Курсовая работа: Расчет электропривода для механизма подъема c кулачковым контролером и панелью управления

Для привода расточного станка возможно применение различных двигателей и систем электропривода. Их выбор определяется грузоподъемностью, номинальной скоростью движения, требуемым диапазоном регулирования скорости привода, жесткостью механических характеристик, числом включения в час и др. В настоящее время на кранах чаще всего применяют простые системы электропривода, в которых двигатели получают питание от сети переменного или постоянного тока неизменного напряжения через пускорегулировочные резисторы.

Привод с асинхронными двигателями с к.з. ротором применяется для механизмов кранов небольшой мощности (≤10—15 кВт), работающих в легком режиме. Если необходимо регулировать скорость или обеспечить точную остановку механизма, то можно использовать двух или трехскоростные двигатели.

Наибольшее распространение на кранах получил привод с асинхронными двигателями с фазным ротором и ступенчатым регулированием угловой скорости путем изменения сопротивления в цепи ротора. Такой привод достаточно прост, надежен, допускает большое число включений в час и применяется при средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять момент при пуске, получать желаемые ускорения и плавность

пуска, уменьшать токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получать пониженные угловые скорости. Однако этот привод не обеспечивает необходимую жесткость регулировочных характеристик и устойчивую работу при пониженных скоростях. Он неэкономичен вследствие значительных потерь энергии в пускорегулировочных сопротивлениях; кроме того, имеет место повышенный износ двигателя, электромеханических тормозов и контактной аппаратуры управления.

Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования скорости, а также необходимо обеспечить низкие устойчивые угловые скорости в различных режимах, то применяют двигатели постоянного тока. Для механизмов подъема приводы на постоянном токе с питанием от сети обычно выполняются с двигателями последовательного возбуждения, которые допускают большие перегрузки по моменту и имеют мягкую естественную характеристику, что позволяет поднимать попускать легкие грузы с повышенной скоростью. Двигатели параллельного возбуждения применяют в тех случаях, когда необходимо иметь достаточно жесткие механические характеристики при низких угловых скоростях, а также обеспечить работу двигателя на естественной характеристике в генераторном режиме.

Однако использование двигателей постоянного тока влечет за собой необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что до недавнего времени осуществлялось с помощью машинных преобразователей и связано с увеличением капитальных затрат, дополнительными потерями энергии и эксплуатационными расходами.

На кранах получили некоторое распространение также и сложные системы электроприводов с асинхронными двигателями: с вихревым тормозным генератором, с дросселями насыщения, двухдвигательный привод с регулированием скорости путем наложения механических характеристик и др.

С развитием силовой полупроводниковой техники открываются новые возможности применения двигателей постоянного и переменного тока в электроприводах крановых механизмов с питанием от тиристорных преобразователей, устанавливаемых непосредственно на кранах и подключаемых к сети переменного тока. Эти преобразователи имеют высокие энергетические и экономические показатели, повышенную механическую прочность и. долговечность, нетребовательны в эксплуатации.

На данном кране применяется асинхронный двигатель с фазным ротором, что видно на принципиальной электрической схеме.

1.4 Расчёт мощности и выбор приводного электродвигателя

Электродвигатели кранов работают в тяжелых условиях (ударная нагрузка, значительные перегрузки, повторно-кратковременный режим работы с частыми пусками и реверсами и т. д.), поэтому к ним предъявляют особые требования в отношении надежности и удобства эксплуатации. Для привода механизмов кранов выпускаются специальные крановые двигатели повторно-кратковременного режима, отличающиеся от двигателей общего применения повышенной прочностью конструкции, увеличенной перегрузочной способностью, более нагревостойкой изоляцией и меньшим моментом инерции ротора за счет уменьшения его диаметра и увеличения длины. Основное конструктивное исполнение крановых двигателей — закрытое, с горизонтальным валом, на лапах.

Основным (номинальным) режимом работы крановых двигателей является режим при ПВ_ном =40%. В справочной литературе приводятся данные и для режимов при ПВ, равном 15, 40, 60 и 100%.

Произведем расчёт мощности и выбор приводного электродвигателя

По формуле 1.1 определяем мощность развиваемую двигателем при силовом подъёме кВт

P₁ =((G+G₀ )ν/η)*10^-3 (1.1)

По формуле 1.2 определяем мощность развиваемую двигателем при силовом спуске, кВт:

Где:

G₀ – сила тяжести поднимаемого груза, Н.

P₂ =(G+G₀ )ν(2-1/η))*10^-3 (1.2)

По формуле 1.3 определяем статическую мощность при подъёме пустого крюка (грузозахватывающего устройства), кВт:

P₃ =(G₀ ν/η)*10^-3 (1.3)

Где:

G₀ – сила тяжести грузозахватывающего устройства, Н;

ν – скорость подъёма крюка;

η – общий КПД подъёмного механизма.

По формуле 1.4определяем статическую мощность при отпускании крюка (грузозахватывающего устройства), кВт:

P₄ =G₀ ν(1/η-2)*10^-3 (1.4)

По формуле 1.5 определяем время работы двигателя, с

t_p1 =t_p2 =t_p3 =t_p4 =H/ν(2.5)