Исследование кранового электропривода на постоянном токе: Методические указания к лабораторной работе

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение профессионального образования Дальневосточный Государственный Технический Университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Исследование кранового электропривод на постоянном токе Методические указания к лабораторной работе № 5

Владивосток 2005

Одобрено методическим советом института УДК 62 – 83: 621.873 /035.5/ Лабораторная работа №5 предназначена для студентов специальности 1804 дневной и заочной форм обучения по кусу “Автоматический электропривод типовых производственных механизмов” и специальности 1004 по курсу “Электропривод”. Методические указания содержат описания макета лабораторной установки и схемы его работы, программу лабораторной работы, рекомендации по проведению эксперимента, основные расчетные формулы. Методические указания составлены доцентом кафедры автоматизации и управления техническими системами Л.И. Токмаковой

Печатается по оригинал-макету подготовленному автором

© Л.И. Токмакова © Изд-во ДВГТУ, 2004

1 Цель работы Целью данной работы является исследование механических характеристик двигателя крана при различных положениях командоконтроллеров, исследование переходных процессов электродвигателей механизмов подъема, передвижения тележки, передвижения моста при пуске, торможении, приеме и сбросе нагрузки. Построение нагрузочной диаграммы двигателя, изучение процесса управления мостовым краном. 2 Общая часть Макет мостового крана состоит из моста, могущего перемещаться по подкрановому пути, тележки, перемещающейся по мосту, и механизма подъема. Электродвигатели механизмов связаны с рабочими органами через редукторы. Кинематическая схема приведена на рис.1. Регулирование скорости электродвигателей осуществляется введением в якорь добавочных сопротивлений путем переключения командоконтроллеров (переключателей) SA4, SA5, SA6 /рис.2/. Для измерения скорости вращения двигателя подъема предусмотрен тахогенератор BR с включенным через мост на его зажимы вольтметром. Ограничение подъема и перемещения тележки и моста осуществляется с помощью конечных выключателей SQ1 – SQ5. Значение тока определяется по амперметру РА, подключенному к соответствующей цепи через переключатели SA2, SA3, причем SA2, обеспечивает подключение РА к одной из трех цепей (подъем, мост, тележка), другие цепи в это время закорачиваются (d-e? или a-в, или в-с). Переключатель SA3 позволяет подключить эти цепи вместо РА к гнезду Гн 1 с целью дальнейшего подключения к осциллографу. Гн 2 предназначено также для подключения с целью снятия кривой W=f(t) /рис.3/. Для ускорения процесса торможения двигателя подъема и облегчения работы электротормоза ЭМ в схеме предусмотрено динамическое торможение (сопротивление Rд). Нулевую блокировку осуществляют реле К2, К3, К4, максимальную защиту – реле К1. Все аппараты управления помещены на отдельном пульте. Токосъем осуществляется гибким кабелем. Захватное устройство-крюк. Масса поднимаемого груза – до 10 кг/с. Техническая характеристика: номинальная грузоподъемность 6 кг/с, длина пролета 1230 мм, высота подъема 800 мм, скорость передвижения а) моста 1,8 м/мин, б) тележки 1,2 м/мин. В качестве приводных двигателей механизмов подъема, моста и тележки использованы электродвигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов типов: ДП – 2 – 26 (подъем), ИДР -6 (мост, тележка). 3 Программа работы 3.1 Ознакомится с электрической принципиальной схемой установки. 3.2 Подать питание на схему. 3.3 Для различных положений командоконтроллера механизма подъема снять скоростные характеристики двигателя, подвешивая разные грузы (0 – 1,5) Gном. Зафиксировать значения максимальной скорости двигателя. 3.4 То же для механизма передвижения моста. 3.5 То же для механизма передвижения тележки.

