Проектирование электропривода механизма подъема мостового крана

 

6.1 Расчет статических характеристик подъема

При положении рукояти  командоконтроллера в позиции 1 осуществляется торможение двигателя противовключением  с использованием шунтирования якоря.

Для построения пусковой диаграммы необходимо задаться токами переключения. Примем токи переключения: , . При таких значениях токов переключения сопротивления резисторов в схеме контроллера будут отличаться от рассчитанных выше.

Построим пусковую диаграмму. Для этого осуществим предварительные  расчеты:

Максимальный ток переключения:

Полное сопротивление пускового реостата: Ом

Значение скорости при  полностью введенном пусковом реостате и минимальном токе переключения:

Осуществим построение пусковой диаграммы:

 

 

Рисунок 16. Пусковая диаграмма двигателя при груженом пуске

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из диаграммы видно, что пуск осуществляется в три ступени.

 

Соответственно, пусковой реостат будет иметь три секции с сопротивлениями:

  Ом

Ом

 Ом

Поскольку схема командоконтроллера предусматривает три пусковых реостата (см. рис.14) 1У, 2У, 3У, примем, что соответствует 1У, соответствует 2У, соответствует 3У,

 

 

 

 

 

6.2 Расчет статических характеристик спуска.

В соответствии с развертками  силовых цепей двигателя при различных схемах управления все схемы спуска осуществляются в схемах с шунтированием якоря обмоткой возбуждения. Методика расчета искусственных характеристик для подобных схем приведена в [4, с. 136, ф. 2-79, 2-80; с.140, табл. 2-10].

Рассчитаем характеристики, соответствующие схемам спуска 1 – 4. Для организации схем будем использовать реостаты, сопротивления которых рассчитаны при расчете пусковой диаграммы (это делается в целях рационализации схемы управления двигателем).

Осуществим построение искусственных электромеханических характеристик для режима спуска.

Характеристика 1, обеспечивающая низкую скорость спуска при статическом  моменте, близком к номинальному:

M	n	I
-179,981	0	-76,5
-89,9903	-4,68	-51
0	-9,36	0
89,9903	-14,04	51
179,9806	-18,72	76,5
269,9709	-23,4	102
359,9612	-28,08	127,5
449,9515	-32,76	153
539,9418	-37,44	178,5
629,9321	-42,12	204
719,9224	-46,8	229,5
809,9127	-51,48	255
899,903	-56,16	280,5
989,8933	-60,84	306
1079,884	-65,52	331,5

 

Характеристика 2:

M	n	I
-44,9952	0	-12,75
0	-18,2	0
89,9903	-36,4	51
179,9806	-72,8	76,5
269,9709	-109,2	102
359,9612	-145,6	127,5
449,9515	-182	153
539,9418	-218,4	178,5
629,9321	-254,8	204
719,9224	-291,2	229,5
809,9127	-327,6	255
899,903	-364	280,5
989,8933	-400,4	306
1079,884	-436,8	331,5

 

 

 

Характеристика 3:

M	n	I
-269,971	0	-102
-179,981	-72,8	-76,5
-89,9903	-127,4	-51
0	-171,08	0
89,9903	-200,2	51
179,9806	-225,68	76,5
269,9709	-254,8	102
359,9612	-291,2	127,5
449,9515	-327,6	153
539,9418	-364	178,5
629,9321	-400,4	204
719,9224	-436,8	229,5
809,9127	-473,2	255
899,903	-509,6	280,5
989,8933	-546	306
1079,884	-582,4	331,5

 

 

 

 

 

 

Характеристика 4, обеспечивающая силовой спуск грузозахватного  устройства со скоростью, близкой к  номинальной:

M	n	I
-2699,71	0	-790,5
-2609,72	-18,2	-765
-2519,73	-36,4	-739,5
-2429,74	-54,6	-714
-2339,75	-72,8	-688,5
-2249,76	-91	-663
-2159,77	-109,2	-637,5
-2069,78	-127,4	-612
-1979,79	-145,6	-586,5
-1889,8	-163,8	-561
-1799,81	-182	-535,5
-1709,82	-200,2	-510
-1619,83	-218,4	-484,5
-1529,84	-236,6	-459
-1439,84	-254,8	-433,5
-1349,85	-273	-408
-1259,86	-291,2	-382,5
-1169,87	-309,4	-357
-1079,88	-327,6	-331,5
-989,893	-345,8	-306
-899,903	-364	-280,5
-809,913	-382,2	-255
-719,922	-400,4	-229,5
-629,932	-418,6	-204
-539,942	-436,8	-178,5
-449,952	-455	-153
-359,961	-473,2	-127,5
-269,971	-491,4	-102
-179,981	-509,6	-76,5
-89,9903	-527,8	-51
0	-546	-25,5
89,9903	-564,2	0
179,9806	-582,4	25,5
269,9709	-600,6	51
359,9612	-618,8	76,5
449,9515	-637	102
539,9418	-655,2	127,5
629,9321	-673,4	153
719,9224	-691,6	178,5
809,9127	-709,8	204
899,903	-728	229,5
989,8933	-746,2	255
1079,884	-764,4	280,5

 

 

 

 

Спуск пустого грузозахватного  устройства будем осуществлять по характеристике 4, которая обеспечивает силовой спуск в широком диапазоне скоростей. Спуск номинального груза будем осуществлять по характеристикам  1 – 3. Характеристика  обеспечивает низкую посадочную скорость – 50 об/мин, т.е. менее 10 % от номинальной скорости.

 

 

 

 

Рисунок 18. Электромеханические характеристики спуска

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 19. Механические характеристики спуска

 

7. Построение  переходных процессов, определение  времени пуска и торможения, времени  движения с установившейся скоростью

 

Расчет и построение переходных характеристик для тока якоря, скорости и момента при пуске осуществим методом численного интегрирования пусковой диаграммы (методом Эйлера), суть которого заключается в решении следующего уравнения:

Для этого ось скоростей  разбиваем от начальной до конечной скорости на ряд интервалов (приращений) Dw_i. При сложении скорости на предыдущем интервале Dw_i-1 и приращение Dw_i, получаем текущее значение скорости w_i. По механической характеристике на каждом интервале определяем средние значения моментов двигателя M_i. Для каждого интервала скорости рассчитываем интервал времени Dt_i. Текущее время: .

Решив систему уравнений  итерационным способом, находим все  необходимые величины:

Поскольку наша пусковая диаграмма является электромеханической, т.е. построена в осях и I, то для осуществления построения по методу Эйлера необходимо перейти от значений токов к значениям моментов. Такой переход осуществим с помощью универсальных характеристик двигателя Д810 (рисунок 4).

Построение будем осуществлять как для груженого пуска (с  номинальным грузом), так и для пуска без груза (нагрузкой является грузозахватное устройство). Статические моменты для этих случаев были рассчитаны выше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.1 Построение переходных  процессов при пуске

 

