УДК XXX.XX.XXX
СXX
Хватов, О.С.
Задание для курсового проектирования по дисциплине «Судовые электроприводы»: учебное пособие для студентов очного и заочного форм обучения специальности 180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» / О.С. Хватов, Е.М.Бурда.
– Н. Новгород: изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2014. – XX с.
В учебном пособии приведены рекомендации по выполнению расчётов и выбору основного электрооборудования в процессе курсового проектирования, представлены теоретические сведения по изучаемой дисциплине, содержится необходимый минимум справочных данных по электрооборудованию.
Настоящее пособие предназначено для студентов специальности 180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» в качестве учебного пособия для выполнения курсового проекта по дисциплине «Судовые электроприводы», а также может быть полезно для студентов при изучении отдельных вопросов судового автоматизированного электропривода.
Рекомендовано к изданию на заседании кафедры электротехники и электрооборудования объектов водного транспорта (протокол № 10 от 10.06.2014 г).
Введение
В соответствии с учебным планом специальности 180404 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» по дисциплине «Судовые электроприводы» наряду с лекциями и лабораторными занятиями программой курса предусмотрено курсовое проектирование, при выполнении которого студенты должны приобрести практические навыки решения задач, связанных с выбором, настройкой и эксплуатацией электрооборудования, самостоятельно более глубоко и детально разобраться в основных теоретических положениях, излагаемых в курсе, понять основные физические процессы, происходящие в исследуемых системах электропривода.
Изучение теории электропривода базируется на знании физических процессов работы электродвигателей и основных теоретических зависимостей, описывающих их поведение. Однако нельзя овладеть предметом, даже выучив наизусть материал учебника или основные его положения. Овладеть предметом - это значит уметь применять полученные знания к решению вопросов, не затронутых, не рассмотренных в учебной литературе.
В данном учебном пособии рассматривается методика проектирования автоматизированного электропривода согласно типу исполнительного механизма; выбор электрического двигателя с последующей его проверкой по перегрузочной способности и нагреву, построение механических характеристик, выбор аппаратов коммутации, управления и защиты и прочего оборудования, разработку схемы электропривода.
При составлении настоящего пособия авторы ставили своей целью научить студентов самостоятельно разбираться в физической сущности процессов, протекающих в электропроводе в установившихся и переходных режимах работы, расширить их кругозор и развить творческие способности.
ЧАСТЬ 1
Исходные данные
Тип исполнительного механизма выбирается по сумме двух последних цифр зачетной книжки. Данные для расчетов берутся из таблиц по последней и предпоследней цифре зачетной книжки.
0 – 6) электропривод насоса:
|
| Рис.1. Механическая характеристика электропривода насоса |
|
| Рис.2. Нагрузочная диаграмма насоса |
| Исходные данные | Номер соответствует первой цифре зачетной книжки | ||||||||||
| Параметр | Размерность | ||||||||||
| ω н | рад/с | 99,5 | 100,5 | 101,5 | |||||||
| М 0 | Н·м | ||||||||||
| М н | |||||||||||
| М 1 | |||||||||||
| М 2 | |||||||||||
| М 3 | |||||||||||
| М 4 | |||||||||||
| Номер соответствует второй цифре зачетной книжки | |||||||||||
| Параметр | Размерность | ||||||||||
| t 1 | мин | ||||||||||
| t 2 | |||||||||||
| t 3 | |||||||||||
| t 4 |
7 – 12) электропривод грузоподъемного механизма:
| |
| Рис.3. Механическая характеристика электропривода грузоподъемного механизма (c учетом пренебрежения механическими потерями в передачах) | |
| |
| Рис.4. Нагрузочная диаграмма и тахограмма работы грузоподъемного механизма |
Момент нагрузки принимает значения, равные значениям моментов в установившемся режиме:
Выбор момента инерции двигателя осуществляется согласно Mс и PДВ по каталогу. Момент инерции механизма определяется следующим выражением:
Момент двигателя M находится с учетом времени работы и момента инерции механизма по следующему выражению:
.
