Цел на задачата: 1.Пресмятане усилията и моментите, действуващи в различните части на електрозадвижването. 2.Привеждане на инерционните и съпротивителни моменти при различните видове движения (въртеливо и постъпателно) към вала на двигателя и определяне на оптималното предавателно число. 3.Пресмятане и построяване на естествените и изкуствени механични и електромеханични характеристики при различните режими на работа на електрозадвижването. 4.Пресмятане на пусковите, спирачни и регулировъчни съпротивления за двигателя и определяне времето на развъртане на електрозадвижването.

I.Постановка на задачата: Товароподемна количка, имаща противотежест, се движи по наклонен релсов път с дължина l под ъгъл спрямо хоризонта с помощта на въже, навиващо се на барабан. Барабанът чрез редуктор се задвижва от електрически двигател (фиг. 1). Основният режим на работа на количката се състои в: издигането на пълна количка и спускането на празна такава. Въможен е и режим на спускане на пълна количка.

II.Основни технически данни на механизма:Маса на количката……………………………………….. Маса на противотежестта…………………………….....Диаметър на колелата на количката……………….....

Диаметър на лагерната шийка………………………....

Диаметър на барабана……………………………....….

Коефициент на триене при търкаляне…………...…..

Коефициент на триене при хлъзгане……………........Коефициент, отчитащ триенето на реборда на колелата с релсата.......................................................

К.п.д на редуктора…………………………………..........

К.п.д на барабана……………………………….........…..

Маса на товара……………………………….......….......

Наклон………………………………………...........….......

Установена скорост……………………….....................

Максимално допустимо ускорение…………………....Брой на пусковите степени……………………………..m=3Захранващо напрежение………………………………..Дължина на релсовия път……………………………....

III.Изисквания:

1. Да се определи статичния съпротивителен момент и мощността на двигателя при: - Издигане на пълна количка и спускане на празна количка с установена скорост - Спускане на пълна количка съсъ скорост 0.75 2. Да се пресметне еквивалнетната мощност за избора на двигателя при основния режим на работа на механизма (без отчитане на пусковите и спирачни режими). Да се определи продължителността

на включване на двигателя (ПВ%), считайки че сумарното време на паузите при натоварване на количката е . Да се избере двигател при изисвания за оптимално предавателно число на редуктора (определено от стандартните скорости на въртене на електродвигателите), обезпечаващо минимални времена при пускане и спиране и минимален разход на енергия в преходните режими. 3. Да се определи величината на динамичния момент на вала на двигателя при пускане с максимално допустимото ускорение a и се провери избрания двигател по претоварващата способност по момент. 4. По паспортните данни на двигателя да се построят естествените електромеханична и механична характеристики. 5. За избрания двигател да се пресметнат пусковите съпротивления при пускане на m степен. Пресмятането да се извърши по графичните и аналитични методи. 6. Да се пресметнат аналитично времената на пускане за всяка пускова степен, както и общото време на пускане за двигателя. 7. Да се определи величината на допълнителното съпротивление, включено във веригата на котвата (ротора) на двигателя при издигане на пълна количка със скорост 0,5 и се построи изкуствената механична характеристика. 8. С аналитичните и графични методи да се определи величината на спирачното съпротивление, включено във веригата на котвата на двигателя при спускане на пълна количка в режим на динамично спиране със скорост 0,75. 9. Да се определи по графичните и аналитични методи величината на спирачното съпротивление, включено във веригата на котвата (ротора) на двигателя за осъществяването на спускане на пълна количка в режим на противовключване със скорост 0,75 . 10. Да се определи векичината на допълнителното съпротивление, включено в паралелната възбудително намотка при издигане на пълна количка със скорост 1,5. 11. Да се определи скоростта, с която ще се спуска пълната количка при работа на двигателя в генераторен режим с отдаване на енергия в мрежата. 12.Да се начертае принципната електрическа схема на силовата част на електрозадвижването.

Пояснения:

1.За вариантите на постоянен ток да се избере двигател за постоянен ток с паралелно възбуждане; за вариантите на променлив ток – асинхронен двигател с навит ротор. 2.Маховият момент на барабана и редуктора, приведен към вала на двигателя да се приема . 3.Точки 8 и 10 се изпълняват само при вариантите за постоянен ток.

IV. Методически указания:

1.Определяне на статичните съпротивителни моменти и мощности на двигателя (фиг. 2).

