КР Электрические машины. Расчет электропривода производственного агрегата подъемного механизма

• Название: Расчет электропривода производственного агрегата подъемного механизма
• Дата: 14.04.2022
• Размер: 2.26 Mb.
• Имя файла: КР Электрические машины.docx
• Тип: Курсовая; #474420
• страница: 8 из 13

Проверка по условию статической устойчивости

Определим потребную номинальную мощность из условия статической устойчивости по формуле:

^Pпотр.н <sup>

P</sup>x.max




M U

,
2

к* раб*

(20)

где

P_x.max  максимальная мощность машины по нагрузочной диаграмме, Вт;

U_раб*  относительная величина напряжения на зажимах проверяемого

электродвигателя (с учётом того, что напряжения на зажимах электродвигателя может снизиться из-за пуска рядом расположенного другого электродвигателя,

принимаем согласно ПУЭ

U_раб*  0,8 );

M_{к *}  кратность максимального (критического) вращающего момента электродвигателя с учетом возможного снижения напряжения питания, равная отношению максимального крутящего момента к номинальному (таблицы 1).

^Pпотр.н

_ 92,77 2,3* 0,8²

 63,02Вт.

Как видим, потребная номинальная мощность электродвигателя по условию статической устойчивости меньше, чем номинальная мощность выбранного электродвигателя. Таким образом выбранный электродвигатель по условию статической устойчивости проходит.

3. Проверка выбранного электродвигателя по допустимому нагреву при продолжительном пуске. Определение продолжительности пуска

Примем за номинальную мощность машины на её приводном валу мощность, которую она развивает при наибольшей производительности:

^PМ.Н ^{ P}x.max^п ^,

(21)

где

 _п - КПД механической передачи (для шестеренчатой цилиндрической

0,87…0,97).
P_М.Н  92,77*0,92  85,35 Вт,

Тогда номинальный момент машины на приводном валу:

^MМ.Н

_ ^PМ.Н _,

^М.Н
(22)

где

_М.Н угловая частота вращения на приводном валу машины

определяемая по формуле:
_{ } 2n_{м ,}



(23)

М.Н <sub>60

 </sub> 2*3,14*360 _{ 37,68 c1.}

М.Н


M
М.Н

60
 ^85,35  2, 27 Нм,

37,68

Механическая характеристика

^{MМ  f} ^nМ 

заданной для

проектирования электропривода рабочей машины описывается обобщённым уравнением:

M  M  _M  M _( ^М

)^x ,
(24)

М М0 М.Н М0



^М.Н

М М.Н М.Н М.Н М М.Н
^{M  0, 01M } ^{M  0, 01M} ^{( /  )x ,}

где

M_{М 0}  начальный момент статистической нагрузки от сил трения

движения, равный ориентировочно моменту нагрузки на приводном валу при угловой скорости, близкой нулю, то есть из рассмотрения исключается момент

сил трения-покоя (примем

M_М0  0,01M_М.Н ) ;

M_М.Н момент статистической нагрузки при номинальной угловой скорости _М.Н ;

x – показатель степени, характеризующий изменение момента статической нагрузки

М_М при изменении угловой скорости приводного вала механизма _М ,

равный для заданной машины 2.

^{MМ  0, 01*2, 27 } ^{2, 27  0, 01*2, 27} ^(М

/ 37, 68)²  ^{0,023 }

2, 25



М
1419,78

 ²,

Привожу механическую характеристику рабочей машины к валу электродвигателя:
_M  ^ 

^MМ ^M 

М  _i 

M_{c }_  

i_п

  _, i_п

(25)

где   угловая скорость вала электродвигателя, 1/с.

2. 
   Механическая характеристика асинхронного электродвигателя описывается по упрощенной формуле Клосса:
   

М  _

2M_{к ,}

s ^ _{ } s_{к }

(26)

 _s   _s 

где s  скольжение (таблица 1);

 к  ^{ }

M_к - максимальный (критический) вращающий момент

электродвигателя:
_{М } 2 * 0, 203
_ 0, 406*s _,

 s  _{ } 0, 22 _



s²  0, 22²

^ 0, 22 ^{ } s ^

  ^{ }

M_к  2, 2*M<sub>ном

 2, 2*</sub> ^Pпотр.н _,

n
(27)

_{M } 2, 2*63,02

^к 680

д

 0, 203 Нм;

2
s_ê  критическое скольжение определяемое по формуле:

^sк ^{ s}ном ^Mк * <sup>

M</sup>к*

1_,

(28)

где

M_к*  кратность максимального (критического) вращающего момента

электродвигателя с учетом возможного снижения напряжения питания, равная отношению максимального крутящего момента к номинальному (таблицы 1).

s_к  0,05_2,3 
2,3²

1_  0, 22.

2. 
   По полученным выражениям механических характеристик построим их графики.
   

