ЗАДАНИЕ №1.

«Выбор двигателя и расчет параметров пуска для электропривода с заданной нагрузочной диаграммой механизма»

1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

1. В данной работе рассчитывается электропривод производственного механизма, работающего в повторно-кратковременном режиме, на основе трехфазного асинхронного электродвигателя серии MTF 380B. Двигатели этой серии предназначены для работы в указанном режиме, при различных значениях параметра ПВ.

2. Технологический процесс, осуществляемый электроприводом, протекает при работе двигателя на естественной механической характеристике с постоянной скоростью механизма и в соответствии с нагрузочной диаграммой, приведенной на рис.1. Номинальная скорость механизма для всех вариантов принята одинаковой и равна: w_{МЕХ =}42 рад/с.

Рис.1. Нагрузочная диаграмма механизма.

3. Особенностью двигателей серии MTF 380B является достаточно большой пусковой ток, что в сочетании с характером нагрузки требует принятия мер безопасного пуска. На рис.2 приведена релейно-контактная схема автоматического управления пуском асинхронного двигателя в функции времени.

Управление ступенчатым пуском двигателя осуществляется электрической схемой, использующей в качестве исполнительных элементов электромагнитные реле времени. Схема питается от источника постоянного тока через вентили V1-V4.

Для защиты цепей двигателя от коротких замыканий служит реле времени Л, от перегрузки - тепловые реле РТ, нагревательные элементы которых включены через автоматический выключатель, имеющий максимальную токовую защиту.

Рис. 2. Схема автоматического управления пуском асинхронного двигателя в функции времени.

Подготовка схемы к пуску двигателя осуществляется подачей напряжения переменного тока: включаются выключатели 1А и 2А. При этом после включения 2А получит питание реле 1РУ и размыкающий контакт 1РУ разомкнётся и выключит цепь катушек контактов ускорения 1У, 2У и ЗУ.

Если нажать кнопку пуск, то включается контактор Л, и будет подано напряжение на обмотку статора двигателя АД; в обмотку ротора при этом включены все пусковые резисторы - начинается пуск привода на первой реостатной характеристике. При включении контактора Л один из его замыкающих вспомогательных контактов шунтирует кнопку пуск, и отпадает необходимость длительно удерживать ее в нажатом состоянии.

Размыкающий вспомогательный контакт Л отключит цепь питания реле 1РУ, которое отпускает якорь с заданной выдержкой времени, по окончании которого срабатывают его размыкающие и замыкающие контакты.

В результате этих переключений в схеме управления включается контактор 1У и своими замыкающими контактами шунтирует первую пусковую ступень резистора: двигатель с первой (реостатной) характеристики перейдет на вторую, разгоняясь до большей угловой скорости. Одновременно размыкающий контакт 1У выключит реле времени РУ2, замыкающий контакт которого через время выдержки замкнет цепь катушки контактора 2У, который сработает и шунтирует вторую пусковую ступень резистора - двигатель переходит на третью реостатную характеристику. Наконец, после размыкания замыкающего контакта 2У выключится реле РУЗ - с выдержкой времени, на которое оно настроено; замкнется его контакт РУЗ и включит контактор 3У, который шунтирует последнюю ступень пускового реостата.

Обмотка ротора М окажется замкнутой накоротко, и двигатель начнет разгоняться в соответствии с его естественной характеристикой. Этим заканчивается ступенчатый пуск асинхронного двигателя, контролируемый в функции времени электромагнитными реле времени РУ1,РУ2, РУЗ.

Остановка двигателя производится нажатием кнопки Стоп. Рассмотренная схема может быть использована в электроприводах механизмов, не требующих изменения направления вращения, а длительность торможения которых после отключения двигателя не имеет существенного значения.

4. Дополнительные параметры расчета и выбора, определяемые индивидуальным заданием, приведены в таблицах 1,2 и 3. Номер варианта состоит из двух цифр. Первая цифра – номер столбца из табл.1, вторая – номер столбца из табл.2. Табл.3 содержит справочные данные для выбора двигателя.

Требуется:

1. Ознакомиться с методической частью настоящего пособия.

2. Изучить материалы ОП (основного пособия): гл.2 §2.9; гл.5, §5.1,5.2 с.147-148; §5.6, с.153-154; гл.9, §9.2, с.339-340, а также лекционные материалы по теме безопасного пуска двигателей.

3. Выписать и свести в таблицу все заданные вариантом (табл.1,2) и исходными условиями параметры проектирования.

4. Перечертить схему рис.2 и изучить описание ее работы, приведенное выше, а также в ОП гл.9, §9.2, с.339-340.

5. Используя исходные данные рабочего варианта и методические указания выполнить этапы проектирования электропривода, включая расчет данных и выбор двигателя, расчет и построение механической и пусковой характеристик, расчет параметров пуска и значений пусковых резисторов.

6. Пояснительная записка должна содержать расчетные данные и следующие графические материалы (рисунки):

- схему автоматического управления пуском асинхронного двигателя;

- механическую и пусковую характеристики двигателя.

Таблица 1

Данные электропривода	Первая цифра варианта

Мощность нагрузки на третьем участке нагрузочной диаграммы, Р_С3,кВт
Момент инерции двигателя, J_МЕХ , кГ∙м	0,5	0,75	1,0	1,25	1,5	1,75	2,0	2,25	2,5	2,75

Таблица2

Данные электропривода	Вторая цифра варианта

Синхронная скорость двигателя w_0,рад/с
Кратность пускового момента М₁/М_Н	1,25	1,32	1,41	1,45	1,53	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0

Таблица3

Крановые электродвигатели серии MTF с фазным ротором

Тип электродви-гателя	Мощность на валу, кВт, при	Ном частота вращения, мин^–1	Ток статора при 380 В, А	соs	КПД, %	Ток ротора, А	Напряжение между кольцами ротора, В	Максимальный момент, кгс∙м	Маховый момент ротора, кгс∙м²	Максимальная частота вращения, мин^–1
ПВ = 15 %	ПВ = 25 %	ПВ = 40 %	ПВ = 40 %	30 мин	60 мин

MTF 011-6		1,7	1.4	1,2	1,4	1,2	800 850 885 910	7,1 5,9 5,3 5,1	0,78 0,72 0,65 0,59	60 61,5 60,5	16,5 12,0 9,1 7,5	4,0	0,085
MTF 012-6	3,1	2,7	2,2	1,7	2,2	1,7	785 840 890	10,4 8,9 7,6	0,78 0,74 0,68 0,57	64 64	18,5 15 11,5 8,4	5,7	0,115
MTF 111-6	4,5	4,1	3,5	2,8	3,5	2,8	850 870 895	12,9 11,7 10,4 9,1	0,81 0,79 0,73 0,65	70 72	21 18,7 15 11,5	8,7	0,195
MTF 112-6	6,5	5,8					895 915 930 950	17,5 16 14,4 13,2	0,78 0,74 0,7 0,62	75 74	21,8 19 15,7 12		0,27
Продолжение табл.3

МТF 211-6	10,5	9	7,5	6	7,5	6	895 915 930 945	27,5 24 21 18,5	0,78 0,74 0,7 0,63	74 77 77 78	30 25 19,8 15,5	19,5	0,46
МТF 311-6	14	13	11	9	11	9	925 935 945 960	37 34,5 30,5 28	0,76 0,74 0,69 0,63	75,5 77 79 77	56 51 42 34		0,90
МТF 312-6	19,5	17,5	15	12	15	12	945 950 955 960	47,2 43,5 40 36	0,77 0,74 0,7 0,63	81,5 82 81 81	61 54 46 36		1,25
МТF411-6	30	27	22	18	22	18	945 955 965 970	69,5 64 55 49	0,8 0,77 0,73 0,67	82 83 83,5 83	86 77 60 49
МТF412-6	40	36	30	25	30	25	960 965 970 975	94 86 75 70	0,77 0,75 0,71 0,65	84 84,5 85,5 83,5	100 88 73 61		2,7
МТF311-8	10,5	9	7,5	6	7,5	6	665 680 695 710	29 25,6 22,8 21	0,78 0,74 0,68 0,6	71 72 73 72	32 26 11 16		1,1
МТF312-8	15	13	11	8,2	11	8,2	680 695 705 720	41,0 36,7 33 28,8	0,73 0,71 0,66 0,58	75,5 76 76,5 75	62 52 42 31		1,55
МТF411-8	22	18	15	13	15	13	685 700 710 715	56 46,7 42 38,5	0,76 0,73 0,67 0,63	78 80 81 81	76 59 48,8 42		2,15
МТF412-8	30	26	22	18	22	18	705 715 720 730	78,5 71 65 59,5	0,71 0,68 0,63 0,56	81 82 82 81	80,5 68 57 46		3,0