (2 часа) [1], с. 5…15; [2], с. 5…26 Назначение курса и его место среди других дисциплин специализации. Понятие автоматизированного электропривода; примеры, краткий очерк развития. Классификация и характеристики типовых и специальных промышленных установок. Характеристика электропривода как основного средства электрофикации и автоматизации

производственных

процессов

и

как

основной

нагрузки

электроснабжения. Пути и перспективы развития электроприводов механизмов и установок общепромышленного назначения.

Вопросы для самопроверки 1. Какова роль типовых и специальных производственных механизмов и установок в решении задач по автоматизации народного хозяйства? 2. На

базе

известных

вам

предприятий

укажите

примеры

использования

производственных механизмов различного назначения. 3. Охарактеризуйте

основные

направления

и

перспективы

развития

электропривода. 1. Электроприводы постоянного и переменного тока 1.1. Принципы построения автоматизированного злектропривода (6 часов) [1], с. 41…58; [2], с. 93…102 Понятие о регулировании координат электропривода. Регулирование скорости электроприводов. Основные показатели регулирования: диапазон, направление, плавность, стабильность, экономичность, допустимая нагрузка двигателя. Регулирование тока и момента двигателей. Регулирование положения электроприводов. Режимы работы электроприводов: установившийся и переходный (динамический). Общие принципы построения систем управления электроприводами. Вопросы для самопроверки 1. Что понимается под регулированием координат электропривода? 2. Охарактеризуйте основные показатели регулирования скорости. 3. В каких электроприводах применяется регулирование тока и момента двигателя? 4. По каким основным принципам строятся системы управления электроприводами? 1.2. Основы механики электропривода (10 часов) [1], с. 16…40; [2], с. 26…48 Структура механической части электропривода. Управления движения элементов механической части. Приведение моментов и сил сопротивления, масс и

моментов инерции к валу двигателя. Активный и реактивный моменты сопротивления. Приведенный момент инерции поступательно движущихся элементов. Время переходных процессов при постоянном динамическом моменте. Определение передаточного числа. Механические и электромеханические характеристики электродвигателей и производственных механизмов, классификация характеристик. Многомассовые механические системы. Установившийся режим работы. Определение координат установившегося движения. Условия статической устойчивости электропривода. Неустановившееся движение электропривода при а) постоянном, б) зависящем от скорости, в) произвольном динамическом моментах. Построение кривых угловой скорости в функции времени при любых формах механических характеристик производственных агрегатов, определение времени переходных процессов. Вопросы для самопроверки 1. Что называется основным уравнением движения электропривода? 2. Что такое пассивный и активный моменты сопротивления производственных 3. механизмов? 3. Что называется механической и электромеханической характеристиками двигателя? Как они классифицируются? 4. Что называется механической характеристикой производственного механизма? Как они классифицируются? 5. Перечислите основные критерии оценки механических характеристик. 6. Для чего моменты сопротивления и моменты инерции приводятся к валу двигателя? 7. Что такое переходный и установившейся режим работы электропривода?

1.3. Электроприводы с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) (16 часов) [1], с. 59…148; [2], с. 48…65; 102…132, 242…254, 267…290 Схема включения, свойства и статические характеристики электропривода с ДПТ НВ.

Естественная

и

искусственные

механические

и

электромеханические

характеристики. Режимы работы электропривода: двигательный и генераторный (тормозной) – рекуперативный (с отдачей энергии в сеть), противовключение, динамическое торможение. Физические процессы, способы осуществления и область применения этих режимов. Регулирование угловой скорости, тока и момента электропривода с ДПТ НВ при помощи резистора в цепи якоря, изменением магнитного потока, подводимым к якорю

напряжением

преобразователя

–

и

шунтированием

двигатель,

якоря.

формирование

Система

электропривода

статических

характеристик.

Особенности питания электродвигателей от вентильных преобразователей: учет падения напряжения на вентилях, коммутация вентилей, режим прерывистых токов, осуществление

реверса.

