Автоматизация

Содержание

 

		с.:
	Введение…………………………………………………………………….. 5	4
	1 Расчёт и выбор  мощности двигателя…………………………………….	8
	2 Проверка двигателя  по нагреву…………………………………………..	12
	3 Электромеханические  свойства электропривода………………………	16
	4 Функциональная схема электропривода………………………………...	22
	5 Тиристорный преобразователь …………………………………………..	32
	6 Силовой трансформатор………………………………………………….	33
	7  Расчёт параметров объекта регулирования……………………………	34
	8 Структурная схема  САР…………………………………………………..	36
	9 Оценка качества регулирования…………………………………….........	37
	Заключение......................................................................................................	39
	Список используемой литературы………………………….……………...	40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Существенное повышение  эффективности строительного производства обеспечивается путем постоянного  совершенствования технологии, организации, управления и используемого оборудования. Одновременно основное значение в указанных  видах работ приобретает не только механизация, но и автоматизация и роботизация строительного производства.

Механизация и автоматизация  строительного производства также  постоянно совершенствуются, так  как дают возможность увеличивать  темпы строительства, снижать трудоемкость и стоимость работ, повышать их качество, улучшать и облегчать условия труда обслуживающего персонала, обеспечивать безопасность выполняемых работ, перейти к завершению полной механизации тяжелых и трудоемких процессов и от механизации отдельных простых процессов строительства к комплексной их механизации и автоматизации. В соответствии с этим в строительстве различают механизированные, комплексно-механизированные и автоматизированные виды работ.

При механизированных работах  основные операции выполняются с помощью машин, оборудования, установок и инструментов, имеющих механический, электрический, пневматический, гидравлический и комбинированные приводы. Например, наиболее трудоемкая операция технологического процесса по отрывке грунта при производстве земляных работ выполняется экскаватором.

При комплексно-механизированных работах все основные и вспомогательные  тяжелые и трудоемкие операции и  процессы механизированы. В этом случае все машины, оборудование и другие средства механизации должны быть взаимосвязаны по производительности и обеспечивать заданный ведущей машиной темп работ при наивысших технико-экономических показателях. Например, при производстве земляных работ экскаватором выполняется отрывка грунта, автосамосвалом — его транспортирование, а бульдозером, автогрейдером и уплотняющей машиной (катком, трамбовкой) — зачистка, разравнивание, планирование и уплотнение грунта. При этом в указанном комплекте машин экскаватор является ведущей, а остальные — вспомогательными машинами. Так как существующие типы и типоразмеры машин не всегда могут обеспечить полное соответствие их производительности сменному потоку работ, то необходимо всегда выявлять образующийся между ними разрыв и подбирать такое сочетание, при котором не полностью используются только наиболее дешевые в эксплуатации машины или же ввод этих машин осуществлять на определенных этапах работ.

Автоматизация производственных процессов включает в себя понятия  «автоматика» и «автоматизация», которые  не следует отождествлять. Автоматика — отрасль науки и техники, разрабатывающая теорию и методы автоматизации производственных процессов, а автоматизация — это применение технических средств автоматики, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в производственном процессе.

При автоматизированных процессах различают частичную, комплексную и полную автоматизацию.

Частичная автоматизация  предусматривает применение автоматического  оборудования, приборов и устройств  на отдельных, преимущественно основных производственных операциях. Большинство строительных машин и оборудования оснащено такими приборами и устройствами для отключения или ограничения действия машин и их рабочих органов, учета работы, регулирования скорости движения рабочих органов, траектории их движения (глубина копания траншей с заданным уклоном для землерой-но-транспортных машин, подача сборных элементов к месту их установки по кратчайшему пути для монтажных кранов и др.) и т. д. Комплексная автоматизация предусматривает применение системы связанных в единую технологическую линию отдельных агрегатов, машин, приборов и устройств, осуществляющих все (как основные, так и вспомогательные) операции производственного процесса. При этом оператором или машинистом выполняются только операции пуска и остановки, а поддержание заданных параметров производственного процесса во всех его звеньях происходит автоматически.

Полная автоматизация  позволяет выполнять не только все  основные и вспомогательные производственные операции, но и полностью осуществлять автоматическое управление и контроль за процессами, в том числе изменение по заданной программе параметров и вида продукции.

 

1 Расчёт и выбор мощности двигателя

 

 

Для предварительного выбора мощности двигателя, воспользуемся  методом эквивалентного момента, т.к. считаем, что магнитный поток не изменяется: вычислим эквивалентный момент по формуле:

 

                                

                            (1)

 

где     М_{с max} − момент сопротивления на валу двигателя, М_{с max}= 1000 Н·м;

М_{с min} − момент сопротивления на валу двигателя, М_{с min}= 200 Н·м;

t_p1 − время работы механизма, t_p1= 18 сек;

t_p2 − время работы механизма, t_p2= 14 сек.