M, Нм

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0



0 20 40 60 80


M(w), Нм

w, рад/с

Рисунок 5 - Механическая характеристика рабочей машины

Mc(w),Нм

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0


0 20 40 60 80


M(S),Нм
w, рад/с

Рисунок 6 - Механическая характеристика асинхронного электродвигателя

2. 
   Определим приведённый к валу электродвигателя момент инерции системы «электродвигатель - рабочая машина» по формуле:
   

J  kJ_д

• 
  ^Jм  m _i2
  

 ^v_M _,


^{M } _2 ^
 
(29)

где k  1.051.2 коэффициент, учитывающий момент инерции механической передачи (примем k 1.1) ;

J_м ,m_M  соответственно момент инерции,

кг * м² , и масса кг,

вращательно и поступательно движущихся частей рабочей машины;


д
J момент инерции электродвигателя, кг * м², (таблица 1).
J 1,1*0,030  ^2,0833  0,98 кг*м², 1,79²

2. 
   Нахожу зависимость избыточного момента от угловой скорости:
   

^Mизб ^ ^{ M}^ ^{ Mc} ^

(30)

Таблица 3 - Результаты расчета по формуле (30)

w,рад/с	67,61	58,80	50,40	42,00	33,60	25,20	16,80	8,40	0,00
S	0	0,1	0,3	0,4	0,5	0,7	0,8	0,9	1
M(w),Нм	0,00	0,70	0,88	0,78	0,68	0,53	0,47	0,43	0,39
Mm(wm),Нм	7,27	5,50	4,05	2,82	1,81	1,03	0,47	0,13	0,02
Mc(w),Нм	166,68	109,75	69,22	40,16	20,66	8,80	2,68	0,38	0,00
Mизб(w),Нм	-166,68	-109,06	-68,34	-39,38	-19,98	-8,27	-2,21	0,04	0,39

2. 
   По полученному выражению построим кривую избыточного момента
   
3. 
   Разобьем диапазон изменения угловой скорости на 10 примерно равных участков.
   

Таблица 4 - Диапазон изменения угловой скорости

i	1	2	3	4	5	6	7	8	9
w	67,61	58,80	50,40	42,00	33,60	25,20	16,80	8,40	0,00

2. 
   На каждом участке заменим кривую избыточного момента прямой линией, параллельной оси угловой скорости, так, чтобы площади между прямой и кривой выше и ниже прямой были бы приблизительно равны. Т. е.,
   

считать, что в пределах участка избыточный момент постоянный, равный

^Mизбi ^.

2. 
   Тогда для каждого участка время разгона электродвигателя от
   

^i1 ^до

^{i  0} ^{1  si} 

находим по формуле:

t_i
 J ^i ,

M


(31)

где

избi
M_избi среднее значение избыточного момента на рассматриваемом i-м

участке, Н*м;

J  приведенный момент инерции ЭП,
кг * м² ;

_i  угловая скорость вала электродвигателя на рассматриваемом i-м участке, рад / с :

_i  _i  _i1

(32)

n, об/мин ⁴⁰⁰

350
300

250

200

150

M(n),…

100

50

0

0 0,2 0,4 0,6 0,8

M, Нм

1

Рисунок 7 – Преобразование избыточного момента

2. 
   Время разгона электродвигателя от нуля и до
   

^10

i10

t_i  _t_i.

i1
(33)

Таблица 5 - Результаты расчета по формулам (31); (32); (33)

i	1	2	3	4	5	6	7	8	9
w	67,61	58,8	50,4	42	33,6	25,2	16,8	8,4	0
Mизб (w),Нм	-166,68	-109,06	-68,34	-39,38	-19,98	-8,27	-2,21	0,04	0,39
∆w	8,81	8,4	8,4	8,4	8,4	8,4	8,4	8,4	0
∆t	-0,01	-0,02	-0,02	-0,03	-0,04	-0,04	0,2	-0,6	0
t	0,96	0,95	0,93	0,91	0,88	0,84	0,8	0,6	0

2. 
   По результатам построим кривую разбега электродвигателя
   

^{  f} ^t 

2. 
   Общее время пуска электродвигателя определим по формуле:
   

iN

t_i  _t_i ,

i1
t_i  0,01 0,02  0,02  0,03  0,04  0,04  0, 2  0,6  0,96 с.
(34)

2. 
   Определим потери энергии при пуске электродвигателя:
   

А  0,81P

1  _н

I² t ,
(35)



н
п н ^{1  }

П* П

где

P_н , _н  соответственно номинальная (паспортная) мощность, Вт,

двигателя и его номинальный КПД (таблица 2);

  отношение постоянных потерь мощности АД к его номинальным переменным потерям (для АД общего назначения   0,50, 7 );

t_П  продолжительность пуска двигателя,с;

I_П*  I_П / I_Н  кратность пускового тока АД по отношению к

номинальному при

  0

(таблица 1).

А_п

 0,81* 370 *

1  0, 61


^{0, 61}^{1  0, 6}

* 3,5² * 0,96  1595,13 Дж,

w, рад/с ⁸⁰

70
60
50
40

W(t)

30
20
10

0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
t, мин

Рисунок 8 - Кривая разбега электродвигателя

2. 
   Определим температуру электродвигателя в конце периода пуска по формуле:
   

    v   

А_{п ,}


(36)

д окр кон с

с* m

где

v_кон превышение температуры двигателя

_д над температурой

окружающей среды

_окр , ^℃;

А_п  потери энергии в электродвигателе при пуске, Дж;

m масса электродвигателя, кг, (таблица 1);

с  средняя удельная теплоемкость электродвигателя, которая может

быть принята на уровне 400 Дж / _кг * град_;

_д  21

1595,13


1, 48*12,8

105,2 ℃,

с  ^Q , m * T

(37)

_{с } 400

1, 48

Дж _.

12,8*21 кг*град
Электродвигатели имеют систему изоляции класса нагревостойкости

«F». Классу изоляции нагревостойкости по ГОСТ 8865—93 соответствует

температура _доп  155℃

Так как полученное значение температуры в конце периода пуска

меньше допустимого для данного класса изоляции _д  105,2℃ 155℃  _доп ,

электродвигатель по допустимому нагреву при продолжительном пуске проходит.