dn	n	I	I*	M*	Мс	Mi	dt	t	M
22	0	561	2,2	2,55	1103,5	0	0	0	2294,8
	22	540	2,12	2,5		1124,88	0,554	0,554	2249,8
	44	520	2,04	2,37		1628,82	0,023	0,577	2132,8
	66	510	2	2,3		1849,3	0,016	0,593	2069,8
	88	495	1,94	2,25		1937,04	0,014	0,607	2024,8
	110	480	1,88	2,15		1935,92	0,014	0,621	1934,8
	132	460	1,8	2,05		1890,36	0,015	0,636	1844,8
	154	440	1,73	1,95		1822,58	0,017	0,653	1754,8
	176	420	1,65	1,85		1743,7	0,019	0,671	1664,8
	198	408	1,6	1,8		1681,76	0,021	0,692	1619,8
	198	561	2,2	2,55		1988,26	0,013	0,7	2294,8
	220	537	2,11	2,47		2105,51	0,012	0,712	2222,8
	242	512	2,01	2,35		2110,14	0,012	0,724	2114,8
	264	485	1,9	2,19		2040,46	0,013	0,736	1970,8
	286	457	1,79	2,04		1938,13	0,014	0,751	1835,8
	308	435	1,71	1,95		1846,47	0,016	0,767	1754,8
	330	408	1,6	1,8		1733,15	0,019	0,785	1619,8
	330	561	2,2	2,55		2013,95	0,013	0,787	2294,8
	352	490	1,92	2,2		1996,87	0,013	0,8	1979,8
	370	408	1,6	1,8		1808,35	0,017	0,817	1619,8
	370	561	2,2	2,55		2051,55	0,013	0,82	2294,8
	396	495	1,94	2,25		2038,17	0,013	0,833	2024,8
	418	440	1,73	1,95		1896,49	0,015	0,848	1754,8
	440	415	1,63	1,84		1776,15	0,018	0,865	1655,8
	462	390	1,53	1,7		1653	0,022	0,887	1529,8
	484	340	1,33	1,42		1465,43	0,033	0,92	1277,9
	506	290	1,14	1,2		1272,66	0,07	0,99	1079,9
	520	255	1	1		1086,28	0,692	1,682	899,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 18. Переходный процесс  для момента при груженом пуске

 

 

Рисунок 19. Переходный процесс  для тока якоря при груженом пуске

 

Рисунок 20. Переходный процесс  для скорости при груженом пуске

 

Время пуска составляет 1,68 с.

 

2) Построение переходного процесса для скорости, тока и момента при холостом пуске.

 

dn	n	I	I*	M*	Мс	Mi	dt	t	M
22	0	561	2,2	2,21	132,28	0	0	0	1988,79
	22	540	2,118	2,02		907,843	0,015	0,015	1815,69
	44	520	2,039	1,94		1326,47	0,01	0,025	1745,11
	66	510	2	1,9		1518,15	0,009	0,034	1709,82
	88	495	1,941	1,84		1587,51	0,008	0,042	1656,88
	110	480	1,882	1,78		1595,73	0,008	0,05	1603,94
	132	460	1,804	1,7		1564,55	0,008	0,058	1533,36
	154	440	1,725	1,63		1513,66	0,009	0,067	1462,78
	176	420	1,647	1,55		1452,93	0,009	0,076	1392,2
	198	408	1,6	1,5		1401,39	0,009	0,09	1349,85
	198	561	2,2	2,1		1645,6	0,008	0,093	1889,8
	220	537	2,106	2,01		1725,35	0,007	0,1	1805,1
	242	512	2,008	1,91		1721,11	0,007	0,108	1716,87
	264	485	1,902	1,8		1671,35	0,008	0,116	1621,59
	286	457	1,792	1,69		1597,06	0,008	0,124	1522,78
	308	435	1,706	1,61		1521,1	0,009	0,132	1445,14
	330	408	1,6	1,5		1435,48	0,009	0,147	1349,85
	330	561	2,2	2,1		1662,64	0,008	0,149	1889,8
	352	490	1,922	1,82		1650,94	0,008	0,157	1639,24
	370	408	1,6	1,5		1500,4	0,009	0,17	1349,85
	370	561	2,2	2,1		1695,1	0,008	0,173	1889,8
	396	495	1,941	1,84		1675,99	0,008	0,181	1656,88
	418	440	1,725	1,63		1569,39	0,008	0,189	1462,78
	440	415	1,627	1,53		1471,97	0,009	0,198	1374,56
	462	390	1,529	1,43		1379,15	0,01	0,207	1286,33
	484	340	1,333	1,23		1244,52	0,011	0,218	1109,88
	506	290	1,137	1,04		1088,97	0,012	0,23	933,429
	520	255	1	0,9		949,443	0,015	0,245	809,913