| Исходные данные | Номер соответствует первой цифре зачетной книжки | ||||||||||
| Параметр | Размерность | ||||||||||
| М Н | Н·м | ||||||||||
| ω уст1 | рад/с | ||||||||||
| ω уст2 | |||||||||||
| ω уст3 | |||||||||||
| t 1 | с | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 1,5 | ||||||
| t 2 | |||||||||||
| t 3 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 1,5 | |||||||
| t 4 | |||||||||||
| t 5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 1,5 | |||||||
| t 6 | |||||||||||
| t 7 | 1,5 | 0,5 | 2,5 | 0,5 | |||||||
| t 8 | 3,5 | 3,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | |||||
| t 9 | 0,75 | 0,5 | 1,5 | 0,5 | 0,5 | 0,75 | 1,5 |
13 – 18) электропривод механизма перемещения:
|
| Рис.5. Механическая характеристика электропривода механизма перемещения |
|
| Рис.6. Нагрузочная диаграмма и тахограмма работы механизма перемещения |
Выбор момента инерции двигателя осуществляется согласно M и PДВ по каталогу. Момент инерции механизма определяется следующим выражением:
.
Момент двигателя M находится с учетом времени работы и момента инерции механизма по следующему выражению:
.
| Исходные данные | Номер соответствует первой цифре зачетной книжки | ||||||||||
| Параметр | Размерность | ||||||||||
| ω max уст | рад/с | ||||||||||
| М c.1 | Н·м | ||||||||||
| М c.2 | |||||||||||
| Номер соответствует второй цифре зачетной книжки | |||||||||||
| Параметр | Размерность | ||||||||||
| t 1 | с | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 1,5 | ||||||
| t 2 | |||||||||||
| t3 | 0,5 | 1,5 | 1,5 | 0,5 | 0,5 | ||||||
| t 4 | |||||||||||
| t 5 | 0,3 | 0,7 | 0,5 | 0,6 | 1,5 | 0,3 | 0,2 | 0,5 | |||
| t 6 | |||||||||||
| t7 | 0,9 | 1,2 | 0,8 | 1,2 | 1,2 | 0,4 | 0,4 | 0,8 | |||
| ω уст1 | рад/с | ||||||||||
| ω уст2 |
Выбор электродвигателя
Выбор электродвигателя производится в следующей последовательности;
1) Ориентировочно определяется номинальный момент двигателя:
,
где 
- эквивалентный момент нагрузки;
- коэффициент запаса, учитывающий динамические режимы электродвигателя, когда он работает с повышенными моментами.
Если же момент нагрузки 
изменяется во времени и нагрузочная диаграмма имеет несколько участков, то определяется как среднеквадратичная величина по следующему выражению:
,
где 
- момент и длительность i-гo участка нагрузочной диаграммы.
2) Определяется номинальная скорость двигателя:
3) Определяется номинальная расчетная мощность двигателя:
Из каталога выбирается двигатель ближайшей большей мощности и скорости, имеющий конструктивное исполнение, соответствующее условиям работы данной рабочей машины.
Проверка выбранного электродвигателя
После выбора электродвигателя производится его проверка по перегрузочной способности. Для проверки двигателя строится зависимость момента двигателя от времени М(t) с помощью уравнения движения, записанного в виде:
,
Динамический момент 
определяется суммарным приведенным моментом инерции 
и заданными ускорениями на участке разгона и замедления на участке торможения двигателя ω(t).
Для проверки выбранного электродвигателя по перегрузочной способности сопоставляется максимально допустимый момент двигателя M max с максимальным моментом, взятым на построенной зависимости M(t). Для рассматриваемого случая должно выполнять следующее соотношение:
Если последнее условие выполняется, то двигатель обеспечит ускорение на участке разгона; если нет, график движения на этом участке не может быть обеспечен данным двигателем и необходимо выбрать другой двигатель.
При выборе АД с короткозамкнутым ротором двигатель должен быть проверен также по условиям пуска, для чего сопоставляется его пусковой момент М п с моментом нагрузки при пуске М с.п.. Для рассматриваемого случая должно выполнять следующее соотношение:
Если выбранный двигатель удовлетворяет вышеперечисленным условиям, то далее осуществляется его проверка по нагреву. Для рассматриваемого случая должно выполнять следующее соотношение:
,
где 
- эквивалентный момент на валу электродвигателя
Последний определяется по следующему выражению:
Если указанное выше соотношение выполняется, то при выше перечисленных условиях нагрев двигателя не превысит допустимого уровня и двигатель считается выбранным правильно. Если двигатель не проходит хотя бы по одному условию проверки, то выбирается другой электродвигатель.
