![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Проверка предварительно выбранного электродвигателя
2.1 На перегрузочную способность: Номинальный момент двигателя:
где ω 0 = 2π n0/60 – синхронная угловая скорость электродвигателя, рад/с. Критический момент:
Максимальный рабочий момент:
Проверка на перегрузочную способность:
где Δ U = 10 %, в расчётах Δ U = 0, 1. Если условие перегрузки (7) выполняется, то приступают к проверке на нагрев. Когда не выполняется, то необходимо выбрать новый электродвигатель исходя из перегрузочной способности:
Значения Мс.макс, ω 0, mК, Δ U берут из предыдущего расчёта. По новой величине расчётной мощности РРАСЧ выбирают электродвигатель ближайшей большей мощности и выписывают технические данные в таблицу 1. Этот двигатель проверяют на перегрузочную способность по изложенной выше методике, если двигатель переходят к проверке на нагрев.
2.2 Проверка на нагрев методом средних потерь. Температура нагрева двигателя не превышает допустимую величину при условии:
где Δ РНОМ = Р2НОМ (1-η НОМ)/ η НОМ, Δ РСР – номинальные и средние потери электродвигателя, Вт. Коэффициент тепловой перегрузки КТ определяется по формуле:
где Тн – постоянная времени нагрева проверяемого двигателя, мин;
где m – масса двигателя, кг; τ доп – предельно–допустимое превышение температуры нагрева обмоток двигателя, ◦ С. Для двигателей с высотой оси вращения 50…132 мм применяется класс В (τ доп=80◦ С), 160…355 мм – класс F (τ доп=100◦ С). Высота оси вращения указывается в типоразмере двигателя. Например, 4А 100 S4У3 имеет высоту оси 100 мм. Определим потери мощности двигателя на каждом периоде нагрузки:
Значение Рi берутся из нагрузочной диаграммы (Р1 – Р4). Коэффициент полезного действия η i при любой нагрузке определяется:
где хi показатель загрузки двигателя на i-ом интервале нагрузочной диаграммы.
Расчёт упрощается, если воспользоваться данными (приложение 3) и построить график изменения КПД и cos φ двигателя от нагрузки на валу (рис. 2). В этом случае по оси ординат откладывается показатель хi. Рис. 2. – График изменения КПД и cos φ двигателей серии 4А от нагрузки на валу
Величина средних потерь в двигателе за время работы:
Если выполняется условие (9), то при заданной нагрузке температура двигателя не превысит допустимую величину. Если же это условие не выполняется нужно выбрать двигатель на одну ступень выше и повторить проверку на нагрев.
2.3 Проверка на нагрев методом расчета температуры В расчётах температуры нагрева двигателя τ определяют не действительное её значение, а превышение над температурой окружающей среды. Значение температуры превышения τ в любой момент времени определяется по выражению:
где τ устi – установившееся значение температуры превышения на участке диаграммы, град. Установившееся значение температуры превышения на каждом интервале нагрузки:
Теплоотдача А, Вт/град:
Начальное значение температуры превышения принимается равным 0, а далее конечное значение температуры превышения на первом интервале равное начальному на втором и т.д. Расчет температуры превышения на первом участке (0…t1) через t1/2 и t1 минут:
На втором участке: τ 2нач= τ 1кон
На третьем и четвёртом участке расчёт производится аналогично. Кривая охлаждения двигателя:
где Т0 – постоянная времени охлаждения двигателя, мин; τ нач – начальная температура охлаждения двигателя после его отключения, принимается равной τ 4кон, ◦ С. Т0=2∙ Тн. Принимаем t= Т0, 2Т0, 3Т0, 4Т0, 5Т0. Результаты расчетов сводим в таблицу № 2 и 3. Таблица №2 – Данные расчетов нагрева двигателя
Таблица №3 – Данные расчетов охлаждения двигателя
По результатам расчета нагрева и охлаждения двигателя строим график рис. 3.
Рис. 3 – График изменения температуры электродвигателя
Анализирую график рис. 3, делаем вывод о превышении или не превышении электродвигателем допустимой величины температуры в процессе работы и, как правило, о прохождении двигателя по нагреву или нет.
2.4 Проверка выбранного двигателя на нагрев методом эквивалентных величин. 2.4.1 По паспортным данным двигателя строим нагрузочную диаграмму при пуске. По заданию пуск осуществляют с постоянным моментом сопротивления, равным 0, 3МН. Момент инерции рабочей машины равен 2Jд. Каждая точка механической характеристики имеет две координаты: угловая скорость ω и момент, развиваемый электродвигателем, М. Точка 1: координаты - ω о, М0=0.
где ω о – угловая синхронная скорость, рад/с; n0 – синхронная скорость, об/мин (таблица №1). Точка 2: координаты – ω Н, МН.
где ω Н – угловая номинальная скорость, рад/с; SН = (n0 – n)/n0 – номинальное скольжение; МН – номинальный момент, Н∙ м; РН – номинальная мощность двигателя, Вт (таблица №1). Точка 3: координаты – ω К, МК.
где ω К – угловая скорость, соответствующая критическому моменту, рад/с; SК - критическое скольжение (таблица №1); МК – критический момент, Н∙ м; mК – кратность критического момента (таблица №1). Точка 4: координаты – ω М, ММ.
где ω М - угловая скорость, соответствующая минимