1 Mechanics of electric drive, calculation of electromechanical and mechanical characteristics

1.1 Initial data

1.1.1 The mechanism for which the open loop electric drive system is  calculated , is accepted as the obligatory lift with a counterweight (Figure 1.1 a, b),which operates in four basic modes: rising and descending in accordance with loaded and empty cart.

The weight of empty cart	m0, kg	1000
The weight of counterweight	mп, kg	2000
The weight of load	mH, kg	Table 1.1
Diameter of the reel	Dб, m	0,8
Diameter of cart wheel	Dк, m	0,2
Diameter of journal	dц, m	0,04
Friction coefficient of wheel rolling on lath	f, u.	0,005
Friction coefficient in journeys	µ, u.	0,1
Friction coefficient of flanges upon lathes	k, u.	1,3
Degree of reel efficiency	ηб, u.	0,9
Degree of reduction gear efficiency	ηр, u.	0,92
Moment of inertia of the reel	Jб, kgm^2	70
Moment of inertia of drive rotor	Jд, kgm^2	Tables1.2,1.3
Moment of inertia of brake pulley	Jт, kgm^2	0,2Jд
Moment of inertia of reduction gear	Jр, kgm^2	0,1Jд
Slope angle of track	α, deg.	Table 1.1
Gear-ratio of reduction gear	і	Table 1.1
Nominal velocity of cart	Vн, m/s	Table 1.1

Figure 1.1 – Kinematic scheme of obligatory lift.

Table 1.1 – Initial data by variants.

Number of variant	Мn, kg	Slope angle α, deg	ір	Nominal velocity Vn, m/sec
1	4800	30	50	0,6
2	2800	45	70	0,55
3	3700	45	60	0,8
4	3300	30	60	0,65
5	4100	45	35	0,8
6	3500	45	55	0,7
7	4000	30	35	1,3
8	3900	45	45	0,9
9	4800	45	45	0,6
10	4300	30	60	0,5
11	3800	60	40	1,1
12	3600	45	40	0,75
13	6000	45	50	0,6
14	5400	45	50	0,6
15	4400	60	40	1,0
16	4600	60	45	0,7
17	3000	45	40	0,8
18	2500	45	55	0,7
19	3400	45	50	1,0
20	4700	30	55	0,7
21	5500	30	40	0,7
22	3100	60	50	0,6
23	4500	45	65	0,7
24	5100	30	35	1,0
25	1520	45	35	0,75

Extension of the table 1.1.

Number of variant		Мn, kg			Slope angle α, deg				ір			Nominal velocity Vn, m/sec
26		4700			30				50			0,55
27		2700			45				70			0,5
28		3600			45				60			0,75
29		3200			30				60			0,6
30		4000			45				35			0,75
31		3400			45				55			0,65
32		3900			30				35			1,25
33		3800			45				45			0,85
34		4700			45				45			0,55
35		4200			30				60			0,45
36		3700			60				40			1,05
37		3500			45				40			0,7
38		5900			45				50			0,55
39		5300			45				50			0,55
40		4200			60				40			0,95
41		4500			60				45			0,65
42		2900			45				40			0,75
43		2400			45				55			0,65
44		3300			45				50			0,99
45		4600			30				55			0,65
46		5400			30				40			0,65
47		3000			60				50			0,55
48		4400			45				65			0,65
49		5000			30				35			0,95
50		5100			45				35			0,7
Table 1.2 – Catalogue data of d.c. electric motors.	Resistance of the windings ,Оhm	Rоз		94		70	65	44,4		94	70		65	44,4	Comment. For all motors 2р=4, 2а=2, Un=220В, resistances are given for t=20°C.
		Rс		0,0086		0,0037	0,0046	0,0037		0,0086	0,0037		0,0046	0,0037
		Rдп		0,8		0,05	0,041	0,02		0,036	0,025		0,016	0,011
		Rя		0,2		0,44	0,0625	0,034		0,085	0,047		0,031	0,0185
	Number of active conductors of armature N			558		492	372	278		372	310		426	210
	Moment of inertia of armature Jд, kgm^2			0,425		0,8	1	2		0,45	0,8		1	2
	Data at duration of switching-on , %	100	n, rpm.	810		740	710	635		1240	1150		1150	825
			І, А	22		30	32	50		30	40		47	57
			Р, kWt	4		5,5	6,5	9,5		5,5	7		8,5	10
		60	n, rpm.	790		720	705	625		1200	1130		1050	815
			І, А	39		50	62	85		52	68		80	96
			Р, kWt	7,5		9,5	12	17		10	13		15	19
	Motor type			Д32		Д41	Д806	Д808		Д32	Д41		Д806	Д808
	Execution			Low-speed						Rapid

