Курсовая. Проектирование электропривода

Физика

Конспекты
Контрольная работа
Задачник
Справочник по физике

Математика

Алгебра
Контрольная по математике

Методика решения задач
по электротехнике

Основы электротехники
Методические указания
Основы электроники
Курсовая работа
Лабораторные работы
Основы теории цепей

Курсовая работа

Проектирование электропривода
Моделирование и анализ
электронных схем

Информатика

Компьютерная  безопасность

Графика

Практика выполнения
технических чертежей
Констpуктоpские документы
Начертательная геометрия

Художественная культура и искусство

Первобытное искусство и мифология
Античное искусство
Эпоха Возрождения
Архитектура периода Киевской Руси
Немецкий романтизм
Экциклопедия по искусству
Стиль в литературе и искусстве
Литература Франции

Технология фотосъемки

Цифровая камера
Экспозиция
Установка правильной экспозиции
Диафрагма и глубина резкости
Процесс получения фотографии
Технологии маскирования
Композиция
Zoom объектив
Технология съемки портрета
Перспектива
Световой спектр
Изобразительные средства и приемы
Рука художника
Старые фотографии
Жанровая фотография

Туризм

Развитие туризма
Организация туристических комплексов

Проектирование электропривода КПМ.

Структурный анализ механизма. Группы Ассура.

Построение планов скоростей. Рассмотрим общие принципы построения плана скоростей на примере.

Силовой анализ механизма. Силовой анализ группы Ассура.

Силовой анализ ведущего звена. Рассмотрим ведущее звено и определим Тур.

Динамический анализ механизма. Построение диаграммы приведенных моментов сил сопротивления.

Построение диаграммы избыточной работ.

Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.

Определим коэффициент полезного действия червячной передачи.

Расчет клиноременной передачи. Выбор сечения ремня: Пример расчета цепи переменного тока Общая электротехника и электроника

Проверим прочность одного клинового ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви Н/мм2.

Выбор подшипника. Подшипник шариковый радиально-упорный однорядный 36305 (ГОСТ 831-75).

Выбор подшипника для второй и четвертой ступеней:Подшипник роликовый конический однорядный 7209 (ГОСТ 27365-87).

Определим реакции в опорах и построим эпюры изгибающих моментов.

Расчетная схема тихоходного вала червячного одноступенчатого редуктора.

Определим коэффициент концентрации нормальных и касательных напряжений для данного сечения вала.

Проверочный расчет шпонок. Призматические шпонки, применяемые в редукторе, проверяют на смятие.

Проверочные расчеты. Тихоходный вал .Проверочный расчет вала.

Строим эпюру изгибающих моментов относительно оси Х в характерных сечениях 1 . . . 3, Н*м;

Разработка сборочного чертежа редуктора. Конструирование червячного колеса.

Определение понятия “электропривод” Электропривод - это управляемая электромеханическая система. Её назначение - преобразовывать электрическую энергию в механическую и обратно и управлять этим процессом. Электропривод имеет два канала - силовой и информационный . По первому транспортируется преобразуемая энергия, по второму осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка сведений о состоянии и функционировании системы, диагностика ее неисправностей

Основы механики электропривода Уравнение движения Рассмотрим самую простейшую механическую систему, состоящую из ротора двигателя и непосредственно связанной с ним нагрузки - рабочего органа машины. Несмотря на простоту, система вполне реальна: именно так реализована механическая часть ряда насосов, вентиляторов, многих других машин

Механические характеристики Моменты М и Мс могут зависеть от времени, от положения, от скорости. Наиболее интересна и важна связь моментов М и Мс со скоростью . Зависимости и  называют механическими характеристиками соответственно двигателя и нагрузки (механизма). Механические характеристики будут служить очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.

Регулирование координат электропривода Как отмечалось выше, основная функция электропривода состоит в управлении его координатами - скоростью и моментом, т.е. в их принудительном направленном изменении в соответствии с требованиями технологического обслуживаемого процесса. Очень важный частный случай управления координатами - регулирование скорости или момента, т.е. принудительное изменение этих величин в установившемся режиме в соответствии с требованиями технологического процесса посредством воздействия на механическую характеристику двигателя. Частным случаем регулирования является поддержание одной из координат на требуемом уровне при независимом изменении другой координаты.

Электроприводы постоянного тока

Характеристики и режимы при независимом возбуждении, I=const В ряде применений якорная цепь двигателя постоянного тока независимого возбуждения питается не от источника напряжения, как в предыдущем случае, а от источника тока (I=const)

Характеристики и режимы при последовательном возбуждении В электроприводах постоянного тока иногда используются двигатели с последовательным возбуждением, когда специально выполненная обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря

Номинальный режим. Допустимые значения координат Рассматривая свойства и режимы электроприводов постоянного тока, мы интересовались лишь общими соотношениями и главными соразмерностями, не обращая внимания на реализуемость тех или иных режимов, на технические ограничения, играющие решающую роль в любых практических задачах.