Характеристики

двигателя

в

случае

питания

от

преобразователей. Влияние вентильного электропривода постоянного тока на сеть электроснабжения и способы снижения этого влияния. Система электропривода источник тока – двигатель, регулирование координат в этой системе. Импульсный способ регулирования координат. Способы пуска и торможения двигателей независимого возбуждения. Расчет пусковых и тормозных сопротивлений. Переходные процессы в электроприводах с ДПТ НВ при питании от сети в системе преобразователь – двигатель. Формирование переходных процессов. Вопросы для самопроверки 1. Что понимается под естественной и искусственной характеристиками двигателя? 2. В каких режимах может работать ДПТ НВ? 3. Перечислите и охарактеризуйте основные способы регулирования ДПТ НВ. Дайте их сравнительную оценку. 4. В чем заключается особенность системы "Тиристорный преобразователь – двигатель"?

5. Укажите особенности режима прерывистых токов? 6. Как влияет работа вентильного электропривода постоянного тока на сеть электроснабжения? Как уменьшить это влияние? 7. Перечислите способы пуска и торможения ДПТ НВ. Как их осуществить? 8. Назовите особенности формирования переходных процессов в системах "генератор – двигатель" и "преобразователь – двигатель". 1.4. Электроприводы с двигателями постоянного тока последовательного (ДПТ НВ) и смешанного (ДПТ СВ) возбуждения (10 часов) [1], с. 175…193; [2], с. 70…74, 132…141, 270…291 Схема

включения,

статические

характеристики

и

режимы

работы

электропривода с ДПТ ПВ. Регулирование угловой скорости электроприводов с ДПТ ПВ при помощи резисторов в цепи якоря, изменением магнитного потока и напряжения, шунтированием якоря. Торможение электроприводов с ДПТ ПВ. Схема включения и характеристики ДПТ СВ. Электромеханические свойства электроприводов с ДПТ СВ. Вопросы для самопроверки 1. В каких режимах может работать ДПТ ПВ? 2. Почему ДПТ ПВ не может работать в генераторном режиме с отдачей в сеть? 3. Какими способами можно осуществить торможение ДПТ ПВ? 4. Для чего строят пусковую диаграмму ДПТ ПВ? 5. Назовите область применения электроприводов с ДПТ СВ и ДПТ ПВ? 1.5. Электроприводы с асинхронным двигателем (АД) (18 часов) [1], с. 193…296; [2], с. 74…89, 141…193, 291…300 Схема

включения,

свойства,

статические

характеристики

и

режимы

электропривода с АД. Механические и электромеханические характеристики АД с короткозамкнутым ротором и фазным ротором в различных режимах. Уравнение момента в функции скольжения. Формулы Клосса.

Регулирование угловой скорости АД путем изменения сопротивления роторной цепи, числа пар полюсов и частоты. Вентильные преобразователи частоты, их применение для регулирования угловой скорости АД; связь между частотой и напряжением. Импульсный способ регулирования координат АД. Регулирование угловой скорости АД в каскадных схемах включения, в системах преобразователь частоты – двигатель, преобразователь напряжения – двигатель. Система электрического вала. Возможность экономии электроэнергии при использовании асинхронных вентильных

электроприводов.

Влияние

таких

электроприводов

на

сети

электроснабжения. Способы пуска и торможения АД с короткозамкнутым и фазным ротором. Расчет сопротивлений графическим и аналитическим методами. Переходные процессы в асинхронном электроприводе и их формирование. Вопросы для самопроверки 1. В каких режимах может работать АД? 2. Какой вид имеют механические характеристики при различных способах торможения? 3. В чем состоит различие между упрощенной и уточненной формулой Клосса? 4. Назовите основные способы регулирования скорости АД. 5. Какие существуют законы изменения частоты и напряжения на стандарте АД при частотном регулировании скорости? 6. Какие способы регулирования скорости АД обеспечивают

постоянную

мощность, а какие момент? 7. Перечислите основные способы пуска АД. 8. В

чем

заключается

сущность

графического

метода

расчета

пусковых

сопротивлений для АД с фазным ротором? 1.6. Электроприводы с синхронными (СД) и специальными двигателями (12 часов) [1], с. 276…318; [2], с. 89…93, 201…210 Схема

включения,

статические

характеристики

и

режимы

работы

электропривода с СД. Механическая и угловая характеристики синхронного

двигателя. Перегрузочная способность СД, способы ее повышения. Использование синхронного электропривода для компенсации реактивной мощности. Способы пуска и торможения СД. Особенности подачи возбуждения при легком и тяжелом пуске. Переходные процессы в синхронном электроприводе. Тиристорные системы возбуждения СД. Необходимость применения в электроприводах специальных двигателей с расширенными регулировочными свойствами. Электроприводы с линейными, шаговыми, вентильными двигателями. Вопросы для самопроверки 1. Что понимается под механической и угловой характеристиками СД? 2. Назовите основные достоинства СД и области их применения. 3. Нарисуйте упрощенную векторную диаграмму СД. 4. Что понимают под легким и тяжелым пуском СД? 5. Перечислите способы пуска и торможения СД. 6. В каких случаях используют электроприводы с линейными, шаговыми и вентильными двигателями? В чем заключается их особенности? 1.7. Энергетика электроприводов, выбор мощности электродвигателей (10 часов) [1], с. 350…407; [2], с. 325…387 Энергетические

показатели

нерегулируемого

и

регулируемого

электроприводов в установившихся режимах работы, способы их повышения. Потери энергии в электроприводах при переходных процессах (пуск, реверс, торможение) и способы их снижения. Нагрев и охлаждение электродвигателей. Классификация режимов работы электродвигателей по условиям нагрева. Уравнения нагревания и охлаждения, постоянные времени. Выбор двигателей при длительном режиме работы с постоянной и переменной нагрузками. Методы эквивалентных величин (потерь, тока, момента и мощности). Выбор двигателей при повторно – кратковременном и кратковременном режимах

работы

методом

термического

и

механического

коэффициентов

перегрузки. Определение допустимой частоты включений асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Выбор двигателя для регулируемого электропривода. Работа электропривода с маховиком. Определение необходимого момента инерции маховика. Вопросы для самопроверки 1. Назовите основные энергетические показатели работы электроприводов. 2. Как классифицируются режимы работы электроприводов по условиям нагрева? 3. Из чего складываются потери энергии в электроприводах при переходных процессах? 4. Назовите основные критерии, определяющие выбор электродвигателя по мощности. 5. Что характеризуют постоянные времени нагревания и охлаждения двигателя? 6. В чем сущность метода эквивалентных величин при выборе мощности двигателя? 2. Автоматическое управление электроприводами 2.1. Разомкнутые системы управления электроприводами (10 часов) [2] с. 391…424; [3], с. 244…304 Классификация систем автоматического управления электроприводами. Принципы управления пуском, реверсом и торможением электродвигателей постоянного и переменного тока в функциях скорости, тока и времени. Типовые узлы управления ДПТ НВ, ДПТ ПВ, АД, СД при пуске, реверсе, торможении. Логические элементы, их назначение и устройство, выполняемые логические функции. Схемы бесконтактного управления электроприводами с логическими элементами. Типовые схемы разомкнутых систем управления, основные требования, предъявляемые к ним. Вопросы для самопроверки 1. По каким признакам можно классифицировать автоматические системы управления электроприводами?

2. Приведите примеры основных бесконтактных логических схем управления электроприводами. 3. Объясните принципы работы основных защитных устройств (блока ограничения, автоматов, реле обрыва поля, сигнализации и т.п.). 2.2. Замкнутые системы управления электроприводами (12 часов) [1], с. 165…175; [2], с. 242…248, 462…476; [3], с. 306…474 Принципы построения замкнутых систем регулируемого электропривода. Основные динамические звенья систем автоматического управления. Передаточные функции элементов систем автоматического управления. Составление структурных схем и определение передаточных функций систем непрерывного управления. Методы анализа и критерии устойчивости линейных автоматических систем. Типы обратных связей: по напряжению, скорости, току; жесткие и гибкие, положительные и отрицательные обратные связи. Понятие

о

системах

подчиненного

регулирования.

Оптимизация

динамических режимов электропривода по принципу подчиненного регулирования координат. Математическое моделирование электроприводов при помощи ЭВМ. Вопросы для самопроверки 1. Объясните назначение обратных связей в системах автоматического управления электропривода. 2. Перечислите основные динамические звенья электропривода, их передаточные функции. 3. В чем особенность расчета механических характеристик электропривода при наличии обратных связей? 4. Перечислите критерии устойчивости систем электроприводов. 5. Как осуществить переход от дифференциальных уравнений к передаточным функциям?

2.3. Электроприводы с автоматическим перемещением механических органов (10 часов) [1], с. 326…350; [2], с. 505…547, [3] с. 375…400 Понятие о следящем электроприводе. Следящий электропривод прерывного и непрерывного действия. Электропривод с программным управлением. Электропривод с адаптивным управлением. Применение

средств

вычислительной

техники

для

управления

автоматизированными электроприводами. Вопросы для самопроверки 1. Что называется следящим электроприводом? В чем различие следящего электропривода релейного и непрерывного действия? 2. Какие элементы составляют основу следящего электропривода? 3. Какие задачи решает электропривод с программным управлением? 4. Назовите основные достоинства и области применения электропривода с адаптивным управлением. 3. Электропривод производственных механизмов и промышленных установок 3.1. Электроприводы крановых установок (16 часов) [4], с. 11…15, 46…51, 106…147; [5], с. 6…101 Краны как элементы механизации трудоемких работ промышленных предприятий. Основные требования, предъявляемые к электроприводам кранов. Характеристика режимов работы крановых механизмов. Определение статических нагрузок диаграмм.

электроприводов Расчет

крановых

мощности

и

механизмов,

выбор

построение

электродвигателей.

нагрузочных

Типовые схемы

электроприводов с двигателями постоянного и переменного токов. Контактное и бесконтактное управление. Система ТП – Д для механизма подъема крановых установок. Современные тенденции развития крановых электроприводов.

Вопросы для самопроверки 1. Перечислите основные требования, предъявляемые к электроприводам крановых установок. 2. В чем заключаются основные особенности выбора электродвигателей крановых механизмов с учетом характера нагрузки и цикла работы? 3. Какие величины необходимо знать для расчета статической мощности механизмов кранов? 4. Какие типы двигателей применяются для кранов и каковы их особенности? 5. Какие основные показатели являются определяющими при выборе схем управления крановыми электродвигателями? 6. В чем состоят особенности реализации контактных и бесконтактных схем управления крановыми механизмами? 7. В чем заключаются современные тенденции развития крановых электроприводов? 3.2. Электрооборудование лифтов (14 часов) [4], с. 220…254; [5], с. 102…129 Назначение и классификация лифтов. Расчет статических нагрузок и мощности

электропривода.

Основные

требования,

предъявляемые

к

электроприводам лифтов. Точная остановка, тахограммы работы лифта. Схемы управления тихоходным и быстроходным лифтами. Индуктивные и герконовые датчики. Перспективы развития электроприводов скоростных и высокоскоростных лифтов. Вопросы для самопроверки 1. Как осуществляется обеспечение точной остановки лифта? 2. Какие факторы необходимо учитывать при выборе электродвигателей лифтов? 3. Назовите основные типы силовых схем управления лифтами. 4. Какие датчики применяются в схемах управления для получения точной остановки лифтов? В чем принцип их работы?

3.3. Электроприводы механизмов непрерывного действия (14 часов) [4], с. 263…297; [5], с. 150…169 Характеристика и классификация механизмов непрерывного транспорта. Основные требования, предъявляемые к электроприводам. Диаграммы натяжения непрерывного тягового органа. Расчет мощности и выбор необходимого числа двигателей.

Схемы

согласованного

управления

несколькими

двигателями

конвейеров. Электропривод эскалатора, расчет мощности двигателя, влияние загрузки на энергетические показатели. Схемы управления эскалатором. Вопросы для самопроверки 1. Каковы особенности работы каждого типа механизмов непрерывного транспорта и требования к их электроприводам? 2. Почему для протяженных конвейеров целесообразно устанавливать несколько приводных двигателей (станций)? Как определить место их установки? 3. Как рассчитывается мощность приводного электродвигателя для различных механизмов непрерывного транспорта? 4. Чем обусловлено продолжительное время пуска и торможения механизмов с протяженным тяговым органом? 5. Для

чего

у

двигателя

переменного

тока

эскалатор

предусматривается

переключение обмоток статора с треугольника на звезду и обратно? 6. Что такое поточно-транспортная система (ПТС)? Перечислите правила ее пуска и остановки. 7. Какие мероприятия по технике безопасности необходимо применять для механизмов непрерывного транспорта? 8. Какие вы знаете схемы управления механизмами непрерывного транспорта и их особенности? 3.4. Электроприводы насосов, вентиляторов и компрессоров (14 часов) [4], с. 300…336; [5], с. 170…193 Принципы работы и конструктивные особенности насосов, вентиляторов и компрессоров.

