Файл: Электропривод подъемной лебедки буровой установки.doc

2.2 Выбор электродвигателя, расчет параметров

Электродвигатель МПБ90-1000УХЛ2.

Паспортные данные электродвигателя сведены в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Наименование параметра	Обозначение	Величина
Номинальная мощность, кВт	Pдвн	90
Номинальное напряжение, В	Uдвн	440
Номинальная скорость вращения, об/мин	nдвн	1000
Номинальный ток якоря, А	Iн	225
Максимально допустимый ток перегрузки двигателя, А	Iдвмакс	1,6Iн
Число пар полюсов	2p	2
Число витков обмотки якоря на полюс		38,75
Число параллельных ветвей обмотки якоря		2
Число витков обмотки возбуждения на полюс	Wв	431
Сопротивление обмотки якоря при 15оС, Ом	Rоя	0,0445
Сопротивление добавочных полюсов при 15оС, Ом	Rдп	0,0211
Сопротивление обмотки возбуждения при 15оС, Ом	Rов	8,2
Номинальный ток возбуждения, А	Iвн	12,7
Номинальный поток главного полюса, Вб	Фдвн	0,0406*1,18
Номинальный вращающий момент, Н м	Мн	860
Момент инерции якоря, кг м 2	Jдв	1,6
КПД двигателя, %		90,5

---

Кривая намагничивания приведена на рисунке 2.3.



Рисунок 2.3. – Кривая намагничивания двигателя МПБ 90-1000УХЛ2

Расчетные параметры электродвигателя:

Номинальная угловая скорость вращения

 3.14 рад _дв.н  n_дв.н  1000 104,72 .

30 30 с

Сопротивление двигателя в горячем состоянии

Rдв  k Rt  оя+15°С  Rдп+15°С  Ом,

где k_t  1_i   - коэффициент, учитывающий зависимость сопротивления

о бмоток от температуры; принимаем  75 C - температура перегрева обмоток двигателя;

1

 _м 0,004;

C

тогда

R_{дв гор} 1,30,04450,0211 0,08528Ом

Индуктивность двигателя

_дв U^{двн 440} 0,0014 Гн,

L  0,15 

р_двн I_двн 2 104,72 225 

где0,10,2 – для машин с компенсационной обмоткой, принимаем  0,15

.

 В с   Н м 

Коэффициент ЭДС  _ и электромагнитного момента  _ при

 рад   рад 

номинальном потоке возбуждения

Uдв.н  Iдв.н  Rдв 440  225 0,08528

c    4,018.

_дв.н 104,72

Электромагнитный момент, соответствующий номинальному току M_эм  I_дв.н с  225 4,018 904,05 Н м .

Момент трения на валу

M_{с дв}  M _эм  M_дв.н  904,05860  44,05 Н м .

Максимально допустимый ток

I_{дв.макс} 1,6I_дв.н 1,6 225 360 А .

---

2.3. Механическая система дополнительного электропривода

подъемной лебедки

Расчетная схема одномассовой механической системы представлена на рисунке 2.4, где приняты следующие обозначения:

J₁ – момент инерции двигателя и механизма;

М_дв.эм – электромагнитный момент двигателя;

М _с – момент сопротивления типа сухого трения на валу; ₁ – угловая скорость вращения электропривода.

Мсдв Мсмех Мгрприв



Мдв.эм 1

Рисунок 2.4 – Расчетная схема механической одномассовой системы

дополнительного электропривода лебедки

Параметры элементов механической одномассовой системы:

Момент инерции двигателя

J_дв 1,6 кг м . ²

Момент инерции механизма

J_э.мех  0,0957 кг м . ²

Момент инерции поднимаемых масс, приведенный к валу двигателя, определим по выражению

J_m  m^_ D2^{б }_2i1тп2 iпол1₂ ,кг м . ²

где m – масса поднимаемого груза, кг; D_б – диаметр барабана лебедки, D_б  0,786 м; i_тп – результирующее передаточное число механизма лебедки; i_пол – коэффициент полиспаста, i_пол 10.

Момент инерции поднимаемых масс на первой передаче i_тп 182,56 при поднимаемой массе m 123,204258,204¹⁰³ кг

J _m 123,204258,20410^{3 }_ ^0,7862 _^²_182,561 2 ₁₀12 = 0,0057 0,01197  кг м . 2 _

Собственный момент сопротивления на валу электродвигателя М_сдв С I _двн М_двн 904,05 860 44,05 Н^.м.