Регулирование координат в разомкнутых структурах Реостатное регулирование - самый простой и самый неблагоприятный способ регулирования скорости и (или) момента. В якорную цепь последовательно, если питание осуществляется от источника напряжения, включаются дополнительные резисторы.

Произведем оценку регулирования изменением магнитного потока. Регулирование скорости при U = const однозонное - вверх от основной скорости. Это главный недостаток способа, существенно ограничивающий область его применения. Способ обычно применяется в сочетании с другими, позволяющими регулировать скорость вниз от основной. Стабильность скорости относительно высокая - характеристики жесткие (следует помнить, что Iк.з = (20-50)Iн). Регулирование момента при I = const - в широких пределах от -Мн до +Мн.

Регулирование координат в замкнутых структурах Наличие в электроприводе управляемого преобразователя, питающего якорную цепь или цепь возбуждения, имеющего один или несколько входов и достаточно высокий коэффициент передачи, открывает широкие возможности формирования требуемых искусственных характеристик за счет замыкания системы, т.е. подачи на вход как задающего сигнала, так и сигнала обратной связи по координате, которая должна регулироваться.

Технические реализации. Применения Управляемый преобразователь УП в электроприводах, регулируемых изменением напряжения, может быть выполнен на основе либо регулируемого электромашинного агрегата, либо управляемого выпрямителя.

Электропривод переменного тока

Простые модели асинхронного электропривода Принцип действия асинхронной машины в самом общем виде состоит в следующем: один из элементов машины - статор используется для создания движущегося с определенной скоростью магнитного поля, а в замкнутых проводящих пассивных контурах другого элемента - ротора наводятся ЭДС, вызывающие протекание токов и образование сил (моментов) при их взаимодействии с магнитным полем. Все эти явления имеют место при несинхронном - асинхронном движении ротора относительно поля, что и дало машинам такого типа название - асинхронные.

Механические характеристики. Энергетические режимы

Двигатели с короткозамкнутым ротором - регулирование координат. Двигатели с короткозамкнутым ротором - самые распрастраненные электрические машины - до недавнего времени использовались лишь в нерегулируемом электроприводе поскольку практически единственная возможность эффективно регулировать скорость - изменять частоту напряжения, приложенного к старторным обмоткам, была технически трудно реализуема.

Двигатели с фазным ротором - регулирование координат Дополнительные возможности управлять координатами асинхронного электропривода появляются, если ротор выполнен не короткозамкнутым, а фазным, т.е. если его обмотка состоит из катушек, похожих на статорные, соединенных между собой и выведенных на кольца, по которым скользят щетки, связанные с внешними устройствами. Схематически трехфазная машина с фазным ротором показана на рис. 4.10,а. Фазный ротор обеспечивает дополнительный канал, по которому можно воздействовать на двигатель, - в этом его очевидное достоинство, но очевидна и плата за него: существенное усложнение конструкции, бóльшая стоимость, наличие скользящих контактов

Синхронный двигатель. Другие виды электроприводов Статор синхронной машины очень похож на статор асинхронной и используется для создания вращающегося магнитного поля. Ротор выполнен в виде явнополюсного или неявнополюсного электромагнита, питаемого через кольца и щетки от источника постоянного напряжения, или в виде конструкции из постоянных магнитов. Магнит увлекается полем, движется синхронно с ним, связанный “магнитной пружиной”, отставая в двигательном режиме или опережая в тормозном на угол q, зависящий от электромагнитного момента.

Технические реализации. Применения Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором уже около 100 лет используется и будет использоваться как практически единственная реализация массового нерегулируемого электропривода, составляющего до настоящего времени более 90% всех промышленных электроприводов. В последние 10-20 лет многими фирмами в Америке и Европе предпринимают попытки разработки и выпуска на широкий рынок так называемых энергоэффективных двигателей, в которых за счет увеличения на 30% массы активных материалов на 1 - 5% повышен номинальный КПД при соответствующем увеличении стоимости. В последние годы в Великобритании осуществлен крупный проект создания энергоэффективных двигателей без увеличения стоимости.

Необходимость в анализе переходных процессов возникает в связи с тем, что производительность ряда ответственных механизмов (например, реверсивного прокатного стана) определяется быстротой протекания переходных процессов; качество выполнения многих технологических операций определяется переходными процессами (движение лифта, врезание резца в деталь и т.п.); механические и электрические перегрузки оборудования в большинстве случаев определяются переходными процессами.

Рассчитать переходный процесс пуска с одной ступенью пускового реостата и динамического торможения с самовозбуждением двигателя постоянного тока последовательного возбуждения; Мс - реактивный.

Переходные процессы при L=0 и “медленных” изменениях воздействующего фактора К задачам данной группы ранее были отнесены переходные процессы в системе преобразователь - двигатель (П-Д). Фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется не мгновенно (темп его изменения соизмерим с темпом изменения скорости привода в переходном процессе); учитывается только механическая инерция в приводе (J), индуктивности в цепях двигателя малы или не проявляются.

Рассмотрим прежде всего качественные отличия переходных процессов в системе П-Д от изученных ранее случаев, когда еп или f1 изменялись мгновенно, то есть мгновенно устанавливалась соответствующая новая механическая характеристика, а изменение скорости w и момента М в переходном процессе происходило согласно именно этой характеристике. Переходный процесс определялся статической механической характеристикой привода.

Реверс (торможение) вхолостую. Для осуществления реверса w0 должна изменить направление. Это значит, что еп уменьшается до 0, затем изменяет полярность и возрастает до заданной величины, либо f1 уменьшается до 0, меняется чередование фаз и f1 возрастает до заданной величины.

Переходные процессы под нагрузкой

Переходные процессы в системе ИТ-Д, замкнутой по скорости Рассмотрим переходные процессы в системе ИТ-Д (п. 3.7) на участке, где действует отрицательная обратная связь по скорости. Если при анализе установившихся режимов мы не учитывали индуктивность цепи возбуждения, то теперь это сделать необходимо, так как момент в этой системе определяется iв, а изменение этого тока связано с Lв.

Переходные процессы в системах Рассмотренные ранее случаи переходных процессов относятся к простейшим электроприводам, когда учитываются лишь основные накопители энергии и можно уделять внимание физической стороне дела, относительно просто приходя к результату. Вместе с тем, все современные электроприводы представляют собой весьма сложные многоэлементные замкнутые системы, и для их анализа и синтеза приходится прибегать к приемам, разработанным в теории автоматического управления. Один из самых распространеных на практике приемов - использование структурных схем с передаточными функциями входящих в систему элементов.

Энергетика Основное назначение электропривода – преобразовывать электрическую энергию в механическую и управлять этим процессом. В связи с этим энергетические показатели и характеристики электропривода имеют первостепенное значение, тем более, что электропривод потребляет около 60-65% электроэнергии, производимой в стране.

Потери в переходных режимах Как было показано ранее (п.5.2), переходные процессы при быстрых изменениях воздействующего фактора могут сопровождаться большими бросками момента и тока, т.е. значительными потерями энергии. Поставим задачу оценить величину потерь энергии в переходных процессах и найти связи между потерями и параметрами электропривода. Будем учитывать только потери в активных сопротивлениях силовых цепей двигателя, так как именно эта составляющая общих потерь заметно возрастает в переходных процессах.

Обычно простые задачи проектирования имеют примерно следующие формулировки: взамен устаревшего электропривода данной установки разработать современный, с лучшими техническими и экономическими показателями; взамен нерегулируемого электропривода агрегата применить регулируемый; разработать электропривод, которым можно заменить импортный, не обеспеченный запасными элементами; разработать электропривод какой-либо уникальной установки – испытательного стенда, специального транспортера и т.п.

Нагрузочные диаграммы механизма и двигателя. Исходные данные для выбора двигателя обычно представляются в виде нагрузочных диаграмм механизма, т.е. зависимостей Мс(t) и w(t) и приведенного момента инерции Jм¢ (см. п.2.2). Зависимость w (t) иногда называют тахограммой. Иногда Мс(t) зависит от пути, в этом случае при известной скорости можно перестроить заданный график Мс(j), получив его в виде Мс(t).

Тепловая модель двигателя. Стандартные режимы В тепловом отношении электрическая машина – сложный объект: она неоднородна по материалу, имеет рассредоточенные внутренние источники тепла, интенсивность которых зависит от режима, теплоотдача зависит от скорости и т.п. Именно эта сложность побуждает пользоваться на практике для относительно грубых оценок предельно простой моделью, построенной в предположении, что машина – однородное тело с постоянной теплоемкостью С, Дж/°С, с одинаковой температурой во всех точках J, с теплоотдачей во внешнюю среду Аt, пропорциональной коэффициенту теплоотдачи А, Дж/с×°С, и разности t температуры машины J и окружающей среды Jос , т.е. t = J - Jос, °С.

Проверка двигателей по нагреву в продолжительном режиме Если известна нагрузочная диаграмма двигателя и его тепловые параметры, то можно построить график t(t) и, оценив действительный перегрев, сравнить его с допустимым. Этот путь весьма громоздок, в связи с чем на практике пользуются упрощенными приемами, основанными на косвенной оценке перегрева. В основе этих приемов лежит метод средних потерь.

Проверка двигателей по нагреву в повторно-кратковременном режиме

Особенности выбора двигателя для различных механизмов

Основой для предварительного выбора приводного двигателя, как правило, является нагрузочная диаграмма исполнительного механизма, под которой понимается зависимость потребляемой механизмом мощности или момента от времени

Определение моментов нагрузки механизмов подъема груза и передвижения крана Как уже отмечалось, проектирование электропривода в большинстве случае начинается с расчета и построения нагрузочной диаграммы исполнительного механизма, которая позволяет определить расчетное значение мощности иле момента для предварительного выбора приводного двигателя

Определение моментов нагрузки механизма изменения вылета стрелы

Определение моментов нагрузки лифтов Лифты являются механизмами вертикального транспорта, предназначенными для транспортировки пассажиров и грузов в жилых, производственных и административных зданиях. Для выравнивания графика нагрузки приводного двигателя большинство современных подъемников выполняются с противовесом. При значительной высоте подъема противовес и кабина соединяются кроме основных несущих канатов, еще и уравновешивающими канатами.

Разработка кинематической схемы проектируемого механизма Выбрав электродвигатель с оптимальной номинальной скоростью и зная заданную скорость рабочего органа электрифицируемого агрегата, можно определить общее передаточное отношение от двигателя к рабочему органу исполнительного механизма

Расчет и построение механических характеристик асинхронных двигателей Скорость всех электродвигателей (кроме синхронного) является функцией электромагнитного момента и, следовательно, момента нагрузки на валу, которое в установившемся режиме работы привода уравновешивают друг друга. Поэтому заданная скорость рабочего органа электрифицируемого механизма используется лишь на первых порах проектирования для предварительного выбора двигателя. В дальнейшем для каждого режима скорость электропривода должна быть взята из механической характеристики выбранного двигателя.

Построение естественной механической характеристики двигателей постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением Зависимость магнитного потока этих двигателей от нагрузки на валу является причиной нелинейности их электромеханических и механических характеристик. Это делает затруднительным и нецелесообразным расчет и построение указанных характеристик аналитическим методом.

Пуск двигателя постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждением Наиболее распространенным методом определения пусковых сопротивлений этих двигателей является метод лучевой диаграммы

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Различают прямой пуск и пуск при пониженном напряжении. Прямой пуск асинхронных двигателей возможен в тех случаях, когда он вызывает провал напряжения питающей сети не более чая 15% UH. В противном случае надо осуществлять пуск при пониженном напряжении

Регулирование скорости двигателей постоянного тока Для электроприводов тележки грузоподъемных механизмов обычно используются двигатели параллельного возбуждения, и заданные режимы работы они обеспечивают на естественной или реостатных характеристиках.

Динамическое торможение асинхронных двигателей Наибольшее распространение в грузовых электроприводах имеет, очевидно, торможение асинхронных двигателей противовключением, которое не требует дополнительных устройств, а осуществляется переключением на обратное вращение. Однако наряду с этим способом достаточно широкое применение находит и динамическое торможение.

Переходные режимы и их влияние на работу электропривода При неизменных управляющем и возмущающем воздействиях система обычно находится в равновесном состоянии, т.е. работает с постоянной скоростью. Такой режим называется установившимся. Изменение электромагнитного или статического момента вызывает появление так называемого избыточного, или динамического, момента, который в зависимости от его знака вызывает разгон или затормаживание электропривода. Процесс перехода электропривода от одного установившегося состояния (режима) к другому носит название переходного процесса (режима).

Аналитические методы расчета переходных процессов Механические переходные процессы описываются обычно линейными дифференциальными уравнениями первого порядка, решение которых относительно определяемого неизвестного дает функциональную зависимость его от аргумента в виде алгебраического уравнения. Однако следует иметь в виду, что интегрирование дифференциальных уравнений становится возможным только тогда, когда действующие в системе правда моменты, являются постоянными или известно аналитическое выражение зависимости их от угловой скорости двигателя.

Графические методы расчета переходных процессов Механические переходные процессы, имеющие место в электроприводах с асинхронными короткозамкнутыми двигателями и двигателями постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, могут быть рассчитаны лишь графическими или графоаналитическими методами это объясняется нелинейностью механических характеристик указанных электродвигателей и вытекающей отсюда трудностью выражения их аналитически.

Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя В § 13 для примера были названы рабочие режимы некоторых из проектируемых механизмов. Но на той стадии проектирования мы могли лишь указать нагрузку двигателя в статическом (установившемся) режиме. Теперь, располагал конкретными условиями работы механизма и расчетными данными переходных процессов в электропроводе, можно с достаточной точностью построить нагрузочную диаграмму предварительно выбранного двигателя. Это делается для того, чтобы проверить, не будет ли ориентировочно выбранный двигатель перегреваться при работе в расчетном режиме.

Проверка предварительно выбранного двигателя Каждый двигатель, выбранный в результате ориентировочных предварительных расчетов для работы по циклическому графику нагрузки, должен быть проверен на нагрев при работе в расчетном режиме. Наиболее часто для таких проверок используют методы среднеквадратичных (эквивалентных) величин тока, момента или мощности.

Разработка схемы электропривода

Выбор сопротивлений Для того чтобы электродвигатель работал на механических характеристиках, близких к расчетным, необходимо укомплектовать схему управления двигателем пусковыми, регулировочными и тормозными сопротивлениями, максимально совпадающими с их расчетными значениями. Наибольшее расхождение расчетных и выбранных сопротивлений не должно превышать 10% от значения расчетного сопротивления.

Составление схемы электропривода В результате выполненных расчётов выбраны электродвигатель и сопротивления, которые обеспечивают работу двигателя в необходимых режимах на заданных механических характеристиках. При этом следует иметь в виду, что в случае трехфазного переменного тока расчет и выбор сопротивлений производится лишь для одной фазы. Следовательно, общее количество выбранных сопротивлений необходимо утроить. Часть сопротивлений обычно выполняет несколько функций. Так, например, обычно пусковые сопротивления одновременно являются и регулировочными, а также составляют часть сопротивления противовключения.

Особенностями металлургических машин являются: высокие нагрузки и тяжёлые режимы, агрессивная окружающая среда, безотказность работы, легкодоступный и нетрудоемкий ремонт. Неожиданная (неплановая) остановка машины в непрерывном металлургическом процессе вызывает значительные потери из-за недополученной продукции, затрат на ремонт.

  Привод наклона конвертера должен обеспечивать поворот корпуса от вертикального положения на слив продуктов плавки, на осмотр футеровки. Для самовозврата корпуса в вертикальное положение его центр тяжести должен быть ниже оси цапф, что приводит к некоторому завышению вращающего момента на приводе, но обеспечивает безопасность эксплуатации.

Регулируемыми параметрами являются скорость вытягивания заготовки, количество подаваемой воды на первичное и вторичное охлаждение, ход и частота качания кристаллизатора. Глубина регулировки указанных параметров позволяет разливать широкий сортамент сталей: от малоуглеродистых до высокоуглеродистых и легированных марок сталей.

Опытом доказано – на данном этапе развития техники отказаться от качания кристаллизатора невозможно. Но, несмотря на такое утверждение, поиски способов снижения трения в кристаллизаторе продолжается, и дают положительный результат. Так, стенки кристаллизатора вместо чистой меди стали делать из сплава меди и серебра. Кроме того, заготовки для стенок стали получать не горячей, а холодной прокаткой. В результате значительно увеличили твердость рабочей поверхности стенки кристаллизатора, что позволило снизить коэффициент трения и повысить износостойкость стенки.

Преимущества и особенности технологии разливки К-Н-К

Производительность МНЛЗ и режимы работы механизмов

Схема главной линии рабочей клети

Типы прокатных станов. Режим работы Большое разнообразие типов прокатных станов можно свести к двум группам:  реверсивные и нереверсивные. Реверсивный прокатный стан имеет одну реверсивную клеть и механизмы, расположенные перед и за клетью для приема и манипулирования прокатываемыми полосами, длина которых по мере прокатки увеличивается. Длину прокатываемых полос определяют из секундного объема металла перед рабочими валками и за рабочими валками.

Силы прокатки При пластической деформации напряжения превышают предел упругости, и их связь с деформациями уже не определяется законом Гука. Такое состояние металла называют пластическим. Согласно теории Сен-Венана оно наступает в том случае, если максимальная разность главных нормальных напряжений равна напряжению течения (фактическому сопротивлению деформации sф): 

Литейно-прокатные агрегаты (ЛПА) Вершиной развития технологии непрерывной разливки стали, являются литейно-прокатные агрегаты (ЛПА).

Конструирование металлургических машин

Стадия проектирования машины В принятой практике проект разделяют на три стадии: - эскизный проект - технический проект - рабочий проект

За период своего развития, а первая промышленная установка непрерывной разливки стали ( УНРС ) была в СССР введена в эксплуатацию в 1959г., технология непрерывной разливки стали достигла высокого уровня. Этому способствовало значительное расширение географии применения технологии и круга специалистов из многих стран, принимавших участие в ее освоении и совершенствовании.

Высокая надежность и долговечность оборудования

Технологическая линия

Выбор радиуса технологической линии

В настоящее время применяются технологические приемы, позволяющие в максимальной степени уменьшить ликвацию в процессе разливки на МНЛЗ

Компоновка привода ТПУ Выбираем приводными нижние валки, т.к. они установлены стационарно и привести их во вращение проще, чем подвижные верхние валки.

Пример расчета силовых параметров технологической линии

Пример конструкции шестерённого блока для привода валков 2-го ручья в технологии мягкого обжатия

Конструирование МК

Пример выбора технических решений для мелкосортной МНЛЗ с большегрузным стальковшом

Тянуще – правильная машина

Стенд подъемно-поворотный

Расчет мощности двигателей механизма поворота

Идея многодвигательного привода Многодвигательные приводы появились как ответ на потребность в высоконадежных и компактных приводах, предназначенных для передачи больших крутящих моментов. Реализация идеи многодвигательных приводов стала возможной, когда заводы тяжелого машиностроения оснастились точными, крупногабаритными высокопроизводительными расточными станками, т.к. увеличение объема расточных работ стало платой за новое качество приводов.

 Рама должна быть достаточно жесткой, держать размеры в температуре и влажности зоны вторичного охлаждения (ВО). Отдельно надо рассмотреть вопрос целесообразности внутреннего охлаждения рамы. Аргументы «против» — значительно усложнится конструкция. Появляются специальные обязанности у обслуживающего персонала, который должен следить за протоком воды и ее чистотой. Очевидной необходимости нет, т. к. рама омывается большим количеством воды, подаваемый через форсунки и отскакивающей от поверхности заготовки, еще не успев нагреться. Аргументы «за» — возможность эксплуатировать оборудование  (вести разливку) при очень низких расходах воды на охлаждение («сухое» охлаждение).

Решая задачу, будем идти путем от целесообразных (оптимальных) конструктивных и проектных решений и посмотрим, какой уровень производства можем получить. В качестве готовой продукции примем два вида изделия

Задача В существующем производстве, на заводе тяжелого машиностроения, находится более 30 лет в эксплуатации ковочный гидравлический пресс усилием 6000 т. Произошла поломка колонны пресс и подвижной траверсы. Восстановить пресс с привлечением других заводов возможным не представляется в силу произошедших структурных изменений в экономике России.

Усиление конкуренции и необходимость снижения цен на стальную полосу в сочетании с другими факторами (рост заработной платы, повышение расходов на электроэнергию и сырьевые материалы) оказали сильное влияние как на мини-заводы, так и на металлургические заводы с полным циклом. Для того чтобы быть конкурентоспособным и удерживать свою долю на будущих рынках, заводы должны использовать новые эффективные технологии, способные обеспечить поставку стальной полосы высокого качества при низкой стоимости. Большие инвестиции, сделанные в разработку технологии непрерывного литья полосы, объясняются возможностью существенно сократить объем капиталовложений в процесс производства стальной полосы.

Преимущества непрерывно литой полосы Стоимость производства полосы резко увеличивается при уменьшении ее толщины и зависит от начальной толщины заготовки [49]. Так, при обработке тонкого сляба производственные расходы резко возрастают при прокатке полосы тоньше 1,2 мм [50]. Однако если отливать полосу толщиной менее 1,8 мм, то Цена остается стабильной

Процесс литья полосы В конце 80-х годов XX века из многообразия способов литья полосы для проведения дальнейших исследований были выбраны два: способ подачи расплава на поверхность вращающегося валка (одно-валковая схема) и способ литья в зазор между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу (двух валковая технология). Основным аргументом в пользу одновалкового литья полосы был накопленный практический опыт, полученный в ходе развития производства стальной полосы с аморфной и микрокристаллической структурой.

Качество литой полосы

Расходы на научно-исследовательские работы в области технологии литья полосы Ожидается, что замена традиционной технологии производства полосы новым процессом непрерывного литья полосы существенно сократит вредные выбросы и уменьшит энергозатраты. Внедрение этой новой технологии активно поддерживается правительствами ряда стран через некоторые международные организации в Европе (Европейское объединение угля и стали — ЕОУС), в США (Национальный департамент энергетики) и в Канаде (Национальный исследовательский совет).

  Рассматривая концепцию проекта МНЛЗ, был сделан вывод о целесообразности ( необходимости) перехода на 3-х ручевую машину.

Ножницы с верхним резом При таком резе отрезаемая часть непрерывной заготовки смещается вниз на величину, равную толщине заготовки.

Расчет магнитных систем электроприводов

Сравнительный анализ методов расчета магнитных систем электроприводов показывает, что основным методом расчета является метод конечных элементов, однако следует отметить и ряд недостатков этого метода, например, для исследования моментов, действующих в системах электроприводов и задач оптимизации численное решение не эффективно. В системах со сложными распределенными в пространстве обмотками возникают трудности в определении потокораспределения. В классической теории распределение магнитодвижущей силы по поверхности ротора определяется из закона полного тока в предположении, что магнитным сопротивлением стали статора и ротора можно пренебречь

В третьей главе "Математическое моделирование электромеханических процессов специальных электроприводов" разработана математическая модель электромеханических процессов специальных систем электроприводов (САЦ, САЦС и САЦР), позволяющее получить зависимости между напряжениями и токами статора и ротора и определить мгновенный момент и величину пульсаций момента.

В четвертой главе "Практическое применение результатов математического моделирования" разработана методика расчета характеристик специальных систем электроприводов (САЦ, САЦС и САЦР). Проведена экспериментальная проверка полученных результатов. Разработана конструкция токосъемного устройства, а также усовершенствованная конструкция управляемого каскадного электрического привода.

Предлагаются варианты индивидуального задания на разработку или проектирование электропривода ротора центрифуги типа ФПН с верхним приводом и нижней выгрузкой продукта, с диаметром ротора от 600 до 1500 мм. Выгрузка продукта (осадка) - ножевая.

Анализ задания на курсовой проект (работу). Составление технического описания центрифуги. Составление краткого описания технологического процесса. Определение требований к электроприводу

Выбор электродвигателя Двигатель выбирается по каталогу [15] на основе игаш данных: максимальная скорость ротора центрифуги возможность установки редуктора, напряжение цеховой сети размещение двигателя на центрифуге, условия окружающей среды и др Номинальная мощность выбранного двигателя должна быть не ниже Ррвс. Выбрав двигатель, надо выписать его краткую техническую характеристику (паспортные данные): тип, номинальные значения мощности, напряжения, тока, скорости, КПД и другие параметры, необходимые для дальнейших расчетов (в частности, момент инерции ротора)

Расчет и анализ статических характеристик разомкнутой системы электропривода Оценка качества статических (установившихся) режимов работы электропривода является одним из аспектов общей оценки качества проектной разработки. Характер (параметры) установившихся режимов электропривода полностью определяется его статическими механическими характеристиками . Уравнение статической механической характеристики разомкнутой системы электропривода (т.е. силового канала электропривода) можно получить из его математического описания (модели) в любой форме

Определен объект исследования – привод на базе асинхронного двигателя.

Реализация различных способов ШИМ предлагается на основе цифрового счетчика с реверсивным счетом регистров. Приведено аналитическое обоснование принципа векторного управления и его структурная реализация.

Выполненный расчет динамических характеристик асинхронного привода для пневмокомпрессора свидетельствует об  ее эффективности. Показано, что найденный закон управления позволяет иметь требуемые динамические характеристики по интегральным параметрам, по выбранному критерию при заданных ограничениях. Использование разработанной в главе 3 модели и предложенной на ее основе методики определения коэффициентов закона управления, позволили построить частотный закон управления, обеспечивающий улучшенные регулировочные характеристики в пусковых режимах асинхронного электропривода, снижение потерь и надежный пуск привода пневмокомпрессора электропоезда.

Автоматизация управления двигателем постоянного тока

 Рассмотренный ранее подход к расчету дополнительных резисторов имеет право на существование. Однако, опыт показал, что он не является удачным, так как в результате максимальные пусковые токи на каждом из этапов пуска различаются в несколько раз. А ведь с точки зрения равномерности нагрузки сети и благоприятного режима работы ДПТ было бы рационально иметь на каждом из этапов пуска равные максимальные пусковые токи. Попробуем реализовать такой подход.

Для естественной характеристики (нулевая ступень) полное сопротивление якорной цепи Rяо равно сопротивлению якорной обмотки R

Расчет  переходных процессов на ЭВМ отличается от расчета "вручную" тем, что здесь решаются не упрощенные, а полные дифференциальные уравнения с учетом индуктивности обмотки якоря, определяющие изменения i2 и ,

Управляемый разгон двигателя постоянного ток В работе рассматривался автоматизированный пуск двигателя постоянного тока при условии ограничения тока якоря. Исходя из упрощенной модели процесса было рассчитано сопротивление пусковых резисторов, время этапов пуска и угловые скорости якоря на соответствующих этапах. Результаты расчетов были проверены математическим моделированием, исходя из более полной модели объекта. Разработана принципиальная электрическая схема системы автоматического управления пуском.

Номинальная угловая скорость вращения

При упрощенном расчете будем использовать упрощенную математическую модель переходного процесса, в которой предполагается, что электромагнитные переходные процессы быстро заканчиваются и не влияют на электромеханический

Моделирование динамики разгона и торможения двигателя постоянного тока производилось с использованием полной модели (1) и программы «Разгон», созданной в среде MatLab. На рис.3, рис.4 приведены экранные формы программы и результаты моделирования.

Выбор электродвигателя При проектировании новых электроприводов или модернизации существующих выбирают такие серийно выпускаемые двигатели, которые обеспечивали бы наилучшее выполнение на них функций и соответствовали бы условиям работы электропривода и рабочей машины. Их паспортные данные (мощность, напряжение, ток, частота и т.д.) должны быть близки к расчетным при работе данного электропривода, а их конструктивное исполнение соответствовать способу размещения в электроприводе и условиям окружающей среды.

Построение нагрузочных диаграмм Нагрузочными диаграммами называют графические зависимости от времени, момента и мощности электропривода (иногда и тока двигателя).

Задачи выбора электродвигателя В задачу выбора электродвигателя входят: выбор рода тока и номинального напряжения; выбор номинальной частоты вращения; выбор конструктивного исполнения ; определение номинальной мощности и выбор соответствующего ей двигателя по каталогу.

 При расчетах процессов нагревания и охлаждения электродвигателей электрическую машину упрощенно рассматривают как однородное тело, которое равномерно нагревается и излучает теплоту в окружающую среду всей поверхностью. Перед работой двигатель имеет температуру окружающей среды, поэтому вся выделенная в нем теплота идет на повышение температуры двигателя соответственно теплоемкости С, Втс/град. Когда его температура становится выше температуры среды, начинается процесс теплоотдачи в окружающую среду.

Номинальные режимы работы электродвигателей При рассмотрении законов нагревания и охлаждения электродвигателей предполагалось, что нагрузка двигателя продолжительное время неизменна, поэтому неизменен и установившийся предельный перегрев

Расчет мощности и выбор электродвигателя для длительного режима работы Определение номинальной мощности двигателя для работы в длительном режиме с постоянной нагрузкой сводится к подсчету мощности Рс исполнительного механизма, приведенной к валу двигателя (с учетом КПД передач, редукторов и т.д.). По полученной мощности Р в каталогах выбирают двигатель с номинальной мощностью РномРс (предварительно выбраны род тока, напряжение, частота и конструктивное исполнение двигателя). Номинальная мощность, указанная в каталоге, является той наибольшей мощностью, на длительную работу без опасности перегрева рассчитан двигатель. Так как нагрузка постоянна, то специальной тепловой проверки не требуется. При тяжелых условиях пуска проверяют, достаточен ли развиваемый двигателем пусковой момент.

Расчет мощности и выбор электродвигателя для повторно-кратковременного и кратко-временного режимов работы Повторно-краковременный режим характеризуется продолжительностью включения ПВ%. Каждому значению ПВ соответствует значение номинальной мощности, с которой в этом режиме двигатель может долго работать, не перегреваясь. Таким образом, при повторно-кратковременной работе электропривода один и тот же двигатель допускает различные нагрузки. Чем больше ПВ, т.е. чем больше длительность рабочего периода, тем меньше должна быть нагрузка двигателя. 

Выбор аппаратов управления и защиты для электродвигателей Для дистанционного управления трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором используются магнитные пускатели серии ПМЕ, ПА, ПАЕ. Магнитные пускатели осуществляют защиту электродвигателей при перегрузках.

 Пример расчета Выбрать магнитный пускатель и автомат АП-50 для защиты электродвигателя марки АО2-22-2, если известно: РН = 2,2 кВт; IН.Д = 4,5 А;

Аппараты управления К аппаратам ручного управления относятся командные маломощные устройства - кнопки, ключи управления и различные командоаппараты, с помощью которых осуществляется коммутация электрических цепей управления и подача команд управления на различные электротехнические объекты.

Контакторы и пускатели Контактор представляет собой электромагнитный аппарат с дистанционным управлением, предназначенный для частных коммутаций силовых цепей. Контакторы различаются: по роду тока коммутируемой цепи (постоянного тока, переменного тока, постоянного и переменного токов); по количеству главных контактов (одно-, двух- и многополюсные); по роду тока цепи катушки (с управлением напряжением постоянного и переменного токов); по номинальным току и напряжению коммутируемых цепей; по конструктивному исполнению (с механическими контактами и бесконтактные) и другим признакам.

Бесконтактные пускатели представляют собой полупроводниковые (или гибридные) устройства, обычно тиристорные, которые предназначены для управления двигателями (чаще всего асинхронными и синхронными) и отличаются теми же положительными свойствами, что и бесконтактные (гибридные) контакторы. Некоторые типы таких пускателей позволяют ограничивать пусковые токи двигателей или их моменты при пуске, поэтому они получили название «мягкие» пускатели, или «мягкие» стартеры

Реле представляют собой слаботочные аппараты, предназначенные для использования в схемах управления, автоматики, защиты и сигнализации самых разнообразных установок, а также коммутации электрических цепей. Область применения реле очень широкая. Они используются в качестве коммутационных аппаратов, датчиков тока, напряжения и мощности, промежуточных элементов для передачи команд из одной цепи в другую и размножения сигналов, датчиков времени и различных физических переменных и технологических параметров.

Двигатели серии 4А

Резисторами называются электротехнические устройства, предназначенные для увеличения активного сопротивления электрических цепей низкого и высокого напряжения. По своему назначению резисторы делятся на следующие основные группы

Пример выполнения самостоятельной работы Необходимо подобрать электродвигатель к заторному котлу, предназначенного для приготовления затора и отварки части затора в пивоваренном производстве.

Выбор двигателя по мощности Заторный котел имеет постоянное значение, подаваемое на него мощности в течение длительного промежутка времени – это видно из нагрузочной диаграммы

На главный раздел сайта: Выполнение курсовой