где Мнп - начальный пусковой момент двигателя;
J'2 - приведенный к валу двигателя момент инерции створки и присоединенной массы воды;
w - частота собственных колебаний системы
Максимальное значение динамического момента будет при coswt = -1; Учитывая, что этот максимальный момент не должен превышать больше чем на 40 %, момент сопротивления Мс', т. е. М12 =1,4*Мс', величина начального пускового момента при пуске из любого положения определяется по формуле:
Мнп(Q) = Мс'(Q)*(1+0,2*J1+J'2(Q)/J'2); где
J'2(Q) = Jст+Jв(Q)/i2(Q) - приведенный к валу двигателя момент инерции створки и присоединенной массы воды.
Jст = G*l2/38 - момент инерции створки;
Jст = 2676137,5 (кг*м2)
Jвт(Q) - момент инерции присоединенной массы воды при hкт = 18м и hк = 4м
Пересчет для Jв(Q) производится по формуле:
Jв(Q) = Jвт(Q)*h/hк*(hк/hкт)4 = 1,25*Jвт(Q)
Результат вычислений заносим в таблицу.
| Q; град | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| Jвт107кг*м2 | 4,2 | 2,2 | 1,85 | 1,75 | 1,8 | 2 | 2,6 | 4,2 |
| Jв107кг*м2 | 5,25 | 2,75 | 2,3 | 2,2 | 2,25 | 2,5 | 3,25 | 5,25 |
| J'2кг*м2 | 0,38 | 1,15 | 1,39 | 1,58 | 1,69 | 1,65 | 1,49 | 0,52 |
| МнпН*м | 19,5 | 44,6 | 58,9 | 70,2 | 77,7 | 220,8 | 191 | 130,1 |
Вычисляем Мнп только для двигательного режима, т. к. соответствующая Мс' для тормозного режима меньше, чем для двигательного. По данным таблицы строим график Мнп= f(Q) ( рис. 21) из таблицы находим Мнп max = 220,8 ( Н*м ).
Выполняет проверку по условию:
Мнп мах , 0,8*Mmax, где
0,8 - коэффициент, учитывающий допустимое снижение напряжения сети:
2,5*132,9 = 332,25 . 220,8 следовательно, Мнп max , 2,5*Мном, условие выполнено.
2.3.6.Выбор электрических аппаратов для управления механическими тормозами.
На всех механизмах шлюза для удержания его в застопаренном состоянии в период бездействия или для замедления движения механизма перед его остановкой используются механические тормоза.Они выполняются непосредственно с электроприводом. В качестве электроприводов (аппаратов) для управления механическими тормозами используются электрогидравлические толкатели и электромагниты переменного и постоянного тока.
Выбор механического тормоза,а следовательно,и его электропривода производится по необходимому тормозному режиму:
Мт = 2*М'max
Для нахождения М'max необходимо из графика M'с = f(Q) при перепаде и ,сопутствующих движению выбрать наибольшее значение момента по абсолютной величине
М'max = 172,5 ( Н*м )
Мт = 2*172,5 = 345 (Н*м)
Выбираем длинноходовой тормозной электромагнит переменного тока КМТЗА.
Тяговое условие-350(Н).
Эти электромагниты применяются в беспружинных тормозах с высокой степенью надежности торможения,но для механизмов с небольшим числом включений в час.
Длинноходовые электромагниты переменного тока имеют прямоходовую конструкцию с Ш-образным шлихтованным магнитопроводом на котором расположены три катушки, включенные в "звезду" или "треугольником".
Электромагниты этого типа выпускаются серии КМТ четырех типов размеров на напряжение 220\380В и 500В.
2.3.7.Расчет резисторов пускового реостата и выбор ящиков сопротивлений.
Величины сопротивления, введенных в цепь ротора двигателя в определенном масштабе могут быть получены из пусковой диаграммы(рис.22)
Принято:Ip = 51(А)
Iпер = 54(А)
Iп = 102(А)
Из диаграммы истекает:двигатель имеет 3 степени разгона.
Активное сопротивление фазы ротора:
rp = Uн.р.*S/(?3*Iр.н.) = 172*0,065/(?3*51) = 0,127 ( Ом )
где: Uн.р. = 172 (В), Iр.н. = 51 (А); S = no-n/no = 0,065
Маштаб сопротивлений: m = rp/аб = 0,127/7 = 0,018 (Ом/мм)
Сопротивления ступеней;
R1 = m*де = 0,018*46 = 0,828 (Ом)
R2 = m*д2 = 0,018*25 = 0,45 (Ом)
R3 = m*2в = 0,018*14 = 0,252 (Ом)
Rневыкл = m*вб = 0,018*8 = 0,144 (Ом)
| Наимено-ваниеступени | Обозн-ачение | Расчетноесопротив-ление( Ом ) | Технические данные | Кол-восопрот-ивлений | Факти-ческоесопро-тивле-ние( Ом ) | |
| сопроти-влениеэл-та( Ом ) | Длитель-ный доп-устимыйток (А) | |||||
| 1 | R1 | 0,828 | 0,4 | 64 | 2 | 0,8 |
| 2 | R2 | 0,45 | 0,156 | 82 | 3 | 0,468 |
| 3 | R3 | 0,252 | 0,079 | 114 | 3 | 0,237 |
| не выключ | Rневыкл | 0,144 | 0,089 | 114 | 2 | 0,158 |
Схема соединения резисторов для одной фазы ротора двигателя на ( рисунке 13 )
Пускорегулировачные резисторы серии НФ представляют собой ящики открытого исполнения. В этих элементах применяются сопротивления на фехралевой ленте, намотанной на ребро. Внешние зажимы ящиков сопротивления не маркированы. Расположение ящиков должно исключать возможность случайного прикосновения к ним и обеспечить защиту от атмосферных осадков.
3. ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Привод двустворчатых ворот. Наибольшее распространение на шлюзах нашей страны получили плоские, двустворчатые ворота. Основное технологическое требование здесь сводится к правильному и безударному створению полотнищ. Для привода двустворчатых ворот на правом и левом устоях камеры устанавливают по механизму, приводимому во вращение сворим электродвигателем.
Привод с асинхронными двигателями без регулирования скорости движения. В нем могут быть использованы асинхронные двигатели ка с фазным, так и с короткозамкнутым ротором. Структурная схема такого привода дана на (рисунке 23), а. Система отличается простотой и высокой надежностью. Однако она обладает таким серьезным недостатком, как тяжелое протекание переходных процессов и невозможность управления частотой вращения двигателей при створении ворот и входе их полотнищ в ниши.
Привод с асинхронными фазными двигателями с регулированием скорости движения изменением сопротивления цепи ротора.Этот широко применяемый на шлюзах приводах двустворчатых ворот отличается от предыдущего возможностью регулирования частоты вращения двигателей при маневрировании воротами и управлением в процессе разгона при пуске двигателей в ход. Структурная схема системы привода показана на (рисунке 23).
Такая система,используется в большинстве случаев в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом, имеет очень тяжелую динамику при пуске из промежуточных положений, необходимость которого нередко возникает,например, из-за недостаточной согласованности скоростей движения створок ворот, различия продолжительности разгона двигателей при реостатном пуске и т. п. В случае применения других типов тяговых органов ( например, тросовых ) положение усугубляется еще тем, что в конце операций получаются недопустимо большие скорости движения створок и для исключения ударов возникает потребность в искусственном снижении частоты вращения двигателей.
Электропривод с тормозными генераторами. Привод двустворчатых ворот, рассмотренный выше, в операции закрытия работает на смягченных характеристиках и в результате колебаний скорости движения не обеспечивает правильного створения ворот при различных изменениях нагрузки на левую и правую створки от ветра и волн. Кроме того, из-за сравнительно высокой скорости движения створок в конце операции закрытия при наложении тормозов раньше времени в воротах остается большая щель, а при наложении с опозданием получается удар створок.
Устранение отмеченных недостатков возможно при работе привода в течении большей части операции на жестких механических характеристиках, обеспечивающих сохранение скорости движении створок при колебаниях нагрузки, и со значительным уменьшении скорости движения в конце операции перед наложением тормозов. Такие характеристики можно получить в системе с тормозным генераторами, включаемыми в конце операции для получении малой скорости движения . Тормозной генератор может быть отдельной электрической машиной постоянного или переменного тока, навешанной на вал приводного двигателя и являющейся для него дополнительной нагрузкой.
Механическая характеристика системы с включенным генератором представляет собой кривую, полученную при различных частотах вращения сложения моментов приводного двигателя и тормозного генератора. Структурная схема такого привода дана на . На схеме показаны приводные двигатели М1, М2, резисторы роторных цепей R1,R2 и тормозные генераторы ТГ1 и ТГ2. Изменением сопротивления цепи ротора асинхронного двигателя или тока возбуждения тормозного генератора получают различные по жесткости и по граничной частоте вращения характеристики системы.
Электропривод двустворчатых ворот с тормозным генератором на шлюзах пока применяют ограниченно из-за большого числа машин, а значит, увеличенных габаритов и массы установки.
Электропривод с гидравлической передачей.Для привода двустворчатых ворот гидропередачи стали применять в последнее десятилетие. Электрогидроприводы располагают на устоях камеры шлюза. Они представляют собой два самостоятельных агрегата, связанных с помощью системы управления. Структурная схема электрогидропривода двустворчатых ворот приведена на рисунке 7, г. К основным его элементам относятся: насосы Н1 и Н2 с приводными двигателями М1 и М2, золотниковые блоки управления З1, З2 и силовые гидроцилиндры Ц1, Ц2, шторки которых соединены со створками ворот. Регулирование скорости движения здесь также гидростатическое, с перепуском части рабочей жидкости в сливной бак Б1 или Б2 минуя гидроцилиндры. Электрогидроприводы двустворчатых ворот зарекомендовали себя хорошо, однако необходимо решить еще целый ряд вопросов по улучшению регулирования скорости движения, динамики и защиты системы.