Практическая работа 8. Практическая работа №8. Расчёт мощности и выбор электродвигателя

• Название: Расчёт мощности и выбор электродвигателя
• Анкор: Практическая работа 8
• Дата: 03.05.2023
• Размер: 86.54 Kb.
• Имя файла: Практическая работа №8.docx
• Тип: Практическая работа; #1104865

Практическая работа №8

Тема: Расчёт мощности и выбор электродвигателя

Цель работы: 1. Приобретение навыков определения мощности асинхронных

двигателей для различных режимов работы электропривода.

2.Произвести проверку выбранного электродвигателя по

условиям нагрева и перегрузочной способности.
Общие теоретические положения.

Выбор двигателя для приведения в движение какого-либо механизма связан с обеспечением ряда требований, основными из которых являются следующие: номинальное напряжение двигателя должно соответствовать напряжению сети; развиваемый момент должен обеспечить динамические и статические режимы без допускаемого превышения температуры; перегрузочная способность двигателя должна обеспечивать работу электропривода при кратковременных пиковых нагрузок; регулирование скорости должно отвечать требованиям технологического процесса и др. Наиболее важным требованием является недопустимость перегревания двигателя.

Нагревание двигателя обусловлено потерями энергии в металле проводников силовой цепи, s стали магнитной системы, в подшипниках, а также потерями на вентиляцию и добавочные потери.

Нагревание электрической машины ограничено допустимой температурой изоляционных материалов, которая, в свою очередь, устанавливается из необходимого срока службы изоляции примерно десять лет. По допустимой температуре изоляционные материалы машин длятся на шесть классов:
А-105° С

Е -120° С

В -130°

F'- 155°

Н - 180°

С -> 180°С
Максимальная рабочая температура частей двигателя, обеспечивающая достаточный срок службы, определяется не только внутренними тепловыделениями, но и температурой окружающей среды. При тепловом расчете двигателей температура окружающей среды принимается равной 40°С.

Одновременно с нагреванием происходит и охлаждение двигателя. Как только двигатель запустили и загрузили, началось интенсивное выделение теплоты. Охлаждение его пока незначительно, так как мала разность температур между двигателем и окружающей средой т.к. невысок перегрев. По мере нагревания увеличивается отдача теплоты в окружающую среду и в конце .концов наступает равновесие, когда количество выделяемой теплоты в результате потерь становится равным количеству теплоты, уходящей в окружающее пространство. Таким образом, постепенно прекращается повышение температуры двигателя, она :становится установившейся.

Чем ниже КПД и больше нагрузка, тем больше тепловой поток. Теплоотдача зависит от вентиляции и площади охлаждения двигателя. Чем лучше вентиляция, тем больше теплоотдача и меньше постоянная времени нагрева Т„ = с/л. Теплоемкость (С) зависит от удельной теплоёмкости и массы материалов, входящих в конструкцию двигателя.

Условия нагревания различных частей двигателя различны. Обмотки нагреваются быстрее, чем сталь, так как электрические потери сосредоточены в меньшем объеме, а сталь-нагревается и от собственных магнитных потреь и от обмоток.

Нагрев частей двигателя зависит от нагрузки. В процессе работы двигателя статическая нагрузка его изменяется при изменении технологических параметров рабочей машины. Для учета разнообразных условий, изменяющих статическую нагрузку двигателей, рассчитывают и строят нагрузочные диаграммы, представляющие собой изменение во времени значений ,

мощности ил л момента.

Диаграммы используются для оценки перегрузочной способности ЭП и сопоставления ее с допустимой нагрузкой для данного типа двигателя, а также для проверки мощности

двигателя по нагреву.

Диаграммы учитывают, не только статические, но и динамические нагрузки. Динамические оцениваются инерционными моментами, которые развиваются электроприводом для обеспечения соответствующих угловых ускорений, обуславливающих заданную производительность механизмов.

Для каждой рабочей машины характерна своя нагрузочная диаграмма, которая определяется условиями ее работы. Нагрузочные диаграммы обуславливают различные режим л работы электроприводов.

Различают восемь режимов работы ЭП (SI + S8). Наиболее распространенными являются три режима: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Режим считается продолжительным, если его длительность такова, что все части двигателя за время работы успевают нагреться до установившейся температуры. При этом нагрузка может быть равномерной и неравномерной. При колебаниях нагрузки температура

изменяется.

