КР Электрические машины. Расчет электропривода производственного агрегата подъемного механизма
![]()
|
Проверка по условию статической устойчивостиОпределим потребную номинальную мощность из условия статической устойчивости по формуле: Pпотр.н Px.max ![]() M U , 2 к* раб* (20) где Px.max максимальная мощность машины по нагрузочной диаграмме, Вт; Uраб* 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 Uраб* 0,8 ); Mк * кратность максимального (критического) вращающего момента электродвигателя с учетом возможного снижения напряжения питания, равная отношению максимального крутящего момента к номинальному (таблицы 1). ![]() 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.
Примем за номинальную мощность машины на её приводном валу мощность, которую она развивает при наибольшей производительности: PМ.Н Px.maxп , (21) где п - КПД механической передачи (для шестеренчатой цилиндрической 0,87…0,97). PМ.Н 92,77*0,92 85,35 Вт, Тогда номинальный момент машины на приводном валу: MМ.Н PМ.Н , ![]() (22) где М.Н угловая частота вращения на приводном валу машины определяемая по формуле: 2nм , ![]() (23) М.Н 60 2*3,14*360 37,68 c1. ![]() М.Н M М.Н 60 ![]() 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 , движения, равный ориентировочно моменту нагрузки на приводном валу при угловой скорости, близкой нулю, то есть из рассмотрения исключается момент сил трения-покоя (примем MМ0 0,01MМ.Н ) ; ![]() x – показатель степени, характеризующий изменение момента статической нагрузки ММ 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 ![]() ![]() iп , iп (25) где угловая скорость вала электродвигателя, 1/с. Механическая характеристика асинхронного электродвигателя описывается по упрощенной формуле Клосса: М 2Mк , ![]() (26) s s где s скольжение (таблица 1); к Mк - максимальный (критический) вращающий момент электродвигателя: ![]() 0, 406*s , ![]() s 0, 22 s2 0, 222 0, 22 s Mк 2, 2*Mном 2, 2* Pпотр.н , ![]() (27) ![]() к 680 д 0, 203 Нм; 2 sê критическое скольжение определяемое по формуле: ![]() Mк* 1, (28) где Mк* кратность максимального (критического) вращающего момента ![]() ![]() 2,32 1 0, 22. 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 ![]() 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 ![]() Рисунок 6 - Механическая характеристика асинхронного электродвигателя Определим приведённый к валу электродвигателя момент инерции системы «электродвигатель - рабочая машина» по формуле: ![]() Jм m i2 vM , ![]() M 2 (29) ![]() где k 1.051.2 коэффициент, учитывающий момент инерции механической передачи (примем k 1.1) ; Jм ,mM соответственно момент инерции, кг * м2 , и масса кг, вращательно и поступательно движущихся частей рабочей машины; д J момент инерции электродвигателя, кг * м2, (таблица 1). ![]() Нахожу зависимость избыточного момента от угловой скорости: Mизб M Mc (30) Таблица 3 - Результаты расчета по формуле (30)
По полученному выражению построим кривую избыточного момента Разобьем диапазон изменения угловой скорости на 10 примерно равных участков. Таблица 4 - Диапазон изменения угловой скорости
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 . Тогда для каждого участка время разгона электродвигателя от i1 до i 0 1 si находим по формуле: ti J i , ![]() (31) где избi Mизбi среднее значение избыточного момента на рассматриваемом i-м участке, Н*м; J приведенный момент инерции ЭП, кг * м2 ; ![]() i i i1 (32) ![]() 350 300 250 200 150 M(n),… ![]() 50 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 M, Нм 1 Рисунок 7 – Преобразование избыточного момента Время разгона электродвигателя от нуля и до 10 i10 ti ti. i1 (33) Таблица 5 - Результаты расчета по формулам (31); (32); (33)
По результатам построим кривую разбега электродвигателя f t Общее время пуска электродвигателя определим по формуле: iN ti ti , i1 ti 0,01 0,02 0,02 0,03 0,04 0,04 0, 2 0,6 0,96 с. (34) ![]() Определим потери энергии при пуске электродвигателя: А 0,81P 1 н I2 t , (35) ![]() н п н 1 П* П где Pн , 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 0,50, 7 ); tП продолжительность пуска двигателя,с; IП* IП / IН кратность пускового тока АД по отношению к номинальному при 0 (таблица 1). Ап 0,81* 370 * 1 0, 61 ![]() 0, 611 0, 6 * 3,52 * 0,96 1595,13 Дж, ![]() 70 60 50 40 ![]() 30 20 10 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 t, мин Рисунок 8 - Кривая разбега электродвигателя Определим температуру электродвигателя в конце периода пуска по формуле: v Ап , ![]() (36) д окр кон с с* m где vкон превышение температуры двигателя д над температурой окружающей среды окр , ℃; ![]() 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 ℃, ![]() (37) ![]() 1, 48 Дж . ![]() ![]() 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. |