Электропривод кран-балки

 

13.2. Построение структурной  схемы для расчета статики

 

Структурная схема представляет графическое изображение системы  уравнений статики всех элементов.

Замкнутая система электропривода необходима, если выполняется условие:

(23) 

(24) 
где: - требуемый статизм регулирования условий скорости;

 

 

 

 

 

 

- минимальная угловая скорость  вращения, рад/с;

(25) 
где: - максимальная скорость вращения, рад/с;

- диапазон регулирования угловой  скорости;

(26) 
где: - номинальное скольжение двигателя, %.

 

Абсолютное снижение угловой скорости электродвигателя:

(27) 

Тогда , условие выполняется, нужна замкнутая система электропривода..

Построим структурную схему  для расчета

Рисунок 13.2 Первоначальная схема.

 

Для расчета статики, необходимо исходную схему привести к простейшей.

К_П – коэффициент преобразователя; К_ОС – коэффициент обратной связи;

К_Д1 – коэффициент двигателя.

 

Рисунок 13.3 Расчетная  схема

(28) 
где: - изменение частоты микроконтроллера, Гц;

- изменение напряжения подаваемого  на микроконтроллер, В.

 

 

(29) 
где: - число полюсов двигателя.

 

Так как  то

(30) 
где: ;

- напряжение подаваемого на  вход тахогенератора, В.

 

 

(31) 

 

 

 

 

 

13.3. Расчет динамики

 

Представим элементы системы в  виде типовых динамических звеньев  и определим их основные параметры.

Передаточная функция

- апериодическое звено первого  порядка

 

Электромеханическая постоянная

(32) 
где: - приведенный к валу двигателя момент инерции;

- модуль жесткости механической  характеристики.

(33) 

 

значок (Х) показывает, что  схема выглядит разомкнутой.

 

Рисунок 13.4 Структурная  схема для расчета динамики

 

 

 

 

 

В разомкнутой системе

Построим ЛФЧХ и ЛАЧХ для определения устойчивости

ω	0	1.25	16.4
φ(ω)	-900	-94,30	-1350	-1800

 

 

 

 

 

                                Рис 13.5 Определение устойчивости

САР устойчива, т.к. на , запас устойчивости равен 85,7⁰.

Построение вещественно  частотной характеристики, построим для замкнутой САР. Для рисунка  она будет иметь следующий  вид:

 

Подставим в  известные числовые значения

Построим зависимость  от :

ω	0	2	4	8	10	12	16	30	100
Re	21.3	6.98	0.97	-1.1	-1.2	-1.16	-0.98	-0.45	-0.051

- частота излома горизонтальной части; - частота конца наклона участка; - частота излома 2-й трапеции; - частота конца 2-й трапеции; - начальная ордината 1-й трапеции.

 

Рисунок 13.6 Аппроксимация графика

для построения переходного процесса

Определим

(34) 

Зависимости связаны в таблицу h – функций.

Переходный процесс представляет из себя зависимость

Время переходного процесса (реальное):

(35) 
(36)

 

где: - табличное значение h (для единичной трапеции)

 

По таблице h функции получим переходную характеристику, переходной характеристикой  2-й трапеции можно пренебречь, в виду ее малой начальной ординаты и почти одинакового показателя .

Таблица 5 – Таблица h функций и значения времени для построения графика переходного процесса (h – скорость в относительных единицах).

 

 

На графике h в относительных единицах, а время (t) в реальном масштабе

 

Величина перерегулирования

(37) 

N=2 – количество колебаний.

Фактическое значение максимального  момента

(38)

 

где: - максимальный динамический момент;

- приращение скорости к приращению  времени.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 13.7 График переходного процесса при регулировании скорости электродвигателя,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Агропромиздат, 1988. - 111с.
2. Кисаримов Р.А. Справочник электрика.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: ИП РадиоСофт, 2004. - 512с.
3. Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации: каталог продукции фирмы «ОВЕН». - М.: СинФазИн, 2003. – 152с.
4. Кондратьева Н.П. «Выбор аппаратуры управления электрических установок. Учебное пособие» - ИжГСХА, Ижевск,                  1995 – 140с.
5. Правила устройства электроустановок.7-е изд. Доп. с исправлениями.- М.:ЗАО «Энергосервис»,2003.-608с.
6. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок.- М.: Изд-во НЦЭНАС, 2003-192с.
7. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.-М.:  Изд-во «Энергосервис»,2001-287с.
8. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Колос, 1984. – 288с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

1 – барабан; 2 – тельфер; 3 – балка

Рисунок 1  Схема  устройства кран – балки

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – двигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор; 4 – муфта;

5 – трансмиссионный  вал; 6 – колесо балки

 

Рисунок 2 Кинематическая схема механизма передвижения балки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – двигатель; 2 – редуктор; 3 – барабан; 4 – крановая подвеска; 5 – трос

 

Рисунок 3 Кинематическая схема механизма подъема и  опускания груза

 

 

 

 

 

                      Рисунок 4 Механическая характеристика рабочей машины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 Механическая характеристика двигателя. (Естественная и           

                                   искусственная, при минимальной скорости вращения)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Рисунок 6 Принципиальная схема управления

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Основная задача проектирования рационального электропривода состоит в том чтобы наиболее правильно сочетать свойства всех его элементов со свойствами рабочей машины и технологического процесса, выполняемого машинным устройством.

Первостепенное значение для автоматизации производства имеют многодвигательный привод и средства электрического управления. Развитие электропривода идет по пути упрощения механических передач  и приближение электродвигателей к рабочим органам машин и механизмов, а также возрастающего применения электрического регулирования скорости приводов. Широко внедряются комплектные тиристорные преобразовательные устройства. Применение тиристорных преобразователей не только позволило создать высокоэкономичные регулируемые электроприводы постоянного тока, но и открыть большие возможности для использования частотного регулирования двигателей переменного тока, в первую очередь наиболее простых и надежных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

 

Свойства технологического процесса и рабочей машины, знание которых необходимо для проектирования электропривода, описываются приводными характеристиками машины. К этим характеристикам относятся: технологическая, кинематическая, энергетическая, механическая, нагрузочная.

Автоматизация является одним из основных направлений в  развитий сельскохозяйственного электропривода. После внимательного изучения технологической, кинематической характеристик машины и требований к схеме автоматического управления составляется принципиальная схема автоматического управления.