ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.12.2021
Просмотров: 4378
Скачиваний: 12
6
–
кинематическая
схема
рабочей
машины
;
–
структурная
схема
электропривода
;
–
статические
и
динамические
характеристики
электропривода
;
–
нагрузочные
диаграммы
электропривода
.
При
необходимости
по
согласованию
с
преподавателем
–
руководителем
про
-
екта
содержание
проекта
и
объем
графической
части
могут
быть
измене
-
ны
.
4.
ИСХОДНЫЕ
ДАННЫЕ
ДЛЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Объектом
для
проектирования
электропривода
является
механизм
с
повтор
-
но
-
кратковременным
режимом
работы
(
механизм
подъема
экскаватора
,
крана
,
механизм
передвижения
тележки
или
моста
крана
,
механизм
поворота
экскавато
-
ра
и
т
.
п
.).
Нагрузка
механизма
изменяется
в
течение
цикла
,
включает
в
себя
разгон
до
рабочей
скорости
,
выполнение
работы
на
этой
скорости
,
торможение
или
ре
-
верс
и
возвращение
на
повышенной
скорости
в
исходное
положение
.
В
процессе
работы
механизма
возникает
необходимость
регулирования
скорости
и
момента
,
ограничения
предельных
значений
момента
,
ограничения
ускорения
рабочего
ор
-
гана
.
Возникают
режимы
наброса
и
сброса
нагрузки
.
Исходными
данными
для
проектирования
электропривода
являются
:
–
кинематическая
схема
рабочего
органа
с
указанием
вращающихся
и
по
-
ступательно
движущихся
динамических
масс
и
усилий
(
моментов
)
сопротивления
движению
;
–
скорости
движения
рабочего
органа
при
различной
загрузке
с
допускае
-
мыми
отклонениями
от
заданного
значения
;
–
допускаемые
значения
ускорения
рабочего
органа
по
условиям
механиче
-
ской
прочности
или
условиям
технологического
процесса
;
–
время
работы
для
выполнения
технологической
операции
и
число
циклов
в
час
;
–
линейное
перемещение
(
или
угол
поворота
вала
)
РО
;
–
линейные
(
или
предельные
)
жесткости
соединительных
валов
РО
;
–
система
электроснабжения
участка
(
цеха
),
в
котором
работает
механизм
;
–
условия
окружающей
среды
(
задымленность
,
вентиляция
,
влага
и
т
.
п
.).
В
практике
курсового
проектирования
кафедры
ЭПА
ЮУрГУ
вариант
ме
-
ханизма
для
проектирования
электропривода
студенты
выбирают
во
время
ре
-
монтно
-
технологической
практики
на
предприятиях
региона
после
третьего
курса
.
Там
же
собираются
исходные
данные
для
проектирования
.
Для
облегчения
выполнения
курсового
проекта
по
дисциплине
«
Теория
электропривода
»
в
приложении
А
приведены
варианты
кинематических
схем
ме
-
ханизмов
,
применяемых
в
промышленности
,
и
исходные
данные
для
проектиро
-
вания
.
7
5.
ОПИСАНИЕ
РАБОЧЕЙ
МАШИНЫ
И
ЕЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА
На
начальном
этапе
проектирования
электропривода
изучается
место
рабо
-
чей
машины
в
технологическом
процессе
,
ее
основные
функции
и
задачи
.
На
ос
-
новании
этого
изучения
формулируются
требования
к
рабочей
машине
со
сторо
-
ны
технологии
.
Принцип
действия
рабочей
машины
или
ее
рабочего
органа
изучается
по
кинематической
схеме
,
в
которой
обычно
приводятся
все
движущиеся
вращатель
-
но
и
поступательно
динамические
массы
,
прослеживаются
пути
передачи
мощно
-
сти
от
приводного
вала
рабочей
машины
до
ее
выходного
органа
.
В
кинематиче
-
ской
схеме
видны
участки
выделения
потерь
энергии
(
подшипники
,
подпятники
,
перемещение
тел
по
плоскостям
и
т
.
п
.),
виды
передач
(
шестеренчатые
,
клиноре
-
менные
,
цепные
и
т
.
