Розрахунок та вибір електроприводів

РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

Електропривод повинен максимально задовольняти потреби машин, якісно забезпечувати технологічний процес при розрахунковій продуктивності машини і високій економічній ефективності.

Електродвигун вибирають за напругою живлення, частотою струму, потужністю, частотою обертання. Крім того необхідно врахувати кліматичне, конструктивне виконання і ступінь захисту.

Розрахунок і вибір електродвигуна проведемо на прикладі роздавача кормів (для транспортера), який знаходиться в свинарнику.

Продуктивність кормороздавача визначається за формулою:

Q = Ka·ψ·γ·B·H·υ, (4.1)

де Ка - коефіцієнт, що враховує заповнення скребків залежно від кута нахилу транспортера;

α, град., до горизонту, Ка =1-0,0175α;

ψ - коефіцієнт заповнення (ψ = 0,6.. .0,8), приймаємо ψ =0,6;

γ - об'ємна маса транспортованого матеріалу, у= 1000 кг/м ;

В - ширина скребків, В = 0,24 м;

Н - висота скребків, Н= 0,054 м;

υ -швидкість руху скребків, υ = 0,25 м/с.

Оскільки кут нахилу транспортера а = 0, то Ка= 1.

Q = 1 · 0,6 · 1000 · 0,24 · 0,054 · 0,25 = 1,9 кг/с.

Споживана потужність скребкового транспортера Р дорівнює:

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru кВт. (4.2)

де Н- висота підйому продукту, Н= 0 м;

fс- коефіцієнт опору руху, fс= 3;

L- довжина транспортера, L= 96 м;

а - кут нахилу транспортера до горизонту, град.;

ηП- к.к.д. передачі, ηП =0,72.

Оскільки а = 0, то Cos 0 = 1.

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru кВт.

Вибираємо електродвигун АИР112МА6У2 [6]. Технічні дані вибраного електродвигуна:

- номінальна потужність - 3 кВт;

- номінальна частота обертання - 950 об./хв.;

- номінальна сила струму - 7,1 А;

- коефіцієнт корисної дії -81%;

- коефіцієнт потужності - 0,76;

- кратність пускового струму - 6;

- момент інерції ротора - 0,016 кг-м2 ;

-

- Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru

Будуємо механічну характеристику робочої машини. Рівняння механічної характеристики має вигляд:

Мс = Мо + (Мсн - Мсо ) · (ω/ωн )х,(4.3)

де Мс- момент опору робочої машини, Н· м;

Мсо- початковий момент опору робочої машини, Н· м;

Мсн- момент опору робочої машини при номінальній швидкості, Н·м;

ω - поточне значення кутової швидкості приводного вала, 1/с;

ω н- номінальна кутова швидкість приводного вала, 1/с;

X- показник степеня, який характеризує зміну моменту опору при змінній швидкості.

Для транспортера показник степеня дорівнює нулю. Якщо Х = 0, то рівняння механічної характеристики приймає вигляд:

МСС 0 (4.4)

Момент опору робочої машини при номінальній швидкості дорівнює:

Мсн = 9550 · Рн /пн , (4.5)

де Рн - номінальна потужність електродвигуна, кВт;

пн- номінальна частота обертання електродвигуна, об./хв..

Мсн= 9550 · 3 / 950 = 30,2 Н· м.

Графік механічної характеристики робочої машини буде мати вигляд прямої.

Номінальна кутова швидкість двигуна дорівнює:

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru 1/с (4.6)

Синхронна кутова швидкість при синхронній частоті обертання електродвигуна п0 =1000 об./хв. дорівнює:

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru 1/с.

Побудову механічної характеристики двигуна проведемо за п'ятьма характерними точками.

1) s = 0, М = 0 - ідеально холостий хід.

2) s = sH, М = МН = 30,2 Н· м - номінальний режим.

Номінальне ковзання sH можна визначити за рівнянням:

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru (4.8)

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru

3) s = sK, М = Мк - режим максимального навантаження.

Критичне ковзання sK можемо визначити за рівнянням:

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru (4.9)

де Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru .

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru

Критичний момент двигуна МК дорівнює:

МК = μМАХ МН Н· м. (4.10)

МК = 2,2· 30,2 = 66,44 Н· м.

4) SMIH = 0,8, М= МMIH - режим мінімального навантаження.

Мінімальний момент двигуна МMIH дорівнює:

МMIHMIHМН Н· м. (4.11)

МMIH =1,6· 30,2 = 48,32 Н· м.

5) Sn = 1, М = МПУСК - режим пуску двигуна. Пусковий момент двигуна МПУСК дорівнює:

МПУСКПУСК МН Н· м. (4.12)

МПУСК=2· 30,2 = 60,4 Н· м

Будуємо механічну характеристику двигуна з урахуванням відхилення напруги в мережі на ± 5% від номінальної.

1) М' = 0.

2) М'н = 0,952 Мн, М'н = 0,952 · 30,2 = 27,3 Н· м.

3) М'к =0,952МК, М'к = 0,952· 66,44 = 59,9 Н· м.

4) М'MIH = 0,952 МMIH, М'MIH = 0,952 · 48,32 = 43,64 Н· м.

5) М'ПУСК = 0,952 МПУСК. М'ПУСК = 0,952 · 60,4 = 54,5 Н· м.

Будуємо механічну характеристику електродвигуна з урахуванням відхилення моменту.

1) М" = 0.

2) М"Н=М'Н, М"Н =27,3 Н· м.

3) М"к = 0,9 М'к, М"к = 0,9 · 59,9 = 53,91 Н· м.

4) М" MIH = 0,8 М'MIH, М" MIH = 0,8 · 43,6 = 34,88 Н· м.

5) М" ПУСК = 0,85М'ПУСК, М"ПУСК = 0,85 · 54,5 = 46,34 Н· м.

Зробимо розрахунок кутових швидкостей при різних режимах роботи за рівнянням:

ω=ω0 (1-s), 1/с. (4.13)

Розрахунок занесемо в табл. 4.1.

Таблиця 4.1 Розрахунок кутових швидкостей

S 0,05 0,46 0,8 1,0
ω, 1/с 104,7 99,5 56,5 20,9

Механічні характеристики приведені на рис. 4.1.

Проведемо розрахунок часу пуску електродвигуна. Для цього на рис. 4.1 будуємо криву динамічного моменту

ω =f(МДИН),

деМДИН=М"ДBС .

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru

Рис. 4.1 Механічні характеристики двигуна

Так при пуску динамічний момент має змінне значення, для розрахунку часу пуску беремо найбільший приріст швидкості на протязі якого надлишковий момент змінюється мало і дорівнює середньому значенню за час необхідний для приросту швидкості на ∆ω.

Тривалість розгону на кожній ділянці ∆ti , дорівнює:

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru (4.14)

де J3B - зведений момент інерції робочої машини, кг·м2 ;

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru - приріст швидкості на і ділянці, 1/с;

МДИН.і - середнє значення динамічного моменту для приросту швидкості на Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru , Н·м.

Зведений момент інерції привода транспортера дорівнює:

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru . (4.15)

де JДВ- момент інерції ротора двигуна, кг-м2;

JPM- момент інерції робочої машини,

JPM =0,1 кг-м ;

і- передаточне число, і=48,57.

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru кг-м2

Тривалість розгону двигуна tP дорівнює:

Розрахунок та вибір електроприводів - student2.ru , с (4.16)

Результати розрахунків заносимо в табл. 4.2.

Таблиця 4.2 Розрахунок часу розгону двигуна

Розрахункові величини Номер ділянки р ділянки
ω ПОЧ 1/С
ω КІН 1/с
∆ω = ∆ω КІН - ∆ω поч
МДИН , кг-м2 4,5 9,5 17,5
∆ti, с 0,018 0,04 0,044 0,021 0,01 0,008 0,009 0,011 0,017 0,035

Згідно з розрахунків час розгону двигуна рівний:

tP = 0,018+ 0,04 + 0,044 +0,021+ 0,01+ 0,008 +0,009 + 0,011 + 0,017 +0,035 = 0,22 с.

Перевіримо вибраний електродвигун за тепловим режимом під час пуску.

Перевірка проводиться за умовою:

τдоп ≥ τпуск , °С (4.17)

де τдоп - допустима температура по нагріву, °С;

τпуск - температура двигуна при пуску, °С.

Допустиму температуру τдоп визначаємо за рівнянням:

τдоп = θІЗ + θОХ .СЕР °С, (4.18)

де θ/3 - допустима температура ізоляції, θ/3=130 °С;

θОХСЕР - температура охолоджуючого середовища, θОХСЕР=40°С.

τдоп =130 - 40 = 90 °С,

Температуру двигуна під час пуску визначаємо за рівнянням:

τпуск = υt tP ; (4.19)

τпуск =12,9 · 0,22 = 2,84 °С;

90 °С > 2,84 °С,

де υt - швидкість нагрівання для даного електродвигуна, υt =12,9 °С/с.

Вибір інших електродвигунів аналогічний.

Наши рекомендации