Электрическое и электромеханическое оборудование

ВВЕДЕНИЕ

Общепромышленные механизмы играют в народном хозяйстве страны важную роль. Они являются основным средством механизации и автоматизации различных производственных процессов. Поэтому уровень промышленного производства и производительность труда в значительной степени зависят от оснащенности производства общепромышленными механизмами и от их технического совершенства. Задачи, возлагаемые на общепромышленные механизмы, обусловливают большое разнообразие их электроприводов, которые различаются и по диапазону мощностей (от долей киловатт до нескольких тысяч киловатт), и по сложности (от нерегулируемого асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором до сложных регулируемых электромеханических систем).
Для механизмов рассматриваемого класса применяются практически все действующие виды электропривода переменного и постоянного тока. К общепромышленным механизмам относится большой класс рабочих машин, которые применяются в самых разнообразных отраслях народного хозяйства: в промышленности, сельскохозяйственном производстве, строительстве, на транспорте. В большинстве случаев эти механизмы обслуживают основное производство различных отраслей. К их числу относятся подъемные краны, пассажирские и грузовые подъемники, эскалаторы, различные конвейеры, вентиляторы, насосы, метало обрабатывающие и дерево обрабатывающие станки. Общепромышленные механизмы имеют массовое распространение. Для их электроприводов используются 70... 75 % выпускаемых асинхронных двигателей и более 25 % вырабатываемой энергии. В повседневной жизни используется множество электрических приборов и механизмов, которые облегчают домашний труд. К механизмам бытовой техники относятся стиральные машины, пылесосы, миксеры, электровзбивалки, кофемолки и т. д. Ассортимент этих механизмов постоянно расширяется. Освоено производство целого ряда новых приборов, таких как высоко комфортные пылесосы, универсальные кухонные машины. Технический уровень бытовых приборов в значительной степени определяется техническим уровнем электрооборудования, которым они оснащены. Специалисты, занимающиеся эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом электрического и электромеханического оборудования, должны быть хорошо знакомы с механическим оборудованием, технологией, понимать электрическую схему работы того или иного механизма. Все это требует от инженерно-технического персонала изучения теоретических основ электропривода, управления электроприводами, а также специальных курсов.

ГЛАВА 1 – РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

Задача. Для двигателя кранового механизма:
а) рассчитать и построить нагрузочную диаграмму; определить мощность двигателя;
б) выбрать двигатель по каталогу (справочнику);
в) подобрать и начертить типовую схему управления.
Исходные данные для двигателя механизма подъема Задача
1
Грузоподъемность, т 5
Масса крюка, т 0,3
Высота подъема, м 15
Скорость подъема, м/мин. 11
КПД механизма при нагрузке 0,7
КПД механизма при холостом ходе 0,25
Диаметр барабана лебедки, мм 500
Передаточное число полиспаста 2
Передаточное число редуктора 20
Время паузы, с 50
Ток, напряжение 380 В Переменный
Таблица 1 – Исходные данные для решения задачи
Исходные данные для механизма передвижения тележки Задача
1
Грузоподъемность, т 5
Масса тележки, т 2,2
Пролет моста, м 13,5
Скорость передвижения тележки, м/мин. 40
Диаметр ходового колеса 400
Диаметр шейки оси ходового колеса, мм 60
Коэффициент трения скольжения 0,1
Коэффициент трения реборд ходовых колес 1,5
Коэффициент трения качения 0,0005
КПД механизма при нагрузке 0,65
КПД механизма при холостом ходе 0,45
Передаточное число редуктора 25
Ток, напряжение Переменный 380 В
Таблица 2 – Исходные данные для решения задачи (2)

Время одной операции: t=L/v_п =15/11=1,5мин
Статическая мощность на валу двигателя при подъеме груза:
Pпг = ((G+G_0)⋅v)/η⋅10^(-3)=((5000+500)⋅11⋅9)/(0.7⋅60)⋅10^(-3)=13,0кВт
где G – сила тяжести полезного груза, Н,
G0 – сила тяжести грузозахватного приспособления, Н,
v - скорость подъема, м/с,
 - КПД подъемного механизма.
Статическая мощность на валу двигателя при подъеме пустого крюка:
Рпо = (G_0⋅v)/η_0 ⋅10^(-3)=(500⋅11⋅9)/(0,25⋅60)⋅10^(-3)=3.3кВт
где 0 – КПД механизма при неполной загрузке (определяется по номограммам).
Статическая мощность при силовом спуске (спуск пустого крюка или легкого груза)
Рсс = G0 *v ( 1/η_0 - 2 ) *10-3=500* 11/60 ( 1/0,25 - 2) *9,81 *10-3=1.5 кВт
Статическая мощность при тормозном спуске (спуск номинального груза)
Рст = (G + G0 ) *v ( 2 - 1/η ) *10-3=(5000 + 500) *9/60 ( 2 - 1/0,7 ) *9,81*10-3=11 кВт
Определить статический момент на валу двигателя на каждом участке
Мпг = (Р_пг⋅D⋅10^3)/(2v⋅i_h⋅i_п )=(13⋅0,5⋅10^3)/(2⋅11⋅20⋅2/60)=526Нм
Мпo = (Р_по⋅D⋅10^3)/(2v⋅i_h⋅i_п )=(3.3⋅0,5⋅10^3)/(2⋅11⋅20⋅2/60)=84Нм
Мcc = (Р_сс⋅D⋅10^3)/(2v⋅i_h⋅i_п )=(1.5⋅0,5⋅10^3)/(2⋅11⋅20⋅2/60)=51Нм
Мcm = (Р_cm⋅D⋅10^3)/(2v⋅i_h⋅i_п )=(11⋅0,5⋅10^3)/(2⋅11⋅20⋅2/60)=367Нм
Где Рсi – cтатическая мощность на каждом участке, кВт,
D - диаметр барабана, м,
ip, iп – передаточные числа редуктора и полиспаста,
v - скорость крюка, м/с
Построим нагрузочные диаграммы.