Расчетная часть

2. Расчетная часть

Исходные данные

Номинальная частота вращения рабочего механизма, с-1
Номинальный момент рабочей машины,
Коэффициент полезного действия передачи, %
Маховой момент рабочей машины,
Передаточное число от ЭД к рабочей машине
Показатель, характеризующий изменение статического момента в зависимости от времени

 

Задание 1. Для системы электродвигатель – рабочая машина подобрать электродвигатель, рассчитать и графически изобразить:

-  механическую характеристику рабочей машины ;

-  приведенный момент сопротивления рабочей машины ;

-  механическую характеристику электродвигателя ;

Решение.

Определяем номинальную мощность для привода машины:

Номинальная мощность электродвигателя:

Номинальная угловая скорость вращения ротора:

Номинальная частота вращения двигателя:

Выбираем электродвигатель серии: 4A180S4У3

Паспортные данные электродвигателя:

– Синхронная частота вращения поля статора

– Номинальная частота вращения

– Номинальная мощность двигателя

– КПД двигателя %

– Коэффициент мощности двигателя

– Кратность максимального момента

– Кратность минимального момента

– Кратность пускового момента

– Момент инерции ротора двигателя кгм²

Рассчитываем механическую характеристику рабочей машины  по формуле:

	0	10,24	20,48	25,6	30,72	35,84	40,96	46,08	51,2
	255	255	255	255	255	255	255	255	255

Рассчитываем приведенный момент сопротивления рабочей машины  по формуле:

Расчетные данные сводим в таблицу 1.2.

	0	10,24	20,48	25,6	30,72	35,84	40,96	46,08	51,2
	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59

Для построения механической характеристики электродвигателя проведем расчеты по формуле Клосса:

- текущее скольжение;

- синхронная угловая скорость;

 – текущая угловая скорость.

 – номинальное скольжение,

 – критическое скольжение,

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.3.

В эту же таблицу сводим приведенный момент сопротивления рабочей машины  и определяем динамический момент системы .

Таблица 1.3

	1	0,93	0,87	0,84	0,8	0,77	0,12	0,019	0
	200,49	207,71	214,3	217,75	222,52	226,23	328,9	227,7	0
	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59	96,59
	103,9	111,12	117,71	121,16	125,93	129,64	232,3	131,2	-96,6

Строим механические характеристики  и .

Задание 2. Определить время разбега системы до номинальной скорости вращения t_p и построить кривую разбега.

Решение.

Время разбега системы определяем на основе уравнения движения электропривода:

, .

- динамический момент системы, ;

-приведенный момент инерции движущихся частей системы, .

Время разбега системы определим графоаналитическим способом. Для этого на рис. 1.2., строим график . Разбиваем кривую динамического момента  на ряд участков, в которых приращение времени разбега на каждом из участков определяется выражением:

,

где: ;

, принимаем

При расчетах значение выбирается средним на участках .

Общее время разбега будет определятся как сумма приращений на всех участках:

Разбиваем динамическую характеристику на 5 участков (рис. 1.2.). Результаты вычислений сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

№ уч-ка	1	2	3	4	5
	31,4	31,4	31,4	43,96	15,857
	115	140	170	209	181
	0,026	0,021	0,017	0,020	0,008
	0,026	0,047	0,064	0,084	0,092

Строим кривую разбега .

Общее время разбега системы равно с.

Задание 3. Определить:

-  время торможения системы при отключенном двигателе от сети от номинальной скорости до полного останова под нагрузкой ;

-  время разбега двигателя па холостом ходу ;

-  время торможения двигателя отключенного от сета на холостом ходу;

-  время торможения противовключением

Решение.

Время торможения системы при отключенном двигателе от сети от номинальной скорости до полного останова под нагрузкой :

Время разбега двигателя на холостом ходу :

Время торможения двигателя отключенного от сети на холостом ходу:

Время торможения противовключением :

Задание 4. Определить потери энергии:

-  в цепи ротора при пуске под нагрузкой ;

-  в цепи ротора электродвигателя при пуске без нагрузки ;

-  в цепи ротора при торможении под нагрузкой

-  в цепи ротора электродвигателя при динамическом торможении ;

-  в цепи ротора электродвигателя при торможении противовключением

Решение.

Потери энергии в цепи ротор а электродвигателя при пуске без нагрузки :

Потери энергии в цепи ротора при пуске под нагрузкой :

Потери энергии в цепи ротора при торможении под нагрузкой :

Потери энергии в цепи ротора при динамическом торможении :

Потери энергии в цепи ротора при торможении противовключением :

Задание 5. Определить:

-  КПД двигателя при нагрузках составляющих 0,5; 0,75; 1,0 и 1,25 номинальной;

-  потери мощности в Вт при нагрузках составляющих 0,5; 0,75; 1,0 и 1,25 номинальной;

Решение.

Для определения КПД двигателя при различных нагрузках используем соотношение:

-для асинхронных двигателей (0,5…0,7), принимаем

Потери мощности при различных нагрузках определяем по формуле:

Потери мощности на холостом ходу:

Задание 6. Произвести выбор мощности электродвигателя для режима работы  методом средних потерь на основании нагрузочной диаграммы:

Параметры	периоды
	1	2	3	4
Нагрузка на валу ЭД по периодам , кВт
Продолжительность работы по периодам,  мин	20	40	30	50

 

Решение:

Для выбора мощности ЭД для режима работы  методом средних потерь рассчитаем значение средней мощности по формуле:

Выбор мощности ЭД проведем из условия:

Выбираем ЭД:

Находим КПД для каждой нагрузки из нагрузочной диаграммы по формуле:

-для асинхронных двигателей (0,5…0,7), принимаем

Определяем потери мощности для каждого участка:

Определяем среднее значение потерь:

Определяем эквивалентную мощность:

Проведем проверку двигателя на выполнение условий: