На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Курсовик Расчет электропривода механизма поворота экскаватора

Информация:

Тип работы: Курсовик. Добавлен: 26.04.2012. Сдан: 2011. Страниц: 23. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):



Курсовая работа

«Расчет электропривода механизма поворота экскаватора»


Содержание


Введение 3 3
1. Задание на курсовое проектирование: электропривод механизма поворота экскаватора 4
2. Расчет мощности и выбор типа двигателя постоянного тока 5
3. Расчёт катодного дросселя 6
4. Расчёт основных параметров силовой цепи электропривода 8
5. Выбор типа преобразователя 9
6. Расчёт параметров регуляторов автоматизированного электропривода 13
6.1 Контур регулирования тока якоря двигателя 14
6.2 Контур регулирования скорости 15
6.3 Расчет регулятора тока 16
6.4 Расчет регулятора скорости 17
7. Структурная схема механизма 18
8. Расчет переходных процессов 19
9. Заключение 22
Литература 23



Введение

Развитие отраслей народного хозяйства тесно связано с совершенствованием систем автоматизированного электропривода, как энергетической основы механизации и автоматизации большого разнообразия технологических процессов в машиностроении, транспорте, энергетике, горнодобывающей и химической промышленности, бытовых установках и т.д.
Рассматривая все многообразие производственных процессов в каждом конкретном производстве можно выделить ряд операций, характер которых является общим для различных отраслей народного хозяйства: это обработка металлов резанием, погрузочно-разгрузочные работы в портах, транспортировка сыпучих материалов, вентиляция и многие другие.
Механизмы, совершающие подобные операции универсальны. К их числу относятся металлорежущие станки, различные краны, пассажирские и грузовые подъемники, различные конвейеры, вентиляторы, насосы и т.д.
Функции и задачи, возлагаемые на эти механизмы, обуславливают большое разнообразие их электроприводов, как в отношении диапазона мощностей, так и в отношении их сложности. Однако в любом случае разработка и проектирование автоматизированного электропривода для этих механизмов требует учета их технологических и конструктивных особенностей.


1. Задание на курсовое проектирование: электропривод механизма поворота экскаватора.

Кинематическая схема привода приведена на рис.1. Технические данные в таблице1.
Наличие зазора имеет место в зацеплении ведущей шестерни с зубчатым колесом и соответствует повороту вала ведущей шестерни. Момент сопротивления, обусловленный трением в механизме, приведен к оси вращения платформы.



Рис.1.Кинематические схемы механизмов:
1 – двигатель, 2 – редуктор, 4 – масса платформы.

Таблица 1
Технические данные механизма поворота экскаватора

Вариант J2*104
кг*м2 Mc*105
Hм ?п
с-1 ПВ
% lв
м dв *10-2
м Zx,
рад iзп
8 2 0,3 2,5 25 0,3 5 0,18 12

J2 – масса груженой техники;
Mc – сила статического сопротивления;
?п – максимальная скорость поворота платформы;
ПВ% - продолжительность включения двигателя;
lв,dв – диаметр, длина вала ведущей шестерни;
Zx – зазор, приведенный к валу ведущей шестерни;
iзп – линейная скорость тележки в установившемся режиме;


2. Расчет мощности и выбор типа двигателя постоянного тока

Вт

кВт
Т.к. двигателя два, то: кВт

Таблица 2
Тип Рн, кВт n, об/мин Iн, А Rя + Rд.п., Ом Rпар., Ом N 2а Wпар. Фн, мВб (на полюс) Iв.н., А nmax, об/ мин J, кг*м2 Q, кг
П91 25 750 136 0,102 44 420 2 1000 18,9 3,57 1500 5,9 605
Параметры двигателя постоянного тока независимого возбуждения, ПВ = 100%.






Где a=2,34, b=0,817, d=2,45, с=0,817, f=2 – коэффициенты схемы, для трёхфазной мостовой схемы выпрямления.
Определим типовую мощность трансформатора:




3. Расчёт катодного дросселя

Катодный дроссель служит для сглаживания пульсаций тока в цепи якоря двигателя. Амплитуда пульсаций тока зависит от амплитудных значений гармонических составляющих выпрямленного напряжения.
Амплитудные значения гармонических составляющих напряжения Ud,n,m зависят от среднего значения угла регулирования a и определяются следующим выражением для симметричной мостовой схемы.

