Зміст
1. Аналіз та опис системи В«Електропривод-робоча машинаВ»
1.1 Кількісна оцінка вектора-стану або тахограми необхідного процесу руху
1.2 Кількісна оцінка моментів і сил опору
1.3 Складання розрахункової схеми механічної частини електроприводу
1.4 Побудова навантажувальної діаграми та механічної характеристики робочої машини
2. Аналіз та опис системи В«Електропривод-мережаВ» та В«електропривод-операторВ»
3. Вибір принципових рішень
3.1 Побудова механічної частини електропривода
3.2 Вибір типу приводу (двигуна)
3.3 Вибір способу регулювання координат
3.4 .............................................. ........... Оцінка і порівняння вибраних варіантів
4. Розрахунок силового електроприводу
4.1 Розрахунок параметрів і вибір двигуна
4.2 Розрахунок і вибір силових перетворювачів
5. Розрахунок статичних механічних і електромеханічних характеристик двигуна і приводу
6. Розрахунок перехідних процесів в електроприводі за цикл роботи
7. Перевірка правильності розрахунку потужності і остаточний вибір двигуна
8. Розробка схеми електричної принципової
8.1 Розробка схеми силових ланцюгів, ланцюгів управління і захисту
8.2 Вибір елементів схеми
Висновок
Додаток А
Введення
Завданням даного курсового проекту є розробка електроприводу моталки. Моталки призначена для згортання металевої смуги в рулони.
При намотуванні необхідно підтримувати постійну швидкість намотування і силу натягу. У міру згортання збільшується радіус намотування, тому для забезпечення умов роботи необхідно зменшувати швидкість.
1 Аналіз та опис системи В«електропривод-робоча машинаВ»
1.1 Кількісна оцінка вектора-стану або тахограми необхідного процесу руху
При підході смуги до барабану, барабан розгониться до зниженої швидкості 9 рад/с. Далі він робить кілька оборотів з пониженим натягом. Для контролю натягу використовується датчик натягу компенсаційного типу. Після цього двигун розганяється, щоб отримати необхідний натяг смуги. Далі двигун відстежує лінійну швидкість смуги на краю барабана.
Після намотування смуги двигун гальмується під дією моменту холостого ходу.
Цикл намотування повторюється через 55 секунд.
Час намотування визначається виходячи з довжини смуги і лінійної швидкості, з якою вона надходить з рольганга:
сек.
Час циклу задано і становить 55 с.
Початкова і кінцева швидкості обертання барабана, визначаються залежно від лінійної швидкості руху смуги, а також початкового і кінцевого радіусу барабана:
рад/с. рад/с
Кінцева швидкість буде при максимальному завантаженні, тому регулювання будемо вгору від основної. Значення передавального числа редуктора не задано. Воно розраховується виходячи з швидкості барабана і швидкості електродвигуна. За завданням дана максимальна швидкість двигуна в 102 рад/с. Але для зменшення масогабаритних показників двигуна краще вибрати двигун з номінальною частотою обертання 157 рад/с. Тоді на початку намотуванні він буде працювати зі швидкістю 314 рад/с.
Передаточне число редуктора:
Вибираємо редуктор зі стандартним передавальним відношенням рівним 10.
Тоді швидкості обертання двигуна на початку і в кінці циклу будуть рівні:
Тахограми робочого процесу має вигляд:
Малюнок 1.3-Тахограми робочого процесу
1.2 Кількісна оцінка моментів і сил опору
При збільшенні радіуса барабана, сила натягу залишається постійною, отже, статичний момент збільшується.
Також при намотуванні збільшується вага барабана, значить, збільшується сила тертя. Момент тертя становить 10% від початкового значення М Корисного . Приймемо вага барабана рівним вазі намотують смуги. Тоді в кінці намотування момент тертя буде в два рази більше.
Момент сумарний буде дорівнює:
Момент опору, приведений до валу двигуна, буде дорівнює:
1.3 Складання розрахункової схеми механічної частини електропривода
Розрахункова схема електроприводу має вигляд двох мас, з'єднаних пружним ланкою-еластичної муфтою.
Перша маса включає в себе: момент інерції двигуна і моменту інерції напівмуфти:
кг * м 2
Друга маса включає: момент інерції напівмуфти, момент інерції редуктора, приведеного до валу двигуна, момент інерції барабана, також приведеного до валу двигуна.
В кінці намотування момент інерції другий масив збільшується, тому на барабан намотується 550 кг смуги. При цьому момент інерції рулону розраховується як момент інерції кільця з радіусами 0,3 м і 0,6 м.
кг * м 2
Тоді момент інерції Другий масив в кінці намотування буде дорівнює:
кг * м 2
Обгрунтування переходу до одномасової розрахунковій схемі:
- на другий масі немає датчиків;
- частота власних коливань:
умова переходу: Т рег. жел >> 0.0166
Як показано нижче Т пЃ привода становить 0,02. Значить можна перейти до одномасової розрахунковій схемі.
1.4 Побудова навантажувальної діаграми та механічної характеристики робочої машини
Навантажувальна діаграма має вигляд:
- На початку циклу до виходу на номінальний режим натяг стрічки відсутня. На двигун діє тільки момент, створюваний силою тертя.
- Після скоєння декількох оборотів двигун входить в режим підтримки постійного натягу смуги. При цьому у міру збільшення радіусу барабана момент також збільшується.
Малюнок 1.2-Навантажувальна діаграма
Для побудови механічної характеристики робочої машини необхідно поєднати навантажувальну діаграму і тахограми. Для наочності при побудові по вертикальній осі будемо відкладати швидкість, а не момент.
Малюнок 1.3-Механічна характеристика робочої машини
2 Аналіз та опис системи В«електропривод-мережаВ» та В«електропривод-операторВ»
Електропривод підключається до мережі 380 В. Перетворювач забезпечує узгодження між двигуном і мережею. Між мережею і перетворювачем стоїть автоматичний вимикач. Пуск двигуна відбувається при спрацьовуванні датчика, що показує, що на барабан надійшла стрічка. Пуск двигуна регульований. Для завдання швидкості двигуна використовується контур регулювання натягу.
Електропривод працює без оператора.
3 Вибір принципових рішень
3.1 Побудова механічної частини електроприводу
Механічна частина приводу складається з еластичної муфти, редуктора з передаточним відношенням 10 і барабана радіусом 0,3 метра.
3.2 Вибір типу приводу (двигуна)
Для підтримання постійного натягу і постійної лінійної швидкості намотують стрічки необхідно використовувати замкнуту систему регулювання. Для побудови такої системи необхідно мати привід з можливістю плавного регулювання швидкості. До таких приводам відносяться: УВ-ДПТ з управлінням по потоку, АІТ-АД, АІН-АД з векторним керуванням.
Таблиця 3.1-Оцінна діаграма
Показник
ДПТ з управлінням по потоку
АД з частотно-струмовим управлінням
АД з векторним управлінням
Витрати на обслуговування
1
5
5
зношуваності
2
5
5
Простота налагодження
5
5
4
...
