Построение нагрузочной диаграммы и тахограммы

Примерные виды нагрузочной диаграммы и тахограммы двигателя для пуска в три ступени ( рис.2б ) показаны на рис.5.

Предположим, начало цикла соответствует пуску груженой тележки. При включении двигателя начальное значение момента равно М₁. По мере разгона момент будет уменьшаться и по истечении интервала t ₁ момент уменьшается до величины М₂, при этом первая ступень реостата отключается и момент вновь увеличивается до М₁.

Рис. 5. Нагрузочная диаграмма и тахограмма двигателя.

Процесс повторяется до выхода на естественную характеристику, по которой двигатель разгоняется до скорости w _С1 при моменте М_С1_.

Процесс разгона при пуске пустой тележки будет зависеть от принятого способа автоматизации. Для двигателей постоянного тока возможно управление пуском в функции тока якоря, скорости или времени. При построении системы управления с использованием первых двух принципов пусковой момент будет колебаться между значениями М₁ и М₂, но интервалы t ₁ , t ₂ и т.д между переключениями ступеней и общее время пуска будут другими по сравнению с пуском груженой тележки..

При автоматизации в функции времени интервалы t ₁ , t ₂ и т.д. будут одинаковыми, поскольку они отсчитываются одними и теми же реле времени. Установки реле должны выбираться по наибольшему расчетному времени, тогда изменятся значения моментов переключения и максимальных

моментов на последующих характеристиках при пуске пустой тележки.

Эти моменты для асинхронного двигателя рассчитаны выше в программе EXCEL Для двигателя постоянного тока значения моментов переключения вычисляются по уравнению:

где: х – порядковый номер реостатной характеристики, t_x – время разгона гружёной тележки на реостатной характеристике, T_X – механическая постоянная порожней тележки на той же характеристике.

Найдя М_2Х на какой – либо характеристике, момент М_{1 Х+1} на следующей характеристике определяют графически по пусковой диаграмме (см. рис 2). или по уравнению М_{1 Х+1}= М_2Х

Время установившегося движения вычисляется следующим образом.

Общий путь L ₀_,проходимый тележкой при подъёме и спуске, состоит из пути, пройденного при разгоне, при замедлении и пути при движении с постоянной скоростью. Первые две составляющие пути уже вычислены ранее. Тогда путь при установившемся движении с постоянной скоростью определяется как:

= L ₀- - ; Время установившегося движения вычисляется по уравнению: = / V_C , где : V_C –установившаяся скорость движения тележки при подъёме или спуске.

Проверка двигателя на перегрев

После построения нагрузочной диаграммы должна быть произведена проверка предварительно выбранного двигателя на перегрев.

Для проверки по нагрузочной диаграмме вычисляется среднеквадратичный момент двигателя:

В знаменателе учитывается продолжительность только тех интервалов, где двигатель работает. Участки пуска и замедления, где момент двигателя изменяется по экспоненте от М₁ до М₂, могут быть заменены участками с постоянным эквивалентным моментом, определяемым по уравнению

Аналогичным образом вычисляется эквивалентный момент на участке замедления.

Вычисляется фактическая продолжительность включения двигателя:

= + + )/

Проверка двигателя производится по условию: ≥ ,

где: – номинальная продолжительность включения двигателя; =40%.

Проектирование принципиальной электрической схемы

Прежде всего проектируется силовая электрическая схема, где должны быть предусмотрены контакты линейного контактора, подключающего двигатель к сети, контакты контакторов, изменяющих направление вращения двигателя (реверс), силовые резисторы, обеспечивающие получение требуемых искусственных характеристик, а также контакты контакторов, переключающие эти резисторы. Функции линейных и реверсивных контакторов могут быть совмещены. В силовой цепи необходимо предусмотреть защитные аппараты: автоматические выключатели или плавкие предохранители для защиты от коротких замыканий, максимально токовые или тепловые реле для защиты от перегрузок, реле нулевого тока для обмотки возбуждения двигателя постоянного тока.

Для питания цепи управления обычно используется тот же род тока, что и для силовой цепи. Если при переменном токе питания силовой цепи для системы управления или ее части требуется постоянный ток, то в составе цепи управления должен быть предусмотрен соответствующий выпрямитель. Подключение цепи управления к сети также осуществляется через защитный аппарат, причем так, чтобы обеспечивалось питание аппаратов управления при обесточенной силовой цепи (для удобства наладки системы).

По заданию управление механизмом осуществляется оператором, а система управления автоматизирует лишь отдельные операции пуска и защиты. Перед началом проектирования системы управления должна быть достигнута полная ясность в последовательности работы аппаратов управления в различных режимах. Затем переходят к проектированию узлов схемы, выполняющих те или иные функции (например, включение линейного или одного из реверсирующих контакторов, выключающих пусковые резисторы, и т.д.). Для выполнения этих функций существуют типовые схемные решения [1.с.391-421]. Целесообразно сначала составить схему, обеспечивающую управление нормальным режимом работы (пуск до полной скорости на подъем, спуск, замедление и остановка), а затем дополнить схему для получения требуемого по заданию режима аварийного спуска в режиме противовключения на пониженной скорости груженой тележки. Затем в цепи управления должны быть введены элементы, обеспечивающие защиту привода от аварийных режимов и наиболее вероятных ошибочных действий оператора. Необходимо помнить, что окончательное торможение и удержание механизма в неподвижном состоянии осуществляется электромагнитным тормозом. Поэтому в схеме должна быть предусмотрена цепь питания электромагнита тормоза. При проектировании схемы полезно ознакомиться со схемами стандартных панелей управления крановых механизмов [4,6].

В качестве примера на рис 6 показан один из возможных вариантов схемы управления подъёмником с асинхронным двигателем.

Рис.6 Схема управления подъёмником с асинхронным двигателем.

Подключение двигателя к сети производится автоматическим выключателем QF1, осуществляющем защиту от коротких замыканий. На статор напряжение подаётся линейными контакторами КМ1 или КМ2 в зависимости от направления вращения. Для защиты от перегрузки в статорную цепь включены максимально-токовые реле КА1 – КА3.

Параллельно обмотке статора контактором КМ3 подключается обмотка электромагнитного тормоза YA.

В цепь ротора включены ступени пускового реостата r1 –r2 (число ступеней определяется расчётом) и тормозная ступень r3. Ступени отключаются контакторами ускорения КМ4 –КМ5. Непосредственно к выводам ротора через выпрямитель подключено реле напряжения KV2, назначение которого будет определено ниже.

Цепь управления подключена к сети автоматическим выключателем QF2.

Команды на управление машинист подаёт 5-позиционным командо-контроллером SA1. Поэтому предусмотрена нулевая защита, выполненная на реле напряжения КV1. Переключатель SA2 переводит систему управления из нормального режима в аварийный, при котором осуществляется спуск гружёной тележки с пониженной скоростью.

В нормальном режиме выполняются 3 команды: 1) пуск вверх или вниз и разгон по реостатным характеристикам, 2) замедление перед остановкой и

3) «стоп». В аварийном режиме выполняются 2 команды: 1) спуск с пониженной скоростью, 2) «стоп».

В исходном состоянии автоматические выключатели QF1 и QF2 разомкнуты, все аппараты обесточены, двигатель заторможен, командоконтроллер находится в положении «0». При замыкании автоматических выключателей напряжение поступает на обмотку реле КV2, оно срабатывает и замыкает свой замыкающий контакт, включённый параллельно контакту командоконтроллера. Тем самым система подготовлена к пуску.

При пуске в нормальном режиме контроллер переводится в положение «1», при этом включается один из линейных контакторов. Напряжение подаётся на обмотку статора. В роторной цепи все контакты разомкнуты, на кольцах ротора напряжение равно U₂_H, поэтому реле КV2 срабатывает и размыкает контакт в цепи контактора КМ3. В результате электромагнит тормоза обесточен, а двигатель заторможен, что препятствует его раскручиванию под действием активного момента сопротивления, превышающего в этом режиме пусковой момент двигателя. При переводе контроллера в положение «2» напряжение подаётся на обмотку контактора КМ4, который срабатывает и замыкает тормозную ступень реостата, одновременно замыкается блок-контакт КМ4 в цепи катушки контактора КМ3, он срабатывает и подаёт напряжение на обмотку электромагнитного тормоза. В результате двигатель растормаживается, и начинается разгон по первой реостатной характеристике. На время разгона двигателя, когда ток статора превышает номинальный, контакты токовых реле КА1 – КА3 зашунтированы контактом реле времени КТ3, который замкнут. Одновременно блок-контакт КМ4 разрывает цепь катушки реле КТ1, и оно начинает отсчёт времени разгона на первой характеристике.

По окончании отсчёта замыкается контакт КТ1в цепи контактора КМ 5, и он срабатывает, отключая первую ступень реостата. Одновременно запускается следующее реле времени КТ2, управляющее контактором КМ3. После отключения последней ступени контактором КМ6 двигатель выходит на естественную характеристику Контактор КМ6 при срабатывании запускает реле времени КТ3, которое спустя некоторое время размыкает свой контакт и вводитв действие защиту от перегрузки.

Рассмотренная схема управления пуском подразумевает применение реле времени постоянного тока типа РЭВ 812 – 818. При использовании других реле схема должна быть соответствующим образом изменена. Уставки реле времени определяются расчётом.

Для остановки механизма контроллер переводится в положение «1». Это приводит к размыканию всех контактов в цепи ротора и к переводу двигателя на работу на «тормозной характеристике». Поскольку скорость вращения двигателя в первый момент достаточно высока, напряжение на кольцах ротора мало и реле КV2 отключено. Поэтому его контакт в цепи контактора КМ3 замкнут, соответственно, замкнуты его контакты в цепи обмотки тормоза, и двигатель расторможен. Его скорость вращения постепенно уменьшается под действием противодействующего момента сопротивления.

При уменьшении скорости напряжение на кольцах двигателя и на реле КV2 будет постепенно возрастать. При скорости, близкой к 0, реле КV2 сработает, разомкнёт свой контакт в цепи контактора КМ3 и двигатель будет заторможен механическим тормозом.

Для получения режима спуска с пониженной скоростью переключатель SA2 ставится в положение «А». При этом контактор КМ2 полностью отключается, а контактор КМ1 может быть включён только при положении контроллера SA1 на спуск. Одновременно разрываются цепи питания контакторов КМ4 – КМ6, вследствие чего в ротор включаются все ступени реостата. Один из контактов SA2 шунтирует блок-контакты КМ4 и KV2 в цепи контактора КМ3, благодаря чему этот контактор включается вместе с контактором КМ1 и растормаживает двигатель, обеспечивая тем самым его работу в режиме противовключения с пониженной скоростью.

Двигатель останавливается при переводе контроллера в положение «0».

Один из возможных вариантов схемы управления подъёмником с двигателем постоянного тока показан на рис. 7

Рис.7 Схема управления подъёмником с двигателем постоянного тока.

Якорная цепь двигателя подключается к сети автоматическим выключателем QF1. При этом напряжение поступает на обмотку возбуждения двигателя LM. Последовательно с обмоткой включены плавкий предохранитель F для защиты от коротких замыканий и реле минимального тока KA1, отключающее двигатель при отсутствии тока возбуждения.

Напряжение на якорную цепь подаётся контактором КМ1 а выбор направления вращения производится контакторами КМ3 и КМ4.

Последовательно с якорем включено токовое релеКА2 для защиты двигателя от перегрузки, а параллельно якорному реостату включено реле напряжения KV2.

Работа этой системы управления практически не отличается от раннее рассмотренной системы управления асинхронным двигателем. Включение реле KV1 происходит только при положении «0» контроллера и при наличии тока возбуждения (КА1 замкнут) и при отсутствии тока в цепи якоря (КА2- замкнут). При переводе контроллера в положении «1» замыкается контактор КМ1 и один из контакторов КМ3 или КМ4. При этом контакты контакторов КМ5 – КМ7 разомкнуты и в цепь якоря включены все ступени реостата.

Реле KV2 срабатывает и размыкает свой блок-контакт в цепи контактора КМ2. В результате напряжение на обмотке электромагнитного тормоза отсутствует, и двигатель остаётся заторможенным. При переключении контроллера в положение «2» срабатывает контактор КМ5, который замыкает тормозную ступень реостата, а его блок-контакт подаёт напряжение на контактор КМ2, который, в свою очередь, подаёт напряжение на обмотку тормоза. Двигатель растормаживается, и начинается разгон по первой реостатной характеристике. Реле времени КТ1,КТ2 управляют разгоном по ступеням. Для остановки механизма контроллер переводится в положение «1». При этом отключаются контакторы КМ5- КМ7,в цепь ротора полностью вводится реостат, что приводит к уменьшению вращающего момента двигателя и уменьшению его скорости. При скорости, близкой к 0 срабатывает реле KV2, которое отключает контактор КМ2,что приводит к затормаживанию двигателя.

При аварийном спуске схема работает точно также, как схема на переменном токе.

В проекте выбираются электрические аппараты, пусковые реостаты и аппараты релейно-контакторного управления.

Пусковые резисторы для двигателей постоянного и переменного тока набираются из стандартных ящиков сопротивлений. Технические данные этих ящиков, рекомендации по составлению схем и подбору ящиков по допустимому току даны в [3].

В зависимости от величины тока двигателя выбираются ящики с чугунными фехралевыми, ленточными или проволочными элементами. Для выбора ящиков необходимо определить сопротивление ступеней и эквивалентный ток продолжительного режима. Величины сопротивлений пускового реостата определены ранее.

Рис.5 Способы соединения элементов в ящике сопротивлений

Ящик следует выбирать так, чтобы из его элементов можно было бы наиболее просто при минимальном числе элементов составить ступень реостата с минимальным сопротивлением.

Рис 6 График для расчёта допустимого тока реостата.

При этом следует иметь в виду, что элементы в ящике соединены последовательно, но установкой внешних перемычек элементы можно соединить параллельно (рис. 5). На рисунке два элемента r₁и r₂между точками a и b соединены параллельно, а между точками c и d параллельно соединены три элемента r₄, r₅ и r₆ . Два элемента могут быть соединены параллельно только по краям ящика.

Выбранный ящик должен быть проверен на нагрев. Ток через элементы ящика проходит только в период разгона и изменяется во времени пилообразно подобно моменту (рис 5).

Поэтому определяется эквивалентный ток за время пуска:

= , (13)

где I ₁ , I ₂ – максимальный ток и ток переключения, определяемые по пусковой диаграмме двигателя. Для асинхронных двигателей эти токи вычисляются как: = , где - начальное или конечное скольжение на реостатной характеристике, соответствующее сопротивлению R₂ _k при моменте = M ₁ или М₂.

Для выбранных ящиков из каталожных данных определяется тепловая постоянная ящика . Из пусковой диаграммы определяется время протекания тока через реостат и вычисляется продолжительность включения реостата: = . – длительность цикла работы реостата, которая в 2 раза меньше длительности цикла двигателя. Вычисляется отношение и на рис 6 [3]. на горизонтальной оси находится точка, соответствующая вычисленному значению.

На графике (рис 6) определяется кривая, соответствующая вычисленному значению . Найденная на горизонтальной оси точка проектируется на эту кривую, и точка на этой кривой в свою очередь проектируется на вертикальную ось, на которой определяется отношение ,

где – номинальный ток элемента ящика, - вычислен по уравнению (13).

Из приведённого соотношения определяется ток . Номинальный ток выбранного ящика не должен быть меньше .

Если в пусковом реостате используются разные ящики, то элементы каждого ящика должны проверяться на нагрев раздельно.

Электромагнитные контакторы выбираются с учётом следующих показателей:

- величина и род тока силовой цепи;

- количество контакторов, коммутирующих силовую цепь;

- количество и вид блок – контактов;

- род тока и напряжение катушки контактора.

Номинальный ток силовых контакторов определяется из условия

I_HK ≥ I_H _Д

где: I _НК – номинальный ток контактора, I_H _Д -номинальный ток двигателя.

Если требуемое по схеме количество силовых контактов контактора больше, чем у выбираемого, то используют два контактора, катушки которых включают параллельно.

Если не достает блок-контактов, то параллельно катушке контактора включают катушку вспомогательного реле, контакты которого выполняют функцию недостающих блок- контактов (размножение контактов).

При выборе реле необходимо учитывать:

- тип (напряжения, тока, времени и т.д.);

- назначение (реле защиты или управления, которые различаются сроком службы, измеряемым числом коммутаций);

- величину и род тока коммутированной контактами реле цепи;

- количество и вид требуемых контактов;

- род тока и величину напряжения катушек;

- для реле времени – диапазон выдержек времени.

Следует иметь в виду, что выбор типа реле времени оказывает некоторое влияние на построение схемы управления, поскольку одни реле (пневматические, механические) отсчитывают время от момента подачи напряжения на катушку, а другие (электромагнитные) – от момента отключения катушки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. – М.: Энергия, 1977.

2. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановый электропривод: Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

3. Онищенко Г.Б. Электрический привод. – М.: «Академия»,2008 г.

4. Москаленко В.В. Электрический привод. – М.: «Академия», 2004 г.

5. Москаленко В.В. Электрический привод. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

6. Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод. Энерго-ресурсосбережение. – М.: «Академия», 2008 г.

7. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации. Под ред.

Новикова В.А., Чернигова Л.М. – М.: «Академия» 2006г.

8. ГОСТ 2.755 – 87 Обозначения условные графические в электрических схемах.

Приложение

Таблица 1

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 708; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8910 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!