 

 

При выборе двигателя постоянного тока из серии, предназначенной для повторно- кратковременных (ПК) режимов, условия ухудшения охлаждения двигателей учитываются при определении фактической продолжительности включения:

 

                                                                                                (2)

 

где    t_p − время работы механизма, t_p= t_p1 + t_p2=17 сек;

t₀ − время паузы, t₀ = 30 сек.

 

 

Эквивалентный момент при  стандартном значении продолжительности  включения определяется:

 

                                                                                         (3)

где    ПВ_С = 40%

 

 

 

Требуемая мощность двигателя:

 

                                                                                         (4)

 

где     1.6 – коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку двигателя;  

      – скорость вращения двигателя;

 

                                                     (5)

 

Где     – скорость вращения механизма, с^–1;

     i – передаточное число редуктора, принять i = 1;

 

 

 

 

По каталогу выбираем двигатель ближайший к расчётной мощности и скорости, при соблюдении условия 

Выбранный двигатель при этом должен по роду и величине напряжения соответствовать сетям переменного или постоянного тока данного механизма; по конструктивному исполнению - условиям его компоновки с исполнительным органом и способом крепления на рабочей машине, а по способу вентиляции и защиты от действия окружающей среды - условиям его работы. После выбора двигателя, произвести перерасчёт передаточного числа редуктора. Р_расч ≤ Р_н;

n_н ≥ n_м. 23,15кВт  < 26кВт; 2240 > 2000.

Двигатель постоянного тока с независимой обмоткой возбуждения постоянного тока серии 2ПА:

Р_н = 26 кВт;

U_н = 220 В;

n_н = 2240 об/мин;

n_маx = 3500 об/мин;

η = 89 %;

R_я = 0,15 Ом;

R_дп = 0,092Ом;

R_ов= 12,8 Ом;

 

2 Проверка двигателя по нагреву

 

 

При проектировании предварительно выбранный двигатель должен быть проверен на нагрев и по перегрузке. Для этого построим тахограмму , рассчитав время разгона и торможения двигателя.

Рассчитаем коэффициент  двигателя:

 

                                           ,                                                       (6)

 

где    U – номинальное напряжение на двигателе, В.

 

 

Определим номинальный  момент и ток якоря двигателя:

 

                                                                                              (7)

 

                                                                                                 (8)

 

 

 

Суммарный момент инерции  привода, приведённого к валу двигателя, рассчитаем с учётом момента инерции механизма:

 

                                 

                                      (9)

 

где    1,2 – коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора;

    J_МЕХ – момент инерции вращающихся частей механизма, кг · м².

 

Для определения времени  пуска, замедления и построения нагрузочной  диаграммы М = f (t) обычно задаются средними пусковыми М_П и тормозными М_T моментами, из уравнения (2) определяем:

 

                                                                                                  (10)

 

где  Δω – изменение скорости при пуске и торможении.

 

;  

 

где  

 

 

 

Величина этих моментов принимается равной:

 

.

 

где M_max.дв. – максимальный допустимый момент двигателя;

  λ = 2,5 – перегрузочная  способность двигателя постоянного  тока;

 

, Н·м

 

.

 

Зная диапазон регулирования  скорости, найдём максимальную и минимальную скорости вращения механизма.

С учётом времени пуска, торможения, установившегося движения и паузы построим диаграмму токов I = f (t), учитывая, что пусковой и тормозной токи определяются:

 

                                              

                                               (11)

 

.

 

При действии статического момента на валу двигателя:

 

                                   

                                             (12)

 

;

 

 

 

;

 

 

 

Для самовентилируемых  двигателей необходимо учитывать ухудшение условий охлаждения двигателей при пуске и торможении, а так же во время паузы:

 

                                  

                         (13)

 

где   α = 0,75 – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения    при работе двигателя с пониженными скоростями;

β = 0,5 – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения при работе двигателя во время паузы.

 

 

 

Выбранный двигатель  будет проходить по нагреву, если:

 

 

65,57 < 124,21 и 10,69 < 59,15

Проверка двигателя  постоянного тока на кратковременную  нагрузку заключается в сравнении  наибольших величин тока и момента  двигателя, которые находятся по нагрузочным диаграммам с максимально допустимыми значениями тока и момента для выбранного двигателя.

 

 

65,57 < 313,025;

 

10,69 < 147,88

 

где М_эст, I_эст – максимальные значения момента и тока в нагрузочных  диаграмах;

       λ – коэффициент перегрузки двигателя

Если предварительно выбранный двигатель не проходит по нагреву, либо по перегрузке, необходимо выбрать ближайший больший по мощности двигатель и повторить проверочные расчёты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Электромеханические свойства электропривода

 

 

Электромеханические свойства электроприводов наиболее полно и наглядно отражаются с помощью электромеханических ω=f(I) и механических ω=f(M) характеристик двигателей в электроприводе: