Расчёт электрического привода рабочего механизма

 

• Естественную механическую характеристику

 

Принимаем величину пускового тока якоря Iяп=2*Iян=2*75,7=151,4A, определяем величину пускового реостата:

 

• Пусковая скоростная характеристика

 

• Пусковая механическая характеристика

 

 

 

Для запуска и регулирования частоты вращения ЭД ПТ обычно используется многоступенчатый (многосекционный)пускорегулировочный реостат. Многоступенчатый пуск ЭД ПТ позволяет уменьшать время пуска при более равномерном ускорении и не допускает перегрузки ЭД по току. Необходимое число ступеней пуска определяется в процессе расчета пусковой диаграммы привода. Величина пускового сопротивления зависит от перегрузочной способности ЭД по току.

 

• Количество ступеней пуска m зависит от отношения пускового тока Iяп=I1 к току переключения Iяпк=I2. Ток переключения – это ток, при котором отключается часть секции пускового реостата:

 

• Рекомендуется для первого решения принять количество степеней m=3. Определяем . Находим момент переключения Мпк(1)=М2=М1/λ=2Мн/λ=2*47,6/1,69=56,3 Нм.

Это значение момента переключения значительно больше момента сопротивления при пуске ЭД Мс1=33,3. Принимаем второе приближение m=2 и .

• Находим момент переключения Мпк(1)=М2=М1/λ=2Мн=80/1,69=47,3Нм.

Мпк(1)=47,3>1,2Мс1=40

• Рассчитываем сопротивление якорной цепи на пусковых ступенях.

 

 

 

• Рассчитываем сопротивление якорной секций пускового реостата

 

 

 

• Производим проверку правильности расчета сопротивления пусковых секций.

 

 

• Сопротивление динамического торможения принимаем равным сопротивлению пускового резистора Rд=Rп. Дополнительное сопротивление к пусковому реостату для обеспечения торможения ЭД в режиме противовключениятакже можно принять равным пусковому – Rпвк=Rп.
• Уравнение скоростной характеристики динамического торможения:

 

• Уравнение механической характеристики противовключения:

 

Уравнения скоростных и механических характеристик ЭД ПТ с независимым возбуждением представляют собой уравнения прямых линий, построение которых можно осуществить по расчетным значениям 2-х точек. В качестве расчетных точек выбираем режим идеального холостого хода (М=0; Iя=0; ω=ω0=350 рад/с), номинальной нагрузки (Мн=47,6Нм; Iян=75,7А; ωн=314 рад/с) и пусковой режим (Мп=95,9Нм; Iяп=151,4 А; ω=0).:

 

 

 

 

 

 

 

 

5  Расчет параметров и выбор аппаратуры управления защиты

 

5.1 Выбор контакторов

 

Выбор типа контакторов осуществляется по режиму работы и параметрам ЭД согласно разработанной электрической схеме управления приводом. Для электроприводов на постоянном токе могут применятся контакторы серии КН и КМ 2000. Величина контактора подбирается по номинальному току Iн и номинальному напряжению Uн ЭД и проверяется по пусковому току Iпэд:

 

 

Выбираем контактор КМ 2643-23 с параметрами [4.стр.144]:

Iн = 100 А – номинальный ток контактора

Iнпк= 250 А – номинальный пусковой ток контактора

Uнк= 220 В – номинальное напряжение контактора

 

Число главных контактов: 2 замыкающих, 1 размыкающий

Число блок контактов мостиковых: 1 замыкающий

Число блок контактов клиновых: 2 замыкающих и 2 размыкающих

Мощность катушки при включении :880 Вт

Мощность катушки во включенном состоянии: 13,5 Вт

 

В качестве контакторов управления приводом КМ3, КМ4, КМ6 и КМ5 выбираем контактор ускорения с выдержкой КУВ 2 с параметрами[4.стр.150]:

Iн = 50 А – номинальный ток контактора

Iнпк= 800 А – предельный ток включения

Uнк= 220 В – номинальное напряжение контактора

Число главных контактов: 1 размыкающий

Число вспомогательных контактов: 1 замыкающий и 1 размыкающий

Мощность кату катушки: 18 Вт

Собственное время срабатывания контактора 0,1-0,3с

Выдержка времени на замыкание главных контакторов 0,8-2 с

 

5.2 Реле

В качестве реле тепловой защиты КК1 выбираем по номинальному значению тока ЭД тепловое реле ТРТ 139 с параметрами[4.стр.155]:

Iн = 90 А – номинальный ток реле

Время срабатывания при включении с холодного состояния: 4-15 с

Время срабатывания при включении после длительного протекания номинального тока, не менее 0,8

P=8-13 Вт – мощность реле

В качестве реле максимального тока КА1 выбираем по номинальному значению тока якоря Iян=75,7 Атакое же реле.

В качестве реле минимального тока КА2 выбираем по току возбуждения Iв=Uн/Rшо=220/168=1,31А реле ТРТ 111 с номинальным током катушки 1,75А[4.стр.155]

В качестве реле напряжения KVвыбираем реле РЭМ 232 с параметрами:

Uн=220 В – номинальное напряжение катушки

Pк=33 Вт – мощность катушки

Напряжение срабатывания регулируется в пределах 0,6-0,85 от номинального напряжения. Реле имеет 2 замыкающих и два размыкающих контакта с коммутационной способностью 0,8 А при напряжении 220 В.

 

5.3 Выбор резисторов

 

Расчетное значение тока пускорегулировочного резистора определяется из пусковой диаграммы привода

 

Где I1=152 А – пусковой ток якоря ЭД; I2=75 А – ток переключения якоря ЭД. Расчетное значение мощности пускорегулировочных резисторов

 

 

В качестве тормозных и пускорегулировочных резисторов мощностью более 150 Вт используются элементы из ленточного активного материала, которые классифицируются по номерам в зависимости от величины активного сопротивления. По расчетному значению тока резисторов Ip=57 А и величинам сопротивлений ступеней пускового реостата для первой ступени выбираем два ленточных резистора (номера 23 и 24) с номинальными сопротивлениями r23=0,15 Ом и r24=0,23 Ом, включаем их последовательно и получаем общее сопротивление приблизительно равное сопротивлению первой ступени реостата 0,38 Ом.  В качестве второй ступени реостата можно  использовать ленточный резистор r28=0,82 Ом, получаем сопротивление, приблизительно равное сопротивлению второй ступени реостата 0,79 Ом [4,стр228].

Сопротивление разрядного резистора Rp=7*Rшо=4*168=672 Ом. Принимаем Rp=680 Ом и определяем мощность резистора Ppp=Uн2/Rp=2202/680=71,2 Вт. Выбираем резистор ПЭВ 50 с номинальным сопротивлением 680 Ом.

 

 

 

 

.

5.4 Автоматические выключатели и  предохранители

 

Автоматические воздушные выключатели и плавкие предохранители 
обеспечивают защиту электрических цепей от токов коротких замыканий 
мгновенного действия и от токовых перегрузок замедленного действия.

Автоматический выключатель выбирается по номинальному значению тока и номинальному напряжению электродвигателя.

Выбираем в качестве QFавтоматический выключатель А3771М с параметрами[4.стр.170]:

Число полюсов – 2

Номинальный ток выключателя – 100 А

Номинальный ток расцепителя – 100 А

Комутационная способность 100кА.

Ударный ток КЗ в цепи электропривода рекомендуется рассчитать по эмпирической формуле:

Iк=(12*Iн+2500)lgP=(12*77+2500)*lg1000=23,6 кА

где P– мощность судовой электростанции (условно принята 1000 кВА)

При выборе предохранителя величина тока плавкой вставки выбирается на 10% больше тока, потребляемого схемой защищаемой цепи. Рассчитываем ток, потребляемый схемой управления, состоящей из одной катушки контактора и его пускового режима Iу=930/220=4,2 А. Выбираем в качестве FU1 предохранитель ПДС1 с номинальным током плавкой вставки IНВСТ=4А.

Ток потребляемый лампами сигнализации, составляет в сумме 6мА, поэтому в качестве FU2 выбираем предохранитель П-0,15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Справочник судового электромеханика и электрика./ Н. И. Роджеро – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1986. – 319 с.
2. Судовые элктроприводы: Справочник/А. П. Богословский, Е. М. Певзнер, И. Р. Фрейдзон, А. Г. Яуре. – 2-е изд., перераб. и доп. В двух томах. Т. 1. – Л.: Судостроение, 1983. – 352 с.
3. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. / Чиликин М. Г., Сандлер А. С. – 6-е изд. доп. и перераб. – М.:Энергоиздат,1981. – 576 с.
4. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учеб.пособие для электроэнергетических специальностей вузов / Крючков И. П., Кувщинский Н. Н., Неклепаев Б.Н.; Под ред. Б. Н. Неклепаева – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1978. – 456 с.
5. Судовые элктроприводы: Справочник/А. П. Богословский, Е. М. Певзнер, И. Р. Фрейдзон, А. Г. Яуре. – 2-е изд., перераб. и доп. В двух томах. Т. 2. – Л.: Судостроение, 1983. – 384 с.