Table 1.3 – Catalogue data of d.c. electric motors.	Nominal data at switching-on duration, %	40	МДО, Nm	373	549	765	1450	363	520	726	1325
			n, об/хв	770	700	700	620	1190	1120	1050	810
			І, А	51	70	84	112	68	91	110	134
			Р, kWt	9,5	13	16	22	13	17,5	21	26
		25	n, об/хв	720	660	695	610	1130	1060	1050	800
			І, А	65	85	104	150	84	114	140	175
			Р, kWt	12	16	20	30	16	22	27,5	35
		15	n, об/хв	740	680	680	605	1180	1090	1050	790
			І, А	82	105	130	190	106	140	170	220
			Р, kWt	14,5	19	24,5	37	20	27	33	43
	Nominal data at 60-min power conditions	МДОП, Nm		466	686	981	1860	451	648	930	1715
		n, об/хв		740	670	635	565	1140	1060	980	770
		ІН, А		65	86	116	192	94	124	165	238
		РН, kWt		12	16	22	37	18	24	32	47
	Motor type			Д32	Д41	Д806	Д808	Д32	Д41	Д806	Д808
	Realization			Low-speed				Rapid

Table 1.4– Catalogue data of induction motor.	Rotor resistance coefficient Ке^2			4,2	2,66	2,37	1,96	3,5	2,96	2,03	1,65	Comment. Resistances R1 and R2 for t=75°C.
	Resistance of windings ,Ом	Rotor	X2	0,241	0,254	0,233	0,173	0,29	0,245	0,231	0,448
			R2	0,124	0,125	0,08	0,059	0,132	0,125	0,102	0,124
		Stator	X1	0,645	0,431	0,271	0,197	0,666	0,507	0,313	0,232
			R1	0,51	0,337	0,219	0,133	0,51	0,352	0,202	0,164
	Moment of inertia of armature JД, kgm^2			0,225	0,312	0,5	0,675	0,312	0,573	0,75	1,075
	Maximal moment of drive ММАХ, Nm			314	471	638	932	422	569	883	1000
	Nominal voltage of rotor (linear) U2Н, В			172	219	235	255	165	206	248	281
	Nominal current of rotor ТВ=40% І2Н,А			42	46	60	73	43	48,8	57	64
	Motor type			МТН 311-6	МТН 312-6	МТН 411-6	МТН 412-6	МТН 312-8	МТН 411-8	МТН 412-8	МТН 511-8

Table 1.5– Catalogue data of induction motor.	Data at the duration of switching-on, %	100	n, об/хв	965	965	975	980	725	720	730	725	Comment. Струс of stator is given at liner voltage 380V. The last number of motor designation indicates the number of pole pairs of machine 2р.
			І, А	26,5	31,5	46	60,5	25	35,6	55	57
			Р, кВт	7	9	14	18	6	10	13	18
		60	n, об/хв	955	960	965	970	715	710	725	715
			І, А	28,5	34,5	50	69,5	27,5	39,8	61	63
			Р, кВт	9	12	18	25	8,2	13	18	23
		25	n, об/хв	925	945	950	955	690	695	710	695
			І, А	35	43	65	87	34,7	48	72	82
			Р, кВт	13	17,5	27	36	13	18	26	34
	Rating data in mode ТВН=40%	ω, рад/с		98,5	99,5	100	101	73,4	74	75	74
		n, об/хв		940	950	960	965	700	705	715	705
		ІН, А		31,5	38,5	55,5	76	31	43	66	71
		РН, кВт		11	15	22	30	11	15	22	28
	Motor type			МТН 311-6	МТН 312-6	МТН 411-6	МТН 412-6	МТН 312-8	МТН 411-8	МТН 412-8	МТН 511-8