1.1 Издигане на пълна количка с установена скорост .Силата, действаща на въжето е:

Силата, действаща на колелата на количката е:

При това в (1) и (2) G се определя като:

Обща сила на тежестта -

Сила на тежестта на количката - Сила на тежестта на товара -

Силата на триене при движението на количката e:

Сумарната сила, действаща на въжето от страна на количката се определя като:

Статичният съпротивителен момент на барабана, определен от силата F е насочен при издигане против посоката на движение:

Статичният съпротивителен момент на барабана, определен от противотежестта:

Nm

DGM ПC 2,722092,0

2

8,019620

22

Коефициентът е в числителя, тъй като силите на триене действат срещу движението, а момента, създаван от противотежестта е насочен по посока на движението. Приемат се к.п.д. при издигане и спускане да са равни. Сумарният статичен съпротивителен момент на барабана:

Мощността, изразходвана за издигане на количката с товар е:

Мощността на вала на двигателя в случая е:

1.2 Спускане на празна количка.

Сила, действаща на въжето по посока на движението:

Сила действуваща на колелата на количката (на натиск) е:

Силата на триене (насочена срещу движението):

Сумарната сила, действаща на въжето от страна на празната количка:

Тази сила определя статичен съпротивителен момент на барабана, съвпадащ с посоката на движение:

Моментът, приложен на барабана от противотежестта е в посока обратна на движението, което се отчита с мястото на :

Сумарният статичен момент (съпротивителен) действащ на барабана:

Знакът ”-„ получен за показва, че двигателят в този режим ще изразходва мощност за издигане на противотежестта, при което мощността на вала му се определя катo:

Скоростта се отчита със знак “-„, тъй като имаме спускане на празна количка.

1.3 Спускане на количка с товар.

Сумарната сила, действуваща на въжето от страна на количката:

Сумарният статичен момент (съпротивителен), действуващ на барабана:

И в този случай, както при 1.2 в зависимост от знака на

(определящ характера на работа на двигателя) мощността на

двигателя се определя с различно отчитане на . Ако е

положителен следователно мощността на вала на двигателя при спускане с товар е:

Получаването на знак “ – “ за е указание, че в този режим

двигателят работи като генератор.

2.Пресмятане на еквивалентната мощност и продължителност на включване на електродвигателя. Определяне на предавателното число на редуктора и избор на двигателя.

За основният режим на работа на механизма (издигане на пълна и спускане на празна количка със скорост ), без отчитане на преходните режими, еквивалентната мощност се определя по формулата:

Времената за издигане и спускане се определят при условието, че скоростта в двете посоки е една и съща:

Продължителността на включване на двигателя:

където tп = 5min = 300 sec е сумарно време на паузата.

Еквивалентната мощност на двигателя се преизчислява при зададеното ПВ% като се приведе към стандартните стойности на ПВ% - 25% или 40% за повторно кратковременен режима на работа, съгласно формулата:

При ПВ%=25%

При ПВ%=40%

От справочните и каталожни данни за електрическите двигатели се избират най-близките двигатели, за които:

ТИП Рн[kW

]

Cosϕ[A] [A] [Ω] [Ω] [V] [A] [Ω] [Ω]

Коеф. на

транс

Инерционен

Момент

J [kg ]

MTМ-312-8 7,5 695 2,5 0,74 20,6 13,9 1,04 0,833 254 20,0 0,0462 0,641 1,41 0,387

МТ-31-8 7,5 702 2,6 0,69 21,2 16,7 0,788 0,898 186 28,0 0,211 0,33 1,94 0,262

МТB-311-8 7,5 695 2,5 0,71 21,0 14,0 0,88 0,965 251 20,5 0,47 0,72 1,41 0,275

МТМ-311-6 7,5 945 2,5 0,73 20,0 14,2 0,90 0,663 240 19,7 0,35 0,511 1,51 0,225

Приемаме, че всеки двигател има собствен номер “J” като: j=1 за електродвигател MTМ-312-8 j=2 за електродвигател МТ-31-8 j=3 за електродвигател МТВ-311-8 j=4 за електродвигател МТМ-311-6

Определя предавателното число на редуктора:

Маховият момент на двигателя се определя съгласно израза:

Определянето на стойността на функцията става чрез израза

9,52 .2.0,55.60

8,0.14,3.2.6951

i

Критерий за избор на електродвигател се явава стойността на функцията:

min - избираме електродвигател:

ТИП Рн[kW

]

Cosϕ [A] [A] [Ω] [Ω] [V] [A] [Ω] [Ω]

Коеф. на

транс

Инерционен

Момент

J [kg

]

МТ-31-8 7,5 702 2,6 0,69 21,2 16,7 0,788 0,898 186 28,0 0,211 0,33 1,94 0,262

За избраният двигател номиналният момент на вала му е:

Приведения към вала на двигателя статичен съпротивителен момент за режима на издигане на пълна количка е:

3. Определяне на динамичният момент на вала на двигателя при пускане с ускорение а. Проверка на избраният двигател по претоварваща способност по момент.