п
.),
длинные
валы
как
элементы
упругих
связей
и
упругие
муфты
и
др
.
На
основании
изучения
принципа
действия
рабочей
машины
составляются
уравнения
движения
рабочей
машины
,
определяются
требования
к
электроприво
-
ду
рабочей
машины
,
включающие
в
себя
диапазон
регулирования
скорости
,
точ
-
ность
поддержания
скорости
,
момента
,
ускорения
при
пуске
и
торможении
,
необ
-
ходимость
реверса
и
др
.
При
изучении
рабочей
машины
широко
используется
техническая
литера
-
тура
по
соответствующим
отраслям
промышленности
.
6.
ТРЕБОВАНИЯ
,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К
ЭЛЕКТРОПРИВОДУ
При
выборе
системы
электропривода
необходимо
учитывать
совокупность
требований
,
предъявляемых
к
электроприводу
.
Основными
требованиями
,
которые
должны
быть
безусловно
выполнены
при
проектировании
электропривода
,
являются
требования
технологические
:
–
должна
быть
обеспечена
заданная
производительность
механизма
,
нико
-
гда
снижение
производительности
не
окупается
снижением
стоимости
оборудо
-
вания
;
–
перемещение
рабочего
органа
должно
выполняться
в
пределах
заданного
времени
;
–
ускорение
рабочей
машины
не
должно
превышать
заданного
(
допустимо
-
го
)
значения
;
–
отклонение
скорости
установившего
режима
не
должно
превышать
задан
-
ного
значения
(
заданного
статизма
);
–
по
требованию
рабочей
машины
электропривод
должен
обеспечивать
ре
-
верс
.
К
требованиям
,
обеспечивающим
надежную
и
экономичную
работу
элек
-
тропривода
в
течение
срока
эксплуатации
оборудования
,
относятся
:
8
–
величина
эквивалентного
тока
(
момента
)
должна
быть
в
пределах
0,85...1
ее
допустимого
значения
;
–
тиристорный
преобразователь
и
двигатель
должны
выдерживать
возни
-
кающие
кратковременные
перегрузки
;
–
величины
сопротивлений
пусковых
и
тормозных
резисторов
не
должны
отличаться
от
расчетных
значений
более
чем
на
5 %;
–
величина
эквивалентного
по
нагреву
тока
резисторов
должна
быть
в
пре
-
делах
0,7...1
длительного
тока
резистора
наиболее
нагруженной
ступени
;
–
экономичность
системы
электропривода
должна
быть
максимальной
,
обеспечивающей
минимум
капитальных
затрат
и
минимум
потерь
энергии
.
При
разработке
требований
к
электроприводу
необходимо
учитывать
усло
-
вия
электроснабжения
рабочей
машины
(
возможные
колебания
напряжения
от
+10 %
до
–15 %
от
номинального
напряжения
питающей
сети
),
а
также
возмож
-
ные
изменения
технологического
процесса
(
разброс
масс
перемещаемых
грузов
вызывает
изменение
статического
момента
от
+10 %
до
–10 %
от
номинального
момента
двигателя
).
7.
ОБОСНОВАНИЕ
ВЫБОРА
РОДА
ТОКА
И
ТИПА
(
ВАРИАНТА
)
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Выбор
рода
тока
и
типа
электропривода
целесообразно
производить
на
ос
-
нове
рассмотрения
и
сравнения
технико
-
экономических
показателей
ряда
вариан
-
тов
,
удовлетворяющих
техническим
требованиям
данной
рабочей
машины
.
На
основании
исходных
данных
и
требований
,
предъявляемых
к
электро
-
приводу
,
необходимо
выбрать
вариант
электропривода
,
способный
полностью
выполнить
требования
и
быть
одновременно
максимально
экономичным
.
"
Правила
устройства
электроустановок
"
[
16
]
рекомендуют
начинать
про
-
цесс
выбора
рода
тока
с
двигателей
переменного
тока
.
“...V-3-11.
Для
привода
механизмов
,
не
требующих
регулирования
частоты
вращения
,
независимо
от
их
мощности
,
рекомендуется
применять
электродвига
-
тели
синхронные
или
асинхронные
с
короткозамкнутым
ротором
.
