TEMA PROIECTULUI: Instalaţia electrică a mecanismului de ridicare - coborâre a unui

pod rulant

Să se proiecteze instalaţia electrică de ridicare - coborâre a unui pod rulant folosind

un motor asincron cu rotorul bobinat cu inele.

Datele de proiectare:

-masa de ridicat: m=10000 kg

-viteza de ridicare: vr= 0,2 m/s

-turaţia sincronă la arborele de ridicare: n1=1500 rot/min

-randamentul transmisiei:η=0,83

-durata relativă de acţionare:DAr=35 %

-momentul total de inerţie al maselor în mişcare raportat la arborele

motorului: Jr=6Jm

4) BREVIAR DE CALCUL

Pentru alegerea motorului se porneşte de la expresia sarcinii în carlig:

Q=m×g=10000×9,81=98100 N

-Puterea de lucru: PL=Q×vr=98100×0,2=19620 W

- Puterea de caoborâre:

-Puterea de ridicare:

Puterea maşinii electrice se alege corespunzător valorii medii a puterii din catalog.

-Puterea medie:

În cazul în care este dat motorul desfăşurarea calculelor este:

Se determina masa, care se rotunjeşte la o valoare inferioară şi se refac calculele.

Din catalog aleg motorul din seria AIM cu următoarele caracteristici nominale: AIM -

200 L – 4; P=25 kW, puterea înserviciul S4 la durata de acţionare DA= 35% este 21 kW; nN

=1430 rot/min

η=87 %

1

cos =0,83

I1=380 V/ 52.4 A

I2N=57.3 A

U2=284 V

Mmax=56 kgfm

GD2=1.6 kgfm2

Momentul de inerţie echivalent raportat la arborele motorului: Je=Jr+Jt

este momentul de inerţie al maselor aflate în mişcare de rotaţie, raportate la arborele

motorului.

t q

2r

rJ = 1,2 J = 1,2m( v )

este momentul de inerţie al maselor aflate în mişcare de translaţie, raportate la arborele

motorului:

;

deci Je=2.4+0.021=2.421 kgm2

4.1 MISCAREA DE RIDICARE

Cuplul rezistent la ridicare:

;

Cuplul de pornire la ridicare:

unde kp=1,5 coeficient de pornire.

Ecuaţia mişcării în regim de pornire: pr Rr e er

pr

M - M = M_ dr = Jd

dt= J

t

de unde rezultă timpul de pornire la ridicare:

; tpr=4.185 s

2

Oprirea la ridicare se face prin prin întreruperea alimentării motorului şi frânare

mecanică. Deci cuplul de oprire la ridicare Mor este zero.

Timpul de oprire la ridicare va fi:

o Rr e er

o

M - M = Jd

dt= J

-

t

; rezultă: ; tor=2.21 s

în mers staţionar cuplul motorului este MS=MRr

-Spaţiul parcurs la pornire:

-Spaţiul parcurs la oprire:

Considerăm înălţimea maximă de ridicare H= 6 m

Atunci spaţiul de mers staţionar este:

Timpul de mers staţionar la ridicare:

4.2 MISCAREA DE COBORÂRE

Ridicăm frâna şi pornim motorul ân sens invers. Deci cuplul de pornire la coborâre

este .

unde kp=1,2 coeficient de pornire.

Cuplul rezistent la coborâre:

; Pc Rc e ec

pc

M + M = Jd

dt= J

t

;

; tpc=1.188 s

După tpc se alimentează statorul motorului şi avem frânare suprasincronă.

Oprirea la coborâre se realizează prin frânare dinamică.

-Cuplul de oprire la coborâre:

Moc=1,5Mn=1,5×166.946=250.419 Nm

3

; toc=2.49 s

-Spaţiile parcurse la coborâre :

- viteza de coborâre:

-spaţiul parcurs la pornire:

-spaţiul parcurs la oprire:

-spaţiul parcurs în mersul staţionar:

-timpul de mers staţionar la coborâre:

-Cuplul staţionar la coborâre : Msc=MRc=104.815 Nm

CHESTIONAR

1. Cum se poate scurta pornirea la coborâre?

2. Cum se alimentează statorul şi ce se conectează în rotor la frânraea dinamică?

5) VERIFICAREA LA INCALZIRE A MOTORULUI DE

ACTIONARE

-Se face pe baza diagramei M=f(t) prin criteriul cuplului echivalent care trebuie să fie

< MN

Me=151.588 Nm

4

deci Me < MN =166.946 Nm

-Cuplul nominal al motorului corespunzător noii durate de funcţionare DA=35% cu

considerarea din catalog a puterii motorului pentru DA=40% este:

6) CALCULUL REOSTATULUI DE PORNIRE

La pornirea cu reostat rotoric , motorul are conectat în rotor un reostat cu mai multe

trepte care se vor scoate succesiv din circuitul rotoric. Numărul de trepte de pornire este z=2¸4.

Cu cât numărul de trepte este mai mare cu atât şocurile de cuplu şi curent la trecerea de pe o

treaptă pe alta sînt mai mici deci pornirea este mai fină, .se face mai lin Pentru a determina

rezistenţele reostatului se foloseşte caracteristica mecanică n=f(M) a motorului asincron.

Motorul va porni pe caracteristicile artificiale şi va avea punctul de funcţionare staţionar pe

caracteristica naturală.

Să utilizăm 4 trepte pentru pornire cu reostat: Z=4

-Alegerea reostatului de pornire se face în funcţie de puterea nominală a motorului şi

de rezistenţa lui rotorică.

-Cuplul nominal MN= 166.946 Nm

-Alunecarea nominală:

-Coeficientul de suprasarcină se calculează k=

-Alunecarea critică o calculăm scriind formula lui Kloos pe caracteristica naturală Mmax

=Mk.

; ; sk= 0,3

-Limitele cuplului de pornire sunt:

- maximă:

-minimă: M2, va rezulta ulterior.

5

-Scriem relaţia lui Kloos în punctul final pe c.m.n. pentru cuplul de pornire maxim:

-Rezistenţele reostatului de pornire şi alunecările corespunzătoare cuplurilor M1,M2 pe

acceaşi treaptă se găsesc într-o progresie geometrică cu raţia γ.

Numărul de trepte se alege în funcţie de puterea motorului:

P 2-4 5-10 15 -30 37-75

z 2 3 4 5

- Aplicand relaţia lui Kloos pe caracteristica mecanică naturală pentru sz+1 se obţine cuplul

minim de pornire M2

6.1 CALCULUL REZISTENTEI ROTORICE

-Din bilanţul energetic al motorului pentru regimul nominal de funcţionare:

6

R2=3.727Ω

-Modificarea rezistenţei are loc la alunecările:

7) CALCULUL CURENTULUI DE PORNIRE

Expresia cuplului critic pentru maşinile de putere mare este:

Se obţine expresia reactanţei totale de dispersie:

Alunecarea critică pentru maşinile de putere mare este:

Se obţine valoarea raportată a rezistenţei:

Coeficientul de raportare al rezistenţelor şi reactanţelor este:

7

-Curentul de linie maxim se atinge la pornire cu întreg reostatul rotoric introdus :

- Curentul de linie minim se atinge la pornire la scurtcircuitarea primei trepte din

reostatul rotoric introdus :

-Curentul de pornire directă (fără reostat) este:

-Coeficientul direct de pornire în current este:

Fuzibilul siguranţelor pentru a nu declanşa la pornirea motorului se dimensionează la:

Ifuzreglat= I1p×1,5 =1,5×80.647=120.971A

8. TIMPUL DE PORNIRE

Este necesar în cazul pornirii automate în funcţie de timp, realizată prin relee de timp.

La fiecare releu se fixează un timp necesar funcţionării pe o anumită treaptă de rezistenţă.

Timpul de pornire se determină din ecuaţia mişcării ( vezi metode aproximative la pornirea

reostatic{ a MAS de mare putere, pg75, partea aII-a din cursul pentru ID):

-Pe treapta Rx timpul de pornire este dat de expresia:

8

unde Tm este constanta electromecanică de timp a SAE respective.

Constanta electromecanică de timp este:

Limitele raportate ale cuplului sunt:

;

Constanta de timp din expresia timpilor de pornire este:

Timpii de pornire pe fiecare treaptă sunt într-o progresie geometrică cu aceiaşi raţie ca şi

rezistenţele totale:

Rezultatele calculelor sunt concentrate în tabelul 1.

Tabelul 1

TREAPTA x 1 2 3 4

Six 1 0.97 0.94 0.91

9

Sfx 0.97 0.94 0.91 0.88

Temx 0.62 0.61 0.59 0.57

tp 0.026 0.025 0,025 0,024

RELEU D1 D2 D3 D4

CHESTIONAR:

1. Reprezentaţi caracteristicile Ω(M) şi M(s) la pornirea cu trepte de rezistenţă.

2. Reprezentaţi caracteristicile M(t) şi I(t) la pornirea cu trepte de rezistenţă.

3. Reprezentaţi schema electrică desfăşurată la pornirea cu relee de timp.

4. Reprezentaţi schema electrică desfăşurată la pornirea cu relee de current şi de timp.

5. Intocmiţi lista de aparate.

6. Intocmiţi documenmtaţia tehnică a dulapului cu aparate, inclusiv tabelul de conexiuni.

10