Упрощенный вариант проектирование электропривода тележки мостового крана

Время переходных процессов

С грузом

 

Без груза:

 

 

Угол поворота вала двыигателя за время переходного процесса

С грузом:

 

Без груза:

 

 

Таблица 3

Участок движения	Движение с грузом			Движение без груза
	пуск	уст. режим	торможе-ние	пуск	уст. режим	тормо-жение
V, м/с	0-0,45	0,45	0,45-0	0-0,6	0,6	0,6-0
Мрост, кНм	0-87,4	87,4	87,4-0	0-20,1	20,1	20,1-0
Мродин, Нм	0-812,5	812,5	812,5-0	0-187,5	187,5	187,5-0
Мро, кНм	0-88	88	88-0	0-20	20	20-0
Мрс, Нм	0-84,3	84,3	84,3-0	0-12,4	12,4	12,4-0
Мвс, Нм	0-85,9	85,9	82,6	0-12,7	12,7	12,2
Мс, Нм	0-114,8	114,8	111,5	0-41,6	41,6	41,1
ωс, рад/с	0-90	90	90-0	0-120	120	120-0
Jпр, кгм2	0-0,31	0,31	0,31-0	0-0,07	0,07	0,07-0
J, кгм2	0-0,46	0,46	0,46-0	0-0,22	0,22	0,22-0
Мдин, Нм	0-46	46	46-0	0-22	22	22-0

 

 

7. Выбор типа (системы) электропривода и основных элементов

На основании требований, предъявляемых к электприводу, и анализа результатов предварительной проверки двигателя по производительности, нагруву и обеспечению технологических осуществляется выбор системы электропривода.

Выбираем систему, при которой электродвигатель получает питание от Силового тиристорного преобразователя .

Основным критерием в выборе было то, что данная система более надежность  и простота.

1. Выбор преобразователя (комплектного электропривода) 

Питание двигателя переменного тока можно выполнять от тиристорных и транзисторных преобразщователей частоты как с непосредственной связью НПЧ, состоящих из нескольких упровляемых выпрямителей, подключенных к сети переменного тока, так и двух звенных преобразователей частоты с автономными инверторами ПЧИ, осуществляющими преобразование напряжения питающей сети последовательно в напряжение постоянного тока, а затем в трехфазное напряжение регулируемой частоты.

Выбор типа преобразователя зависит от частоты питающей сети, требуемого диапозона изминения частоты на выходе преобразователя, определяемого диапазон изминения скорости вращения двигателя, от мощности двигателя, диапозона изменения нагрузки на валу двигателя, наличия или отсутвия реверса, режимов работы двигателя.

UНТП>=UН

IНТП>=IН

Выбираем преобразователь AT-007.

Питающая сеть: 3х220 В (+10%, -15% ); (50Гц 2%)

Выходное напряжение: 3х(0…220В2%)

Выходная частота: 0…400 Гц0,05%

Ток перегрузки: 1,5Iнв течение 60 с

КПД (без двигателя) 0,95

Коэффициент мощности (сети) 0,95

 

Электропривод АТО5 обеспечен защитой от аварийных и нештатных режи-

– от токов недопустимой перегрузки и короткого замыкания, в том числе от

замыкания на «землю»;

– от недопустимых перенапряжений на силовых элементах;

– от недопустимых отклонений и исчезновения напряжения питающей сети;

– от неполнофазного режима работы сети и электродвигателя;

– от недопустимых отклонений технологического параметра;

– от неисправности в узлах и блоках электропривода и др.

Таблица 4 – Данные выбранного преобразователя.

Тип	Мощность двигателя	Полная мощность	Номинальгный ток нагрузки
	кВт	кВа	А
АТ05-007	7,5	10	15

 

1. Выбор фильтров, автоматических выключателей, тормозного резистора.

 

Выполняется по рекомендациям изготовителя, который поставляет необхо-

димые комплектующие (за отдельную плату).

На Рисунке 2 приведена схема подключения коммутационной и защитной

аппаратуры преобразователя частоты. Коммутационная и защитная аппаратура,

дроссели и фильтры предназначены для устранения нежелательного влияния пре-

образователя частоты на двигатель и питающую сеть, защиты преобразователя и

питающих кабелей, аварийного отключения преобразователя и двигателя от сило-

вого питания.

Выбор аппаратов защиты для преобразователей частоты определяется их

номинальным входным током, указанным в каталоге.

Подключение преобразователя к сети осуществляется автоматическим вы-

ключателем QF, выбор которого определяется максимально возможной перегрузкой преобразователя (1,5• IН в течение 60 с).

 

Рисунок 2 -Схема подключения защитнойи коммутационной аппаратуры ПЧ

 

Рисунок 3 - Схема силовых цепей и функциональнаясхема управления электропривода АТО5.

2.   
   Расчет статических характеристик электропривода

Задачей расчета является обеспечение технологических задач, заложенных в требования к электроприводу:

- рабочие  скорости рабочего и обратного  хода должны быть обеспечены заданной степенью точности;

- ускорение  электропривода не должно превышать  допустимых значений.

Формирование ускорения при пуске осуществляется правильной пусковой дааграммой, а замедление при торможении чаще всего ограничивается одной ступенью тормозного резистора.

 Исходными данными для расчета статических характеристик являются каталожные данные электродвигателя и другого оборудования, установленного в его силовой цепи.

1. Расчет естественных характеристик асинхронного двигателя

С помощью естественной характеристики оценивают возможности двигателя при его работе в механической системе:

 Произвидем  и построем естествинные характеристики  с помощью приложения на ПК  haradfr.

Рисунок 4 – Естественая характеристика асинхронного электродвигателя 

 

 

 

3. Расчет переходных процессов электропривода

Расчѐт переходных режимов необходим:

–для определения времени и характера их протекания;

–для оценки их соответствия требованиям  технологического процесса рабочего органа;

–для оценки механических и электрических перегрузок;

–для правильного выбора мощности двигателей, преобразователей и аппаратуры управления.

Переходные процессы электропривода возникают при изменении управляющих и возмущающих воздействий.

 На характер переходного процесса оказывают существенное влияние механическая инерция электропривода жесткость механической передачи, электромагнитная инерция обмоток двигателя и элементов преобразователя.

Поставленные задачи решаются при выполнении:

–расчетов механических и электромеханических переходных процессо

момента M(t), скорости ω(t), скорости идеального холостого хода ωO(t), угла

поворота вала двигателя α(t) за время цикла;

–проверки на заданную производительность электропривода;

–проверки на перегрузочную способность двигателя и преобразователя;

–расчета среднеквадратичного значения тока (момента) за цикл и проверки

на нагрев двигателя, преобразователя и резисторов;

–расчетов энергетических показателй электропривода (механической

работы, активной и реактивной энергии из сети за цикл, циклового КПД и cos).

При современном

состоянии вычислительно  техники и разработанных численных методах –

непосредственное решение системы дифференциальных  уравнений с

подстановкой необходимых параметров. Остается научиться составлять

программы расчета переходных процессов для решения конкретных задач

исследования.

Представим структурную схему ПЧ-АД. На рисунке 5

Рисунок 5 - Структурная схема ПЧ-АД

4. Расчет параметров схем включения, обеспечивающих пуск и торможение двигателя

 В зависимости от требований, предъявляемых к электроприводу, различают режимы пуска:

- форсированный, при котором время пуска минимально, а максимальный момент двигателя при пуске принимают равным максимально допустнмому Ммакс,доп

- нормальный, при котором  время пуска не ограничивается, а величина момента двигателя на всех этапах пуска не должна быть ниже момента сопротивления движения – М2 ≥1,2Мс

- обеспечивающий заданное  допустимое ускорение  aдоп при пуске, при кото ограничивается динамический момент двигателя.

Из рассмотренных режимов будем использовать режим пуска с ограничением ускорения электропривода, так как два других режима являются граничными.

При питании двигателя от цеховой сети обычно применяют реостатный пуск с постепенным выводом ступеней сопротивлений из работы. В системах электропривода с питанием двигателя от преобразователя (ТП-Д, ПЧ-АД и др.) пусковые режимы обеспечиваются системой управления путем формирования выходного напряжения (тока) преобразователя.

 

5. Пуск и торможение в системе преобразователь – двигатель

 При питании двигателя от индивидуального преобразователя появляется Возможность плавного регулирования напряжения (частоты), поэтому переходные процессы пуска и торможения обеспечиваются формированием напряжения управления преобразователем. В разомкнутой системе преобразователь - двигатель чаще всего применяют линейное нарастание напряжения управления, что определяет линейное нарастание напряжения (частоты) питания двигателя. В этом случае величина динамического момента двигателя определяется темпом нарастания напряжения, и, в конечном иотоге, производной скорости идеального холостого хода двигателя во времени dω0/dt.

В установившемся режиме наростания скорости двигателя, когда затухают свободные состовляющие переходного процесса. 

 

а величина установившегося значения динамического момента двигателя

 

Для формирования линейною закона изменения напряжения управления на вход преобразователя подключают интегральный задаток интенсивности ЗИ, входное напряжение которого при подаче на его вход скачка задающего напряжение Uзад изменяется по линейному закону.

При достижении величины Uзад нарастание иапряження на выходе ЗИ прекращаеттся. Выходное напряжение ЗИ, таким образом, является управляющим напряжением преобразователя, а величина Uзад определяет установившуюся величину скорости ω0 двигателя. Темп карастання скорости определяется величиной базовой постоянной времени ЗИ ТЗИ (см рис 2), численно равной времени достижения выходного напряжения преобраювагеля от нуля до базового значения Uн (от нуля до базового значения скорости идеального холостого хода ωон )

Таким образом, базовая постоянная задатчика интенсивности определяется по формуле :

 

 

Где :

 – механическая постоянная времени, с;

- относительное значение  динамического значение двигателя.

Из полученных соотношений видно, что при различных моментах инерции J величина Тзи =const, а динамические моменты изменяются. Поэтому значение Тзи рссчитывают по любому сочетанию J и Мдин (грузовой режим или режим холостого хода), но обязательно проверяют величину момента двигателя

М=Мс +Мдин ≤ммакс.дин

  С целью снижения времени пуска и торможения возможно применение пропорционально интегрального (ПИ) задатчика интенсивности. ПИ задатчик подаче скачка Uзад обеспечивает за счет пропорционального канала скачок ряжения на выходе преобразователя (скачок ), затем выполняет линейное наростание напряжения с помощью итегрального канала с темпом, определяемым TЗИ, до величины, превыщающей заданное значение .

 

Рисунок 3 – К расчету параметров задатчика интенсивности

По достижению значения пропорционального канала снижает скачком входное значение напряжения (скосроти  ) до  величины соотвествующей напряжению задания Uзад .  '