где: – средневыпрямленное напряжение при угле регулирования равном нулю;
m – число фаз,
– линейное напряжение.
В симметричных мостовой наибольшую амплитуду имеет основная первая гармоника К=1. Гармоники более высокой кратности имеют малую амплитуду. Потому расчёт индуктивности дросселя ведётся только по первой гармонике. Из условия длительной работы электропривода на минимальной скорости wmin =0,1•wн определяют amax и по приведённой ранее формуле определяют Udnm:



где m – число фаз,
– линейное напряжение.


где - эквивалентное сопротивление якорной цепи двигатель – преобразователь;
RЭ= Rдв + RТ + Rдр +dХт = 0,102 +0,028+0,01+1,05•0,056 = 0,2Ом;
- сопротивление дросселя,
Rдв – активное сопротивление двигателя;
Rт – активное сопротивление трансформатора;
Rдр – активное сопротивление дросселя;
хт=w0?Lт – индуктивное сопротивление трансформатора, приведённое к вторичной обмотке;





По известной амплитуде переменной составляющей Udnm и допустимому действующему значению основной гармоники тока n1 необходимая величина индуктивности цепи выпрямленного тока рассчитывается по формуле:

Гн;

здесь n(1)%=2% - для машин бес компенсационной обмоткой;
IН – номинальный ток двигателя;
с -1;
По расчётной величине индуктивности Lдр и номинальному току выбирается катодный дроссель. Если по расчёту величина Lдр окажется отрицательной, то это свидетельствует о том, что при принятом уровне пульсаций катодный дроссель не нужен.


4. Расчёт основных параметров силовой цепи электропривода

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи двигатель – преобразователь:
с;

Рис. 2 Расчетная схема механизма

Общее передаточное число:
;

Передаточное число редуктора:
;
Жесткость вала:
Н/м;

Приведенная (расчетная) жесткость вала:
Н/м;

Момент инерции платформы равен:
кгм2

Электромеханическая постоянная времени электропривода:
с;
;

Момент статический приведенный равен:
Нм.

5. Выбор типа преобразователя

Тип агрегата: ТЕР 5-560/760 Н-2-3 УХЛ 6
UH = 220B; fC = 50Гц; IН = 560А; IМАХ.ВЫПР. = 760А
UВЫПР.H = 230B; РН = 110кВт; ? = 94%


Рис. 3. Структурная схема реверсивного электропривода.
Рис.4. Функциональная схема СИФУ

Рис.5. Функциональная схема реверсивного электропривода

Устройства.
Конструктивно агрегаты выполнены защищенного исполнения со степенью защиты JР21 и имеют унифицированные со стандартными шкафы одностороннего обслуживания, габаритные и установочные размеры которых позволяют устанавливать их в ряд вплотную друг к другу. Агрегаты с номинальным выпрямленным током Jдн=200 А имеют степень защиты JР2О.
Основу конструкции агрегата составляет внутренняя П - образная рама из швеллерного профиля, которая устанавливается во внешнем разборном шкафу. Шкаф состоит из двух боковых рам, скрепленных верхним и нижним обрамлением, боковых и заднего щитов и передней двери.
На двери шкафа установлены:
автоматический выключатель блока управления,
электроизмерительные приборы;
сигнальные дампы.
Агрегат состоит из одной внутренней рамы, на которой установлены:
реактор;
силовой автоматический выключатель;
силовой тиристорный мост (два моста для агрегатов реверсивного исполнения);
блок управления агрегатом;
панель подключения двигателя и сети (силового ввода);
блоки зажимов.
На раме снизу установлены зажимы заземления.
В комплект силового тиристорного выпрямительного моста входят: тиристорные блоки, блоки импульсные, трансформаторы тока и RC-цепи защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений.
Тиристорные блоки установлены на панели и выполнены на двух тиристорах представляющих одну фазу выпрямительного моста.
Конструктивно силовой мост выполнен таким образом, что контактные соединения доступны для визуального наблюдения, имеется возможность съема тиристорной части.
Схема блока управления агрегата выполнена на платах с двухсторонним печатным монтажом с применением цифровых и аналоговых интегральных микросхем.
Для агрегатов серии ТЕ, ТП - одна плата, для агрегатов серии ТЕР - две платы.
Блок управления агрегатом для удобства обслуживания и доступа к монтажу силовых выпрямительных мостов выполнен откидным, с поворотом его на 90° вперед.
Для транспортирования агрегатов внутри производственных помещений предусмотрены рым-болты, ввертываемые через отверстия в крыше в верхнюю полку внутренней рамы.