Определение

мощности

приводных

двигателей.

Основные

требования, предъявляемые к электроприводам. Регулирование производительности центробежных механизмов. Схемы типовых электроприводов насосов, вентиляторов и компрессоров, особенности их управления. Вопросы для самопроверки 1. Перечислите принципы работы механизмов этой группы и назовите их особенности? 2. Каким диапазонам подчиняется изменение нагрузки на валу этих механизмов при изменении скорости? 3. Перечислите способы регулирования расхода вещества (производительности механизма). 4. Что является исходными данными для расчета мощности приводного электродвигателя механизмов поршневого и центробежного типов? 5. Поясните принцип работы асинхронно – вентильного каскада (АВК). Каковы его достоинства и недостатки? 6. Какие вы знаете типы каскадных схем? 7. Как рассчитать и выбрать элементы АВК? 8. Расскажите о других схемах управления электроприводами механизмов этой группы 3.5. Электроприводы металлорежущих станков и кузнечно – прессового оборудования (12 часов) [2], с. 522…543; [4], с. 194…216 Способы регулирования угловой скорости и типовые схемы управления электроприводами

главного

движения.

Типовые

схемы

управления

электроприводами подач. Типовые схемы управления электроприводами кузнечно – прессового

оборудования.

Влияние

качества

электроэнергии

на

работу

металлорежущих станков. Зависимость качества обработки изделий от качества электрической энергии. Мероприятия по повышению энергетических показателей работы станков и кузнечно – прессового оборудования. Станки с пусковым программным управлением.

Вопросы для самопроверки 1. Каким образом осуществляется одно - и двухзонное регулирование скорости электроприводов постоянного тока металлорежущих станков? 2. Какова специфика управления электроприводами плавного движения станка? 3. Каким образом обеспечиваются широкий диапазон и высокое быстродействие электроприводов подач и плавного движения станков? 4.

В

чем

особенность

работы

электроприводов

кузнечно

–

прессового

оборудования? 5. Какие показатели характеризуют энергетику работы электроприводов станков? 6. В чем заключается особенность электроприводов станков с числовым программным управлением? Примерный перечень лабораторных работ (24 часа) 1. Исследование механических характеристик электропривода с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения. 2. Исследование механических характеристик электропривода с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения. 3. Исследование вентильного электропривода постоянного тока. 4. Исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя. 5. Исследование схемы автоматического пуска асинхронного двигателя с фазовым ротором. 6. Исследование схемы управления подъемником (лифтом). 7. Исследование электропривода кранового механизма при контроллерном управлении. 8. Исследование электропривода механизмов с вентиляторными характеристиками (насос, вентилятор, компрессор)

Литература 1. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод, - М.:Энергоатомиздат, 1986. 2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. – М.:Энергоатомиздат, 1981. 3. Москаленко В.В. Электрический привод. – М.:Высшая школа, 1991. 4. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов. – М.: Энергия, 1980. 5. Есаков В.П. Электрооборудование и электропривод промышленных установок – Киев: Вища школа, 1981. Тематический план лекций (36 часов) 1. Введение. Содержание и задачи дисциплины………………………………….2 часа 2. Механика электропривода……………………………………………………….2 часа 3. Электроприводы с двигателями постоянного тока…………………………….4 часа 4. Электроприводы с двигателями переменного тока…………………………....4 часа 5. Электроприводы со специальными двигателями……………………………...2 часа 6. Разомкнутые системы автоматического управления электроприводами……2 часа 7. Замкнутые системы автоматического управления электроприводами………2 часа 8. Электроприводы крановых установок………………………………………….4 часа 9. Электрооборудование лифтов…………………………………………………..4 часа 10. Электроприводы механизмов непрерывного действия……………………….4 часа 11. Электроприводы насосов, вентиляторов и компрессоров……………………4 часа 12. Электроприводы металло – режущих станков и кузнечно – прессового оборудования…………………………………………………………………….2 часа Тематика практических занятий (8 часов) 1. Расчет и построение механических характеристик двигателей постоянного тока………………………………………………………………………………..2 часа 2. Расчет и построение механических характеристик асинхронных двигателей………………………………………………………………………..2 часа