3.6 Снять осциллограммы изменения Iя=f1(t) и W=f2(t) при пуске , торможении, приеме максимальной нагрузки, сбросе нагрузки для электродвигателя подъема. Замерить Iя уст: w уст (установившиеся значения). 3.7 То же для двигателя передвижения тележки. 3.8 То же для двигателя передвижения моста. 3.9 Замерить максимальную линейную скорость перемещения груза. 3.10 То же для тележки. 3.11 Тоже для моста. 3.12 Замерить внутренние сопротивления двигателей и величины добавочных сопротивлений для отдельных положений командоконтроллера. 4 Содержание отчета 4.1 Цель работы. 4.2 Схема электрическая принципиальная установки. 4.3 Кинематическая схема. 4.4 Диаграммы скоростных характеристик двигателей (экспериментальные и расчетные). 4.5 Кривые переходных процессов Iя=f1(t), W=f2(t). 4.6 Расчет по данным кинематической схемы и значениям всех поднимаемых грузов статических моментов и построение диаграмм механических характеристик для п.п. 3, 4, 5, программы работы (экспериментальных и теоретических). 4.7 Расчет по данным кинематической схемы и максимальной скорости двигателя максимальной линейной скорости и сравнение со значением, полученным в п. 9 программы работы. 4.8 Построение кривых изменения ускорения и замедления а=f3(t) на основании кривых w=f2(t). Определение значения амакс. 4.9 Проверка двигателя по нагреву. 4.10 Расчет жесткости скоростных характеристик и диапазона регулирования скорости для двигателей подъема, передвижения тележки и передвижения моста. 4.11 Выводы. 5 Методические указания 5.1 Снятие скоростной характеристики двигателя производится фиксированием значений скорости вращения двигателя (n) и тока якоря (Iя) при различных значениях веса поднимаемого груза (для двигателя подъема) или различных значениях веса удерживаемого в подвешенном состоянии груза (для двигателей передвижения тележки и моста). 5.2 Максимальное значение скорости двигателя замеряется при отсутствии груза на естественной характеристике или при максимальном грузе при работе двигателя подъема на спуск. 5.3 Масштабы W и Iя в осциллограммах рассчитываются по значениям Wуст и Iяуст и соответствующим их отрезкам на осциллограммах W

π⋅ nуст

1 /с

30

nуст, об/мин . 5.4 Процесс приема нагрузки можно рассматривать как момент отрыва груза от площадки, а процесс сброса нагрузки – момент установки опускаемого груза на площадку. 5.5 Линейная скорость перемещения измеряется с помощью секундомера и линейки V=l/t ,

где l – путь, пройденный поступательно движущимся телом, м. t – время движения тела на пути l , с. 5.6 Статический момент при подъеме полного груза, Н м. G ⋅ Rб i ⋅ ηп где G – вес поднимаемого груза, Н, Rб – радиус барабана механизма подъема, м, i – передаточное число редуктора, ηп – КПД механизма подъема при подъеме полного груза (принять равным 0,7). Статический момент при подъеме частичного груза, Н м Mпп =

Mпп =

G '⋅Rб i ⋅ηпо

где G΄- вес поднимаемого груза, Н, ηпо – КПД механизма подъема при подъеме частичного груза (определяется по кривым рис.5). Статический момент при опускании полного груза, Н м Mc =

G ⋅ Rб 1 (2 − ) i ηп Статический момент при опускании частичного груза

Mc =

G '⋅Rб 1 (2 − ) i ηпо Статический момент при передвижении моста или тележки

5.7

F ⋅ Rк i ⋅η где F – усилие, требуемое для перемещения механизма, замеряемое динамометром, Н, Rк – радиус ходового колеса, м, i – передаточное число редуктора, η – КПД механизма передвижения (принять равным 0,75). W V W ⋅R 5.8 Связь между W и V : = i , Wмме= , V= . Wмме R i 5.9 Кривая изменения ускорения а=f3(t) строится по кривой W=f2(t) с учетом , что dW а= и геометрически в каждой точке определяется тангенсом угла наклона dt касательной в данной точке по отношению к оси t. 5.10 проверка двигателя по нагреву производится на основании кривой Iя=f1(t), построенной для цикла работы механизма, сравнением Iэ с Iном. Mм =

I 1 ⋅ t1 + I 2 ⋅ t 2 + Κ + I n ⋅ t n , t1 + t 2 + Κ t n + t паузы 2

Iэ =

2

2

где t1 - t 2 - интервалы времени, на которые разбивается кривая Iэ, I1 - I n - токи, соответствующие интервалам на этой кривой. t паузы - время паузы между циклами. Двигатель по нагреву проходит если Iэ ≤ Iн dM (для линейной 5.11 Жесткость механической характеристики называется β = dW характеристики – отношение приращения момента к соответствующему приращению ∆M скорости ). ∆W Wммак 5.12 Диапазоном регулирования D называется отношение , где Wмакс и Wмми Wмин выбираются в соответствии с рис.5, т.е. Wмакс соответствует максимально возможной скорости при номинальном моменте, проходящей через 2 Мн при W=0.

Литература 1. Ключев В.Н., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов. –М. : Энергия, 1980.-360 с. 2. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов: Учебник для студентов, обучающихся по специальности “Электропривод и автоматизация пром. установок”. М. Энергия, 1976.-488 с. 3. Яуре Я.Г., Певзнер Е.М. Крановый электропривод: Справочник. М. Энергоатомиздат, 1988.-344 с.