Для
привода
механизмов
,
имеющих
тяжелые
условия
пуска
или
работы
ли
-
бо
требующих
изменения
частоты
вращения
,
следует
применять
электродвигатели
с
наиболее
простыми
и
экономичными
методами
пуска
или
регулирования
часто
-
ты
вращения
,
возможными
в
данной
установке
...
V-3-14.
Электродвигатели
постоянного
тока
допускается
применять
только
в
тех
случаях
,
когда
электродвигатели
переменного
тока
не
обеспечивают
требуе
-
мых
характеристик
механизма
либо
не
экономичны
..."
Для
нерегулируемого
привода
выбор
типа
двигателя
прост
.
Двигатели
пе
-
ременного
тока
проще
по
конструкции
,
стоимость
их
ниже
,
обслуживание
тоже
требует
меньших
затрат
.
При
повторно
-
кратковременном
режиме
работы
с
час
-
тыми
пусками
и
торможениями
рационально
использовать
двигатели
повышенно
-
го
скольжения
.
9
Для
регулируемого
привода
задача
выбора
типа
привода
решается
сложнее
.
В
зависимости
от
диапазона
и
плавности
регулирования
скорости
,
требований
к
качеству
переходных
процессов
могут
быть
применены
как
системы
реостатного
регулирования
скорости
,
так
и
системы
с
индивидуальными
преобразователями
.
При
глубоком
регулировании
скорости
в
большинстве
случаев
вопрос
решается
в
пользу
приводов
постоянного
тока
.
Однако
конкурентными
по
своим
свойствам
являются
приводы
с
частотным
и
частотно
-
токовым
управлением
.
Преимущества
приводов
с
асинхронными
двигателями
–
простота
конструкции
и
повышенная
надежность
двигателей
,
возможность
их
изготовления
в
поточном
производстве
[
18
]
.
Препятствием
к
быстрому
внедрению
частотно
-
регулируемых
приводов
яв
-
ляется
сложность
систем
управления
,
что
приводит
к
недостаточной
надежности
их
работы
и
повышенной
стоимости
.
Появление
на
мировом
рынке
частотно
-
регулируемых
электроприводов
с
микропроцессорным
управлением
повышает
их
надежность
,
но
стоимость
их
не
снижается
.
Из
-
за
ограниченности
времени
,
отводимого
на
выполнение
курсового
про
-
екта
,
род
тока
и
тип
электропривода
может
задаваться
преподавателем
-
руководителем
проекта
из
числа
вариантов
,
применяемых
в
настоящее
время
.
Ва
-
риант
должен
обеспечивать
выполнение
заданных
технологических
требований
в
отношении
скоростей
движения
исполнительного
органа
рабочей
машины
,
вре
-
мени
работы
,
ускорений
и
т
.
п
.
В
данном
разделе
курсового
проекта
приводятся
достоинства
разрабатывае
-
мого
варианта
электропривода
,
существенные
для
заданной
рабочей
машины
.
Там
же
указываются
и
недостатки
принятого
варианта
электропривода
.
8.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ
ВЫБОР
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Выбор
двигателя
для
проектируемого
электропривода
включает
в
себя
:
–
выбор
конструкции
(
исполнения
)
двигателя
;
–
выбор
двигателя
по
скорости
;
–
выбор
двигателя
по
мощности
.
При
выборе
двигателя
по
конструктивному
исполнению
необходимо
учи
-
тывать
режим
работы
электропривода
и
условия
эксплуатации
оборудования
,
под
которым
и
следует
понимать
условия
окружающей
среды
(
содержание
пыли
,
кор
-
розионно
-
активных
элементов
,
взрыво
-
и
пожароопасных
смесей
и
т
.
п
.),
воздей
-
ствие
климатических
факторов
и
т
.
д
.
Выбор
двигателя
по
конструктивному
исполнению
состоит
в
применении
в
проектируемом
электроприводе
двигателя
,
подходящего
по
способу
защиты
от
воздействия
окружающей
среды
(
закрытый
,
защищенный
и
т
.
д
.),
способу
венти
-
ляции
(
с
самовентиляцией
,
с
независимой
вентиляцией
и
т
.