3. Расчет основных энергетических показателей электропривода производственного механизма………………………………………………….4 часа ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Задачи,

возлагаемые

на

типовые

производственные

механизмы,

обусловливают большое разнообразие их электроприводов. В настоящее время уровень промышленного производства и производительность труда в значительной степени зависят от оснащенности производства современными механизмами и от технического совершенства их электроприводов. Проектирование

является

важным

этапом

при

создании

систем

электроприводов производственных механизмов, поэтому необходимо развитие навыков самостоятельной творческой работы и подробное ознакомление с требованиями и этапами проектирования подобных систем. Курсовой проект представляется расчетно – пояснительной запиской объемом 25…30 страниц и электрической принципиальной схемой, выполненной на листе формата 24. Номер задания выбирается по последней цифре (нечетная цифра – задание 1, четная цифра – задание 2), а вариант – по предпоследней цифре шифра студента. По согласованию с преподавателем задание может быть выбрано не по шифру студента, а в соответствии с характером его производственной деятельности. При определении такой производственной темы необходимо учитывать, чтобы в проекте были элементы расчета и выбора оборудования примерно такого же характера, как и в приведенных заданиях. Графики и рисунки в тексте рекомендуется выполнять на миллиметровой бумаге. Форма титульного листа расчетно-пояснительной записки дана в Приложении. Все расчеты следует вести в единицах измерения СИ. Обозначения на схеме (графические и буквенные) должны соответствовать ГОСТам. Однородные вычисления удобно производить в расчетных таблицах. Применяемые методы решения должны быть обоснованы, а используемые формулы и коэффициенты сопровождаться ссылками на литературу, из которой они заимствованы.

Пояснительная записка к проекту подразделяется на главы и параграфы и должны включать: 1. Титульный лист; 2. Оглавление. 3. Техническое задание с исходными данными; 4. Обоснование принятого варианта системы; 5. Расчет мощности и проверку выбранного двигателя по нагреву и перегрузке; 6. Расчет статических режимов работы и характеристик системы; 7. Выбор и обоснование основного

электрооборудования

системы;

8.

Описание

разработанной

электрической принципиальной схемы; 9. Выводы; 10. Список использованной литературы. Задание 1 Электропривод пассажирского лифта Для электропривода лифта с механическим КПД канатоведущих элементов η=0,9 и параметрами, приведенными в табл.1, требуется: 1) рассчитать статическую мощность, выбрать и проверить двигатель (при отсутствии тихоходных лифтовых двигателей принять общепромышленный или крановый, определить необходимое передаточное отношение редуктора и, приняв его КПД ηρ =0,5…0,9, учесть это при выборе необходимой мощности двигателя); 2) рассчитать режим работы (ПВ) электродвигателя, приняв при этом одиночную собирательную схему управления при подъеме и опускании кабины; 3) выбрать для управления электродвигателем тиристорный преобразователь или ТСУ с учетом допустимых перегрузок. При расчете нужно принять, что лифт работает в высотном здании. Значение массы

противовеса

берется,

исходя

из

оптимальной

диаграммы

неуравновешенности (если она будет иметь знаки на верхней и нижней отметках остановки кабины) или по расчету при высоте подъема h>50 м и наличии уравновешивающего каната длиной Lĸ=1,1h и массы, равной массе несущего (тянущего) каната. Сумма маховых моментов всех шкивов и элементов редуктора при

тихоходных

двигателях

(канатоведущий

шкив

на

валу

двигателя)

Σ GD2=(2…4) GD2дв, а при быстроходных – (0,1…0,36) GD2дв. Влияние контроля скорости учтено в механическом КПД. Скорость перед остановкой кабины можно определять по следующему уравнению:

Указания к заданию 1 Выбор

двигателя

следует

производить

методом

последовательных

приближений, где в качестве первого приближения нужно принять мощность, полученную по средней или средневзвешенной неуравновешенности и номинальной скорости кабины лифта ([5], с. 106 и 107). При этом если диаграмма неуравновешенности по всей высоте подъема кабины имеет один знак, тогда нужно пользоваться

средней

неуравновешенностью,

а

если

знак

ее

меняется –

средневзвешенной. Ход расчета и выбор основных элементов можно выполнять аналогично примеру ([5], с. 122…129). Метод последовательных приближений подробно описан в [5], с. 18…24 или в [4], с. 50…53. Целесообразно выбрать двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. При этом уравновешивающего каната может не быть, кинематическая схема лифта может как безредукторной, так и редукторной и в зависимости от варианта предварительно можно принять КПД механической передачи, исходя из КПД его элементов: каната со шкивом ηк=0,94…0,95, червячной передачи ηч=0,65… …0,70 и одной цилиндрической пары ηц=0,90…0,98; при безредукторном варианте лучше принять двигатель из серии лифтовых двигателей, а при редукторном – принять передаточное отношение, исходя из необходимой скорости лифта и частоты вращения двигателя. Следует принять: схему управления одиночным лифтом; отводной шкив таким же, как канатоведущий, натяжной – исходя из глубины кабины и толщины рамы противовеса; глубину кабины 1200…1500 мм; толщину рамы противовеса 250…300 мм; глубину приямка 3000…3500 мм. Ось вращения тянущего шкива расположена от пола верхнего этажа на высоте 4500…5000 мм; высота кабины 2100…2250 мм. В случае, когда скорость предполагаемого к установке двигателя не соответствует скорости лифта, нужно предусматривать редуктор с необходимым передаточным отношением, которым следует пользоваться при дальнейших расчетах (сам редуктор можно не выбирать). Средневзвешенная неуравновешенность – это частное от деления суммы произведений средней величины неуравновешенности на каждом участке на длину

этого участка на сумму этих участков. Если при расчете неуравновешенности для верхней и нижней отметок положения лифта с грузом или без груза знак неуравновешенности не изменяется, тогда для дальнейших расчетов следует изменить вес противовеса добиваясь перемены знака примерно на половине наибольшей высоты подъема.

Количество подвесных кабелей, шт.

Возможное число остановок N1

Диаметр канатоведущего шкива Dш, мм

Точность остановки кабины, мм

0,7

3

1

9

6500

4300 3540

770

±35

1

3200

4

75

1,0

3

1

20

6500

4300 3920

770

±40

2

5000

6

45

0,5

4

1

14

8000

5300 5170

600

±15

3

5000

6

75

1,0

4

1

20

8000

5300 5170

930

±35

4

5000

6

100

1,4

4

1

24

8000

5300 5170

930

±40

5

10000

12

75

1,0

6

1

20

17000 5300 5170

950

±35

6

10000

12

100

1,4

6

1

24

17000 5300 5170

950

±40

7

10000

12

150

2,0

6

2

40

17000 5300 3540

950

±45

8

10000

12

150

2,8

6

2

40

17000 5300 3540

950

±50

9

10000

12

150

4,0

6

2

40

17000 5300 3540

950

±50

1000 м кабеля

1000 м несущего каната

Вес, Н

кабины Go

Скорость подъема v, м/с

45

Максимальная высота подъема Hmax, м

4

Вместимость Е, чел.

3200

Грузоподъемность G, H

0

Варианты

Количество несущих канатов, шт.

Таблица 1

Примечания: 1. Количество уравновешивающих канатов принимается по усмотрению студента (их может и не быть, а при наличии уравновешивающего каната его следует принять таким же, как несущий канат). 2. Кинематическую схему лифта принимает сам студент. Задание 2 Электропривод кранового механизма Для

электропривода

механизма

подъема

крана

одним

из

методов

(последовательных приближений, эквивалентного КПД или нагрузочных рядов) рассчитать необходимую мощность и выбрать асинхронный двигатель переменного тока (лучше из серии MTF или МТН); исходные данные в соответствии с шифром взять из табл.2. Для

управления

полупроводниковое

двигателем

регулируемое

необходимо безконтактное

выбрать

контроллер,

устройство

(ПРБУ),

или или

тиристорную станцию управления (ТСУ). При контроллерном управлении рассчитать и выбрать пускорегулировочные резисторы, а при ПРБУ или ТСУ рассчитать и выбрать их полупроводниковые силовые элементы и основные элементы тормозных устройств. Указания к заданию 2 Сначала следует определить необходимую статическую мощность и, пользуясь одним из указанных методов, выбрать двигатель ([5], с. 18…35), а затем выбрать контроллер ([5], с. 46 или 53), или ПРБУ ([5], с. 73), или ТСУ ([5], с. 69…72). Если принята контроллерная схема управления, следует рассчитать и выбрать пускорегулировочные резисторы по типовым разбивкам ([5], с. 68,69), или

R ном =

U 2 ном 3I 2 ном

S,

произвести специальный расчет и выбор пускорегулировочных резисторов ([5], с. 59…65). По параметрам двигателя находят номинальное сопротивление, а затем, пользуясь величиной λ, рассчитывают сопротивления по ступеням, т.е. R1=λRном, R2=λ2 Rном и т.д., и производят выбор резисторов по каталогу. В этом случае их рекомендуется выбирать в зависимости от режима работы крана. Для

предпоследней ступени ПВ принимаются 12,5% для Л режима, 25% для СиТ и 35% для ТиВТ. Для предыдущих ступеней ПВ должна быть пропорционально величине выводимого сопротивления, и расчетный ток определяется через пусковой I1 и ток переключения I2, т.е.

I =

2

2

1 / 3( I1 + I1I 2 + I 2 ) ≈

I1I 2 .

Этот ток для каждой ступени необходимо привести к своей продолжительности включения и только после этого можно выбирать резисторы по току из каталога. В этом случае, когда управление двигателем предполагается осуществить при помощи ПРБУ, выбор его нужно производить по напряжению и токам статора и ротора ([5], с. 73), а при использовании ТСУ его выбирают по напряжению и току статора ([5], с. 69…72). Цифровой пример приведен в [5], с. 95…101.

Предпоследняя цифра шифра

Грузоподъемность m, т

Масса подвески m0, т

Примерная скорость ν, м/мин

Диаметр барабана лебедки D,мм

Передаточное отношение от двигателя до груза i

Механический КПД η

Высота подъема Н, м

Число циклов в час z

Таблица 2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3 3 5 5 5 8 10 10 12,5 16

0,02 0,02 0,03 0,01 0,03 0,02 0,05 0,05 0,05 0,10

55,0 38,2 38,0 20,0 22,0 10,0 23,8 11,5 11,5 19,5

410 400 500 260 800 335 1100 800 410 1100

22,0 23,6 40,0 37,7 103,36 72,5 85,4 206,72 78,5 106,0

0,94 0,94 0,93 0,94 0,90 0,90 0,91 0,90 0,90 0,90

16 18 20 16 20 16 23 16 16 12,5

15 7 11 6 9 3 8 6 3 8

Дополнительная литература к выполнению курсового проекта 1. Справочник по автоматизированному электроприводу./Под ред. В.А.Елисеева, А.В.Шинявского. – М.: Энергоиздат, 1983. 2. Электротехнический справочник, т.3, кн. 2 / Под ред. В.Г.Герасимова и др. – М.: Энергоиздат, 1982. 3. А.Г.Яуре, Е.М.Певзнер. Крановый электропривод. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1988. 4. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. – Л.: Энергоиздат, 1982.

Приложение Образец оформления титульного листа расчетно – пояснительной записки Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Машиностроительный факультет Кафедра автоматизации производственных процессов

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по электроприводу типовых и специальных установок Тема________________________________________________________________ _____________________________________________________________________

Выполнил студент______________________________________________________ (фамилия, имя, отчество)

(подпись)

Шифр__________________________________ Руководитель проекта___________________________________________________

Проект допущен к защите________________________________________________ Проект защищен с оценкой______________________ Дата______________________ Подпись руководителя________________________

Санкт – Петербург 199_г.