Расчет и построение механической характеристики электродвигателя

СОДЕРЖАНИЕ: Механическая характеристика рабочей машины, приведённой к угловой скорости вала электродвигателя. Передаточное число передачи электродвигателя к рабочей машине. Продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой. Потери энергии в асинхронном двигателе.

Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя

Мдв = f1 ().

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,

0 =0,105 • 1000=105 рад/с;

sн =(1000–965)/1000=0,035;

=0,105 • nн =0,105 • 965=101,325 рад/с;

Мвр =Рн / н =22000:101,325=217,12 Н•м

2. Пусковой момент Мп =µп • Мн =1,2 • 217,12=260,54 Н•м;

sп =1, =0

3. Режим перегрузки Мк =µк • Мн =1,8 • 217,12=390,82 Н•м;

=0,123;

к =0 • (1–s)=105 • (1–0,123)=92,1рад/с


4. Вращающие моменты электродвигателя для скольжений от 0 до 0,4 рассчитаем на основании уточнённой формулы Клосса

;

Для s=0,1; = 105• (1–0,1)=94,5 рад/с;

=383,5 Н•м;

s=0,3; = 105 • (1–0,3)=73,5 рад/с; М=283,6 Н•м;

s=0,4; = 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 ; =105 • (1–0,8)=21 рад/с

6. Режим идеального холостого хода.

s=0; n=n0 =1000 об/мин; =0 =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
, рад/с 0 =105 н =101,325 94,5 к =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 ().

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,

, рад/с 0 21 63 73,5 к=92,1 94,5 н=101,325 0=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 U% от его номинального значения.

–момент инерции массы, кгм2

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 () и рабочей машины Мс =f2 (), находим их разность –кривая избыточного (динамического) момента: Мизб = Мдв – Мс = f3 (). 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 i –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 кгм2

=4 кгм2

=0,9244 кгм2

1 2 3 4 5 6 7 8
нач, рад/с 0 21 63 73,5 к=92,1 94,5 н=101,325 0=105
кон, рад/с 21 63 73,5 к=92,1 94,5 н=101,325 0=105 –
= кон – нач, 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 –
t (Uн), c 0,876 5,3774 0,24 0,1426 0,013 0,0754 7,55 –
t (U), c –

Для 1 участка:

Мизб =260,54 – 216,67= 43,87Н•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 U=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 =0; .

Номинальные переменные потери мощности двигателя:

Где –коэффициент, равный отношению постоянных потерь мощности двигателя к переменным; =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 Рн =Рн (1 –н ) / н –номинальные потери мощности в электродвигателе, Вт;

–коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи двигателя в отключенном состоянии и равный отношению теплоотдачи отключенного двигателя к теплоотдаче при его работе. Для самовентилируемых двигателей 0 =0,25–0,55. Принимаем 0 =0,5;

ПВ –продолжительность включения, %.

Вычисляем:

Рн =22000 (1 –0,895) / 0,895=2581 Вт

=2,5

Частоту включений без нагрузки без нагрузки определим по формуле:

,

Р –мощность потерь при холостом ходе, Р=0,025-0,1Рн , принимаем Р=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.

Скачать архив с текстом документа