Режим считается кратковременным, если за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры-, а за время паузы успевает остыть до температуры окружающей среды.

Режим работы называют повторно-кратковременным, если двигатель часто включается и выключается, что за время работы не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды.
Программа работы

1.Внимательно изучите данные методические указания.

2.Зашсать в отчет тему, цель, исходные данные.

3.Построить нагрузочную диаграмму.

4.Методом эквивалентных величин определить мощность двигателя для предлагаемого режима работы.

5. По каталогу выбрать тип двигателя и записать технические характеристики.

6. Проверить выбранный двигатель на перегрузочную способность.

7. Проверить расчет методом средних потерь.

8. Сделать вывод о проделанной работе.

9. При подготовке к защите воспользуйтесь контрольными вопросами.

10.Подготовить отчет установленного образца.
Порядок выполнения работы

1. В соответствии с исходными данными строим нагрузочную диаграмму Р=f(t).




2. Эквивалентная мощность, кВт.

где Р₁, Р₂, ... Р_n - мощность электродвигателя на соответствующем участке работы,

кВт;

t₁, t₂, ... t_n, - время, в течении которого работает двигатель с соответствующей

нагрузкой на каждом участке, с.

3. Для продолжительного режима работы мощность электродвигателя выбрать по справочной литературе по условию:


Технические характеристики занести в таблицу 1.
Таблица 2 - Технические характеристики двигателя.

Тип	Рн, кВт	nн, об/мин	ηн, %	Uн,В	cos φ	Mкр	Мпуск	ki	Класс изоляции

4. Для повторно-кратковременного режима.
Продолжительность включения, %.



где t_р - время работы электропривода, с;

t_п - время паузы.
Пересчитать мощность электропривода на стандартную продолжительность включения

где ПВ_ст - стандартная продолжительность включения, %
ПВ_ст= 15; 25; 40; 60 %.
По справочной литературе выбрать тип электродвигателя по условию:


Технические характеристики занести в таблицу 2.
Независимо от режима работы определить частоту вращения при наибольшей нагрузке.


где n_i - частота вращения при наибольшей нагрузке, об/мин.

п₁ - частота вращения поля статора;

n_ном - номинальная частота вращения, об/мин;

Р - мощность двигателя при наибольшей нагрузке, Вт.
Номинальный момент, Нм.

где Р_ном - номинальная мощность двигателя, Вт
Наибольший момент, Нм.

где М - момент двигателя при наибольшей нагрузке двигателя, Н*м.
Сравнить перегрузку и перегрузочную способность двигателя:

где М_мах - максимальный момент двигателя, Нм.


Если условие выполняется, то выбранный двигатель подходит для работы.




В противном случае выбрать двигатель на ступень выше и повторить проверку
Проверить расчет методом средних потерь
Средняя мощность, Вт.


По каталогу выбрать тип двигателя по условию:

Технические характеристики занести в таблицу 2.
Номинальные потери двигателя, кВт

где Р_ном - номинальная мощность двигателя, кВт;

η_н - номинальный коэффициент полезного действия.
Потери каждого участка, кВт

где λ - коэффициент, характеризующий отношение между постоянными и переменными

потерями.
λ = 1- 1,5-для ДПТНВ;

λ = 0,5 - 0,7 - для АД и КЗР общего назначения;

λ =0,,5 - 0,9 - для крановых двигателей постоянного тока;

λ = 0,4 -0,5 - для крановых двигателей с КЗР;

λ = 0,45 – 0,6 - для крановых двигателей с ФР малой и средней мощности;

λ = 0,9 – 1 - то же для двигателей большой мощности
Результаты расчетов занести в таблицу 3.
Таблица 3 - Результаты расчетов.

Р, кВт
t, сек
ΔРi, кВт

Средние потери, кВт


Сравнить средние потери с номинальными:


Если номинальные потери превышают средние потери не более чем на 10+15 %, то выбранный двигатель по каталогу подходит для работы, в противном случае выбирают двигатель на ступень выше.




Определить коэффициент перегрузки:

Привести логическое обоснование полученных результатов.

Пересчитать допустимую нагрузку при пониженной температуре окружающей среды.

Построить график зависимости А Р = f (Р) (см. рис. 1 а).

Построить график зависимости Т_ок-_Р = f (А Р) (см. рис. 1 б)

•Провести прямую Т_окр = f (A P) через две точки:

а ) Т_окр = 40⁰С; ΔР = 0;

б ) Т_0Кр — классу изоляции двигателя; Δ Р_ном)

•Провести линию вг, параллельную аг, через точку:

а) Т'окр = Т данное; ΔР = 0 ,

абсцисса точки г: (Т_окр = классу изоляции двигателя)

•Спроектировать точку г на кривую ΔР = f (Р), а затем полученную точку д - на
горизонтальную ось. Получить допустимую мощность Р_доп

Провести логическое технически. грамотное обоснование полученного результата.

Определить коэффициент допустимой перегрузки двигателя

Сделать вывод о проделанной работе
Контрольные вопросы.
1.Перечислите условия выбора электродвигателя.

2.Что называется нагрузочной диаграммой электропривода?

3.Перечислите номинальные режимы работы электродвигателей?

4.Навертите графики нагрузки электродвигателей в различных режимах работы.

5.В какой последовательности производится выбор электродвигателя?

6.В чём сущность проверки двигателя по нагреву?

7.Как производится проверка электродвигателя по перегрузочной способности?

8.В чем сущность эквивалентных величин?

9.В чём сущность метода средних потерь?

10. Какими особенностями обладают электродвигатели, работающие в повторно - кратковременном режиме.
Таблица 1- Исходные данные ДПТ НВ

Вариант	t1, С	t2, С	t3, С	t4, С	t5, С	Р1, кВт	Р2, кВт	Р3, кВт	Р4, кВт	Р5, кВт	Синхронная частота вращения	Токр, С
1	20	10	50	20	15	26	10	0	13,5	8	1500	20
2	18	30	10	20	23,5	8	5	0	25	10	1000	20
3	60	100	10	45	30	8	4	15	10	25	1500	25
4	30	15	60	60	10	25	10	0	18	30	1500	25
5	50	20	40	50	45	0	4	8	0	5	1000	25
6	15	25	29	35	30	15	4	30	15	10	1500	25
7	10	75	60	50	10	30	5	0	15	25	1500	30
8	7	3	15	4	12	6	20	3	15	30	1500	30
9	1	1,5	2,5	1,5	1,5	8	6	0	4	3,5	1000	30
10	1,5	4	2,5	3,5	3	20	10	6	8	8	1000	20
11	20	10	50	10	1,5	20	10	6	8	8	1000	20
12	18	30	10	20	23,5	8	6	0	4	3,5	1000	20
13	60	100	10	45	3,0	8	4	15	10	25	1500	35
14	30	15	60	60	10	6	20	13	15	30	1500	35
15	30	20	40	50	45	30	5	0	15	25	1500	25
16	15	25	10	35	30	8	6	0	4	3,5	1000	25
17	10	75	60	50	10	15	4	30	15	10	1500	20
18	7	3	15	4	20	0	4	8	0	5	1000	20
19	1	1,5	2,5	1,5	1,5	10	10	0	18	30	1000	20
20	1	4	2,5	3,5	3	8	4	15	10	20	1000	30
21	20	10	50	10	15	8	6	0	4	3,5	1000	30
22	18	30	10	20	23,5	20	10	6	8	8	1000	30
23	60	100	10	45	30	26	20	13	15	30	1500	20
24	30	15	60	60	10	30	5	0	15	25	1500	20
25	50	20	40	50	45	15	4	30	15	10	1500	20
26	15	25	10	35	30	0	4	8	0	5	1000	25
27	20	75	60	50	10	30	5	0	15	25	1000	25
28	7	3	15	4	2	25	10	0	13,5	8	1000	25
29	1	1,5	2,5	1,5	1,5	8	5	0	25	10	1000	25
30	1	4	2,5	3,5	3	0	4	8	0	50	1000	20
31	30	45	30	15	20	8	5	0	25	10	1000	20
32	10	15	20	40	40	20	10	6	8	8	1500	20
33	20	10	10	20	30	8	5	0	25	10	1500	20
34	50	10	15	20	35	8	4	15	10	25	1500	20
35	20	10	1520	15	20	30	5	0	15	25	1500	20