Принципы работы

Силовая часть
Принцип работы агрегата основан на свойствах и характеристиках управляемых выпрямителей, а также ведомых сетью симметрично
Основу силовой части нереверсивного агрегата составляет трехфазный мостовой выпрямитель с одним тиристором в плече.
Основу силовой части реверсивного агрегата составляют два встречно-параллельно включенных трехфазных мостовых выпрямителя - комплекты тиристоров "вперед", "назад".
Блок управления агрегатом.
Схема реверсивного агрегата построена по принципу раздельного управления комплектами тиристоров "вперед" и "назад" с использованием одного комплекта системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Это обеспечивается при помощи логического переключающего устройства и датчика проводимости вентилей. Сигнал с датчиков тока идет на вход выпрямителя, а с выхода выпрямителя мы получаем однополярный постоянный ток. Схема управления агрегатом выполнена конструктивно на двух выемных печатных панелях для реверсивного и одной панели для нереверсивного пополнения.


6. Расчёт параметров регуляторов автоматизированного электропривода
В практике проектирования и создания замкнутых автоматизированных электроприводов, общепромышленных механизмов широко применяются многоконтурные системы, или, как их иногда называют, системы подчинённого регулирования. Характерной особенность этих систем является каскадное включение регуляторов, количество которых определяется числом регулируемых координат. При регулировании скорости вниз от номинальной типовая структура системы автоматизированного электропривода является двухконтурной – с контурами регулирования тока и скорости. Линеаризованная структура схемы двухконтурного автоматизированного электропривода показана на рис. 2



Рис.3 Линеаризованная структура схемы двухконтурного автоматизированного электропривода

На рисунке обозначено:
ЗИ – задатчик интенсивности;
РС – регулятор скорости;
РТ – регулятор тока якоря;
- передаточная функция тиристорного преобразователя;
- передаточная функция якорной цепи двигателя;
- передаточная функция двигателя, соответствующая уравнению двигателя электропривода;
KI, Kw - коэффициенты обратных связей по току двигателя и скорости вращения электропривода.
Синтез регуляторов и расчёт их параметров в многоконтурных линеаризованных системах автоматизированного электропривода в настоящее время может быть выполнен в основном двумя способами. В основу предложенного ниже способа положен принцип построения систем подчинённого регулирования - классический выбор параметров регуляторов.
Как известно, при построении систем подчинённого регулирования (СПР) применяются два метода настройки: модульный оптимум "Betraqs optimum" и симметричный оптимум "Simmetrische Optimum". При модульном оптимуме контур регулирования настраивается таким образом, чтобы передаточная функция разомкнутого контура имела вид:

Здесь Тm - суммарная величина малых постоянных времени динамических звеньев, которые реально существуют в оптимизируемом контуре регулирования и обеспечивают его помехозащищённость; Действие этих звеньев не может быть скомпенсировано регулятором,
Кос – коэффициент обратной связи.
Данному виду передаточной функции соответствует при ступенчатом скачкообразном воздействии переходной процесс с перерегулированием 4,3% и временем достижения первого максимума 4,7•Тm.
В случае симметричного оптимума передаточная функция разомкнутого контура может быть представлена следующим образом:
;
В этом случае переходной процесс при ступенчатом входном воздействии имеет перерегулирование 43%, а время достижения первого максимума 9,7 Тm .
Передаточная функция симметричного оптимума содержит два интегрирующих звена, поэтому систему, настроенную на данный вид оптимума, иногда ещё называют системой с двукратным интегрированием в отличие от системы с однократным интегрированием (модульный оптимум).
Система с двукратным интегрированием не имеет установившейся ошибки по управляющему воздействию. Установившаяся ошибка отсутствует также и при наличии возмущающего воздействия.
Синтез регуляторов сводится к приведению передаточной функции каждого контура в соответствие с требованиями модульного или симметричного оптимумов и проводится последовательно, начиная с внутреннего.

6.1 Контур регулирования тока якоря двигателя

Контур тока якоря настраивается, как правило, на модульный оптимум. На первом этапе расчёта пренебрегаем влиянием против ЭДС двигателя.
Желаемая передаточная функция имеет вид:
;
С другой стороны ;

В результате получим:

Положим Тm=Тп=0,01 в этом случае будет скомпенсирована постоянная времени ТЯ.
(1)
с;

где
Коэффициент обратной связи по току определяется следующим образом:

где UPcmax – напряжение насыщения регулятора скорости, как правило, равно 10В;
Iдоп – допустимое значение тока якоря Iдоп. = l?IН = 2,25?136 =306А.

