Расчет и построение механической характеристики электродвигателя
Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя
Мдв = f1(щ).
1. Номинальный режим
sн=(n0-nн) / n0,
где n0=(60 * f) / p;
p=(60 * f) / nн=60 * 50 /965=3,11;
ближайшее меньшее число р=3;
n0=60 * 50 /3=1000 об/мин,
щ0=0,105 * 1000=105 рад/с;
sн=(1000-965)/1000=0,035;
=0,105 * nн=0,105 * 965=101,325 рад/с;
Мвр=Рн / щн=22000:101,325=217,12 Н*м
2. Пусковой момент Мп =µп * Мн=1,2 * 217,12=260,54 Н*м;
sп=1, щ=0
3. Режим перегрузки Мк =µк * Мн=1,8 * 217,12=390,82 Н*м;
=0,123;
щк=щ0 * (1-s)=105 * (1-0,123)=92,1 рад/с
4. Вращающие моменты электродвигателя для скольжений от 0 до 0,4 рассчитаем на основании уточнённой формулы Клосса
;
Для s=0,1; щ= 105* (1-0,1)=94,5 рад/с;
=383,5 Н*м;
s=0,3; щ= 105 * (1-0,3)=73,5 рад/с; М=283,6 Н*м;
s=0,4; щ= 105 * (1-0,4)=63 рад/с; М=230,66 Н*м;
5. Минимальный момент Мм =µм * Мн=1,0 * 217,12=217,12 Н*м
s=0,8 ; щ=105 * (1-0,8)=21 рад/с
6. Режим идеального холостого хода.
s=0; n=n0=1000 об/мин; щ=щ0=105 рад/с, Мвр=0
|
параметры | Расчётные точки | |
s | 0 | sн=0,035 | 0,1 | sк=0,123 | 0,3 | 0,4 | 0,8 | 1,0 | |
щ, рад/с | щ0=105 | щн=101,325 | 94,5 | щк=92,1 | 73,5 | 63 | 21 | 0 | |
М(Uн), Н*м | 0 | Мн=217,12 | 383,5 | Мк =390,82 | 283,6 | 230,66 | Мм =217,12 | Мп =260,54 | |
М(U), Н*м | 0 | 122,13 | 215,8 | 219,84 | 159,5 | 129,7 | 122,13 | 146,55 | |
|
Рассчитать и построить на том же графике механическую характеристику рабочей машины, приведённую к угловой скорости вала электродвигателя Мс=f2 (щ).
Уравнение механической характеристики рабочей машины, приведённой к скорости вала двигателя, имеет вид:
,
где -передаточное число передачи от электродвигателя к рабочей машине.
=216,67 Н*м,
|
щ, рад/с | 0 | 21 | 63 | 73,5 | щк=92,1 | 94,5 | щн=101,325 | щ0=105 | |
Мс, Н*м | 216,67 | 216,67 | 216,67 | 216,67 | 216,67 | 216,67 | 216,67 | 216,67 | |
|
Определить продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой:
а) при номинальном режиме питания; б) при снижении питающего напряжения на ДU% от его номинального значения.
-момент инерции массы, кг•м2
Приведённый момент инерции системы “электродвигатель -рабочая машина” относительно вала электродвигателя:
Где k=1,2 -коэффициент, учитывающий момент инерции механической передачи от электродвигателя к рабочей машине; JДВ -момент инерции электродвигателя; Jм -момент инерции рабочей машины.
Используя построенные механические характеристики электродвигателя Мдв =f1 (щ) и рабочей машины Мс =f2 (щ), находим их разность -кривая избыточного (динамического) момента: Мизб = Мдв - Мс = f3 (щ). Эту кривую заменяют ступенчатой линией с участками, на которых избыточный момент постоянен и равен его средней величине Мизб i.
Продолжительность разгона электропривода на каждом участке скорости рассчитывают по выражению:
,
где Дщi -интервал скорости на i-м участке, 1/с; Mизб.i -средний избыточный момент i-м участке, принимаемый постоянным, Н*м.