Определяме ускорения приведен махов момент на въртящите се части (барабан, редуктор, двигател) както следва:

Намираме приведения инерционен момент на всички въртящи се части:

Изчисляваме масата на пълната количка и противотежестта:

Имайки впредвид , че ускореният приведен махов момент на въртящите се части (барабан, редуктор, двигател) е и отчитайки загубите в предавките, за динамичния момент се получава:

Максималният момент на вала на двигателя при пускане е:

Допустимия пусков момент на двигателя е:

Условието е изпълнено, следователно е избран необходимия двигател.

4. Построяване на естествените електромеханична ω=f(I) и механична ω=f(M) характеристики.

- критичен момент

- синхронна скорост

- честота на захр. напрежение ;- брой на чифовете полюси на статорната намотка = 4

- хлъзгане (моментно) , в този случай е моментната

стойност на скоростта на въртене

- номинално хлъзгане

- критично хлъзгане

- съпротивление на роторната намотка,

- номинално напрежение на роторната верига;- номинален ток на роторната навивка;

При асинхронните двигатели построяването на механичната и електромеханична характеристика се извършва по точки съгласно зависимостите:

и

т.1 т.2 т.3 т.4 т.5 т.6 т.7 т.8 т.9 т.10 т.11 т.12S 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22M 0 35,17 69,56 102,07 132,03 159,39 183,02 203,36 220,23 233,81 244,56 252,74I 0 8,95 17,79 26,4 34,66 42,58 49,99 56,91 63,31 69,2 74,6 79,54

т.13 т.14 т.15 т.16 т.17 т.18 т.19 т.20 т.21 т.22 т.23S 0.24 0.26 0.28 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

M 258,91 262,75 265,33 265,38 255,17 233,81 212,3 192,3 174,6 159,39 146,21I 84,08 88,15 91,94 95,17 107,76 115,33 120,38 123,75 126,06 127,75 128,97

5. Пресмятане на пусковите съпротивления.

При зададен брой на пусковите степени се строят диаграми. При избора на максимално допустим пусков момент (М1), (респективно пусков ток) е необходимо да се отчита коефициентът на допустимо натоварване по момент “А”. Величината на момента на превключване (М2) се определя в резултат на графичното построение и тя трябва да бъде по – голяма от приведения на вала на двигателя статичен съпротивителен момент:

Пусковата диаграма на двигателя има вида:

От пусковата диаграма графично се определят стойностите на секционните и степенни пускови съпротивления:

Аналитично определяне на секционните и степенните пускови съпротивленияПресмятаме коефициентите „α” и „β”

За всяка степен изчисляваме критичното хлъзгане по формулата

:

Накрая намираме степенните съпротивления съгласно формулата

6. Определяне времето на развъртане на двигателя на всяка пускова степен

Използва се работната формула за определяне времето на развъртане от скорост до

начален динамичен момент

краен динамечен момент

Намираме – общата сила на тежестта:

Определяме – сумарният инерционен момент:

Динамичните моменти за всяка пускова степен са едни и същи, то времето за развъртане за всяка степен ще се определи като:

Като изчисляването на и за отделните пускови степени ще става посредством изразара:

За 1-ва пускова степен

За 2-ра пускова степен

За 3-та пускова степен

Намираме времето за достигане на установената скорост :

Пълното време на пускане на двигателя е сума от времената на развъртане на отделните степени и времето за достигане до установената скорост при работа на двигателя върху естествената характеристика:

7.Определяне величината на допълнителното съпротивление, включено във веригата на котвата (ротора) на

двигателя при издигане напълна количка със скорост 0.5Vy. Построяване на изкуствената характеристика.

Статичният съпротивителен момент, приведен към вала на двигателя при издигине на пълна количка е:

Скоростта на въртене на двигателя при 0,5.Vy :

Допълнителното съпротивление се определя: Хлъзгане на естествената характеристика при

Se = =

Хлъзгане от изкуствената характеристика с

приведеното активно съпротивление на роторната намотка:

индуктивно съпротивление на късо съединение:

приведено допълнително R:

съпротивление на статора:

Изкуствена характеристика

9.Определяне величината на спирачното съпротивление, включено в котвената (роторната) верига на двигателя при спускане на пълна количка със скорост 0,75Vy в режим на протививключване.

Приведеният към вала момент е скоростта на въртене е .

- хлъзгането от изкуствената характеристика за спирачният режим с противовключване.

Съпротивлението, включено в роторната верига за режим на противовключване се определя по :

11. Определяне скоростта на пълната количка при спускането й, при работа на двигателя в генераторен режим с отдаване на енергия в мрежата.

Приведеният на вала двигателя момент в този режим

Скоростта на въртене на двигателя

Знакът минус отчита посоката на движение или спускане.Скорост на движение на количкатa

12.Принципна електрическа схема на силовата част на електрозадвижването