6.2 Контур регулирования скорости

Контур скорости является внешним по отношению к контуру тока. Если основными требованиями к системе электропривода являются требования динамики, то настройку контура скорости ведут на модульный оптимум. Если определяющими требованиями считаются требования к статике – жёсткость механических характеристик, диапазон регулирования скорости, то настройку контура скорости ведут на симметричный оптимум. Настроим РС на симметричный оптимум.
Желаемая передаточная функция разомкнутого контура скорости имеет вид:
;
Передаточная функция замкнутого контура тока:
;
Согласно теории систем подчинённого регулирования первым слагаемым в знаменателе передаточной функции можно пренебречь. В результате получим:


Найдём передаточную функцию регулятора скорости Wрс(р):
;
Положим Тm=2?ТП, тогда
Т.к. РС настраиваем на технический оптимум, то второе слагаемое отсутствует, тогда:
;
где K? – коэффициент обратной связи по скорости, который определяется по формуле:

где рад/с;
Таким образом, регулятор скорости представляет собой пропорциональный регулятор (П – регулятор). В заключении отметим, что для СПР, у которых регулятор скорости настроен на симметричный оптимум, с целью уменьшения величины перерегулирования по управляющему воздействию на входе системы ставят задатчик интенсивности ЗИ или фильтр с передаточной функцией

Но из-за очень большой инерционности системы постоянную времени 8Тп можно принять равной 2,5-3,5 секунды.

6.3 Расчет регулятора тока

Задаваясь значениями емкости Ст , находят величины активных сопротивлений R1T и R3T.



Для реализации расчетного коэффициента обратной связи по току К1 при заданном коэффициенте передачи датчика тока КТ, находят сопротивление R2T из соотношения:
кОм
Ст=1 мкФ
R1T=0,45 МОм
R2T=1,46 кОм
R3T=27 кОм
R4T=1,35 МОм


6.4 Расчет регулятора скорости

Задаваясь значениями емкости Ст , находят величины активных сопротивлений R1T и R3T.



Для реализации расчетного коэффициента обратной связи по току К1 при заданном коэффициенте передачи датчика тока КТ, находят сопротивление R2T из соотношения:


Сс=1 мкФ
R1С=96,7 кОм
R2С=3 МОм
R3С=0,64 МОм
R4C=82 кОм



7. Структурная схема механизма

Структурная схема, соответствующая системе уравнений механизма, должна состоять из элементарных динамических звеньев (интегрирующего, дифференцирующего, апериодического), соединенных связями, определенными полученной системой уравнений. Для составления структурной схемы предварительно должны быть определены входные и выходные координаты расчетной механической системы.
В соответствии ее структурной схемой электропривода входной координатой механической системы является электромагнитный момент приводного двигателя. Выходной координатой принимается скорость механизма.


Рис.7 Структурная схема разомкнутой СРС двух массовой механической системы



8. Расчет переходных процессов системы

Для расчета переходных процессов по скорости и току в электроприводе используем программу Matlab 6.5. Для этого составим схему автоматического регулирования и исследуем ее.

Рис. 8 Схема электропривода без регуляторов


Рис. 9 Переходные процессы электропривода без регуляторов


Рис. 10 САР электропривода без звена ограничения


Рис.11 Переходные процессы САР электропривода без звена ограничения


Рис. 12 САР электропривода со звеном ограничения


Рис. 13 Переходные процессы САР электропривода со звеном ограничения

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы была рассчитана мощность электропривода, выбор комплектного преобразователя, расчет основных параметров и анализ динамических характеристик промышленного механизма поворота экскаватора, выполненного по структуре системы подчиненного регулирования с двигателем постоянного тока. Т.к. время разгона относительно велико необходимо снизить опытным путем для его уменьшения.


Список литературы.

1. Башарин А.В., Новиков А.А., Соколевский Г.Г. Управление электроприводами. – Л: Энергоиздат, 1982. –392 с.
2. Зимин Е.Н., Кацевич В.Л., Козырев С.К. Электропривод постоянного тока с вентильными преобразователями. – м: Энергоиздат, 1981. –192 с.
3. Ильинский Н.Ф., Казаченко В.Ф. Общий курс электропривода: Учебное пособие для вузов. – М. Энергоатомиздат, 1992 – 544 с.
4. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. – М: Энергия, 1980 – 360с.
5. Методические указания к курсовому проектированию: «Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов». Составители: Палагушкин Б.В., Путинцев Н.Н., Симаков Г.М., Зырянов В.М. Новосибирск НГАВТ 2002.


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.