Полная продолжительность пуска равна сумме частичных продолжительностей:
Вычисляем:
=0,4 кг•м2
=4 кг•м2
=0,9244 кг•м2
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
щнач, рад/с | 0 | 21 | 63 | 73,5 | щк=92,1 | 94,5 | щн=101,325 | щ0=105 | |
щкон, рад/с | 21 | 63 | 73,5 | щк=92,1 | 94,5 | щн=101,325 | щ0=105 | - | |
Дщ= щкон - щнач, рад/с | 21 | 42 | 10,5 | 18,6 | 2,4 | 6,825 | 3,675 | - | |
Мизб (Uн), Н*м | 22,16 | 7,22 | 40,46 | 120,54 | 170,49 | 83,64 | 0,45 | - | |
Мизб (U), Н*м | -82,3 | -90,8 | -72,07 | -27 | 1,15 | -47,7 | -92,5 | - | |
Дt (Uн), c | 0,876 | 5,3774 | 0,24 | 0,1426 | 0,013 | 0,0754 | 7,55 | - | |
Дt (U), c | | | | | | | | - | |
|
Для 1 участка:
Мизб=260,54 - 216,67= 43,87 Н*м
Мизб=217,12 - 216,67= 0,45 Н*м
Среднее значение Мизб.1 =(43,87+0,45) : 2=22,16 Н*м
=0,876 с
Для 2 участка:
Мизб=217,12 - 216,67= 0,45 Н*м
Мизб=230,66 - 216,67= 13,99 Н*м
Среднее значение Мизб.1 =(0,45+13,99) : 2=7,22 Н*м
=5,3774 с
И так далее для каждого участка определяем моменты, затем определяем продолжительность разгона.
Полная продолжительность пуска равна сумме частичных продолжительностей:
tп = 14,2744 c
Далее пересчитываем моменты при пониженном напряжении:
М (U) = М (Uн) • u2 ,
где -относительное значение питающего напряжения в долях от номинального.
u = 1 - 25 : 100= 0,75
М (U) = 217,12 • 0,752= 122,13 Н*м
Так как на dct[ участках Мизб (U)? 0, то при пуске с нагрузкой и при понижении питающего напряжения на ДU=25 % электропривод не запустится.
Рассчитать потери энергии в асинхронном двигателе при номинальном напряжении питания: а) с нагрузкой; б) без нагрузки
Потери энергии в джоулях (Дж) за время пуска электродвигателя:
где -кратность пускового тока асинхронного тока по отношению к номинальному при щ=0; .
Номинальные переменные потери мощности двигателя:
Где б -коэффициент, равный отношению постоянных потерь мощности двигателя к переменным; б =0,6.
Расчётная формула для определения потерь энергии в джоулях при пуске асинхронного двигателя:
Вычисляем:
=913919,5 Дж
Потери энергии в асинхронном двигателе в джоулях при пуске системы без нагрузки:
С учетом, что r1?r2:
=400000 Дж
Исходя из допустимого нагрева электродвигателя, рассчитать предельно допустимую частоту включений электропривода при номинальном напряжении для режимов пуска: а) с номинальной нагрузкой и ПВ=50 %; б) без нагрузки.
При работе асинхронного двигателя с нагрузкой, предельно допустимая частота его включений в течение одного часа, исходя из условия допустимого нагрева электродвигателя, рассчитывается по формуле:
,
где ДРн=Рн • (1 -зн ) / зн -номинальные потери мощности в электродвигателе, Вт;
в -коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи двигателя в отключенном состоянии и равный отношению теплоотдачи отключенного двигателя к теплоотдаче при его работе. Для самовентилируемых двигателей в0=0,25-0,55. Принимаем в0=0,5;
ПВ -продолжительность включения, %.
Вычисляем:
ДРн=22000 • (1 -0,895) / 0,895=2581 Вт
=2,5
Частоту включений без нагрузки без нагрузки определим по формуле:
,
ДР -мощность потерь при холостом ходе, ДР=0,025-0,1•Рн, принимаем ДР=0,05• Рн
=12
Список использованной литературы
1. Электропривод. Часть I и II. Основы электропривода: методические рекомендации по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы для студентов специальности 110302 “ Электрификация и автоматизация сельского хозяйства” заочной формы обучения / сост. А.С. Симоненко. -3-е изд. перераб. и доп. -Кострома: КГСХА, 2007. -38 с.
2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. -М: Энергоиздат, 1981. -576 с.
3. Москаленко В.В. Электрический привод. -М: Высшая школа, 1991. -429 с.