Постоянные потери в передаточном механизме лебедки

М_мех а М _перн 0,1024 1000 102,4 Н^.м,

где М_перн 1000Н^.м – номинальный передаваемый момент механизма;

1 пер.осн пер.доп пол 1 0 ,914 0,97 0,  94 0,1024 а b   

2пер.осн пер.доп пол 2 0 ,914 0,97 0,  94

a – коэффициент постоянных потерь в передаче; b – коэффициент переменных потерь в передаче;

---

КПД передаточного механизма ^{ред.осн 0,914},

КПД талевой оснасткипол 0,94

КПД редуктора дополнительного привода _{ред.доп}  0,97;

Момент, развиваемый грузом на передаче i_тп 182,56 m q D 

Мгр.прив  б 

2iред iпол

  (260,184545,279) Н^.м.

Эквивалентный момент инерции на «тихой» передаче

J_э  J_дв  J_мех  J_m 1,60,09570,00570,01197 1,71,71 кг м . ²

Момент сопротивления реактивного характера на оси эквивалентной массы

М М М_с   _сдв  _мех  44,05 102, 4146,45 Н м.

Электромеханическая постоянная времени привода наиболее существенно изменяется при работе на второй передаче и имеет: минимальное значение

J_эмин R_яц 1,7014 0,155

Т ммин  2  2  0,0163с С 4,018

и максимальное значение

Jэмакс Rяц 1,71 0,155

Т_ммакс  ^С₂  4,0182  0,0164 с.

Структурная схема одномассовой механической системы приведена на рисунке 2.5.



Рисунок 2.5 – Структурная схема одномассовой механической системы

Расчетная схема механической системы дополнительного электропривода лебедки представляет собой двухмассовую систему, представленную на рисунке

2.6, где приняты следующие обозначения:

J₁ – момент инерции двигателя и механизма;

J₂ – момент инерции поднимаемых масс;

М_{дв эм} – электромагнитный момент двигателя;

М _с – момент сопротивления типа сухого трения на валу первой массы;

М_гр – момент нагрузки, развиваемый грузом, активный по характеру; С_12 – эквивалентная угловая жесткость; b_B12 – эквивалентный коэффициент внутреннего демпфирования.

Мсдв Мсмех С Мгр

М

bВ

---

12

Рисунок 2.6 – Расчетная схема двухмассовой механической системы дополнительного электропривода подъемной лебедки

Линейная жесткость подъемного каната для компоновочной схемы с

i_пол 10 (см. рисунок 2.2) определяется по выражению

Сl iпол  к  50,25 10 6  6 14,36 10 6 Н/м

С 10  50,25 10

l 10 35 

• 
  линейная жесткость участка длиной l = (10-35) м
  

С Е S_к  _к  _к 1,25 10 114,02 10 ^4 50,25 10 ⁶ Н

• 
  жесткость одного погонного метра каната;
  

Е_к  1,1 1, 410¹¹Н м²

• 
  модуль продольной упругости для стального каната, принимаем
  

Е _к 1,25 10 ¹¹Н/м²; Sк 0,5d_к² 0,5_3,14 0,032 ² _4,02 10_ 4 _м2

4 4

-площадь сечения проволок.

При изменении высоты подъема эквивалентная жесткость канатов изменяется в малых пределах, так как при этом будет изменяться только длина параллельно включенных канатов в талевой системе.

Параметры двухмассовой механической системы

Структурная схема двухмассовой механической системы (ДМС) привода подъема приведена на рисунке 2.8.

Момент инерции первой массы

J₁  J_дв  J_мех 1,60,0957 1,6957 кг м ².

Момент сопротивления на валу первой массы

М_с  М_сдв М_мех  44,05 102, 4146,45 Н м.

Момент инерции второй массы и соответствующий грузовой момент на ее оси при работе на первой передаче i_тп 182,56

J₂  0,00570,01197  кг м , ²

М_{гр.прив} (260,184 545,279) Н м.

При работе на «тихой» передаче i_ред 182,56 значение углового коэффициента жесткости ДМС изменяется в пределах:

50,25 10  2 

---