д
.),
по
наличию
или
отсутствию
встроенного
тахогенератора
и
другим
конструктивным
особенностям
,
которые
указываются
в
каталогах
и
справочниках
на
электрические
машины
[
8
]
.
10
Выбор
двигателя
по
скорости
должен
при
известной
кинематической
схеме
рабочей
машины
обеспечить
требуемые
скорости
технологического
процесса
.
При
этом
предварительно
должен
быть
намечен
способ
регулирования
скорости
двигателя
,
обеспечивающий
наилучшие
технико
-
экономические
показатели
.
Основной
скоростью
движения
электропривода
будем
называть
скорость
на
естественной
механической
характеристике
при
номинальных
напряжении
,
часто
-
те
,
потоке
двигателя
.
Так
,
если
рабочий
ход
(
при
пониженной
скорости
)
выполня
-
ется
на
естественной
характеристике
,
а
возвратный
ход
(
на
повышенной
скорости
)
–
при
ослабленном
потоке
,
то
основной
скоростью
будет
скорость
рабочего
хода
,
а
выбранная
система
электропривода
обеспечивает
двухзонное
регулирование
скорости
.
При
однозонном
регулировании
скорости
(
реостатном
,
якорном
)
основ
-
ной
скоростью
будет
скорость
на
естественной
характеристике
.
При
реостатном
регулировании
на
основной
скорости
будет
выполняться
возвратный
ход
,
а
рабо
-
чий
ход
–
на
пониженной
скорости
с
введенными
резисторами
в
силовой
цепи
.
Выбор
двигателя
по
мощности
проводится
,
как
правило
,
по
критерию
на
-
грева
с
последующей
проверкой
по
перегрузочной
способности
.
Для
использова
-
ния
критерия
нагрева
необходимо
знать
нагрузки
двигателя
,
которые
зависят
и
от
параметров
двигателя
.
В
связи
с
этим
приходится
производить
сначала
предвари
-
тельный
выбор
двигателя
,
рассчитывать
для
него
нагрузки
при
заданных
условиях
работы
электропривода
,
а
затем
проверять
предварительно
выбранный
двигатель
по
критериям
нагрева
,
перегрузочной
способности
и
по
условиям
пуска
.
Предварительный
расчет
мощности
двигателя
производится
приближенно
,
поскольку
на
данном
этапе
проектирования
неизвестна
полная
нагрузка
двигате
-
ля
.
На
основе
исходных
данных
могут
быть
достаточно
близко
рассчитаны
лишь
статические
нагрузки
.
Динамические
же
нагрузки
,
которые
в
значительной
степе
-
ни
зависят
от
параметров
двигателя
,
пока
еще
не
известны
.
Наиболее
простой
метод
предварительного
расчета
мощности
двигателя
ос
-
нован
на
учете
лишь
статических
нагрузок
.
При
этом
для
эквивалентирования
на
-
грузки
нескольких
участков
нагрузочного
графика
(
различающихся
как
значения
-
ми
сил
сопротивления
,
так
и
скоростями
движения
рабочей
машины
)
использует
-
ся
метод
среднеквадратичного
момента
.
Из
сказанного
ясно
,
что
такой
расчет
не
может
дать
точного
результата
,
получается
лишь
ориентировочное
значение
мощ
-
ности
двигателя
,
подлежащее
в
дальнейшем
проверке
.
При
задании
допустимого
ускорения
исполнительного
органа
рабочей
ма
-
шины
представляется
возможным
на
стадии
предварительного
расчета
мощности
двигателя
определить
не
только
статические
нагрузки
,
но
и
часть
динамических
нагрузок
электропривода
,
обусловленных
изменениями
скорости
движущихся
масс
рабочей
машины
.
На
базе
исходных
данных
рабочей
машины
рассчитывают
и
строят
зависи
-
мости
скорости
рабочей
машины
от
времени
v(t).
Участки
различаются
значения
-
ми
статических
нагрузок
и
моментов
инерции
.
На
основе
заданных
путей
пере
-
мещения
α
,
у
c
тановившейся
скорости
v
у
и
допустимого
ускорения
a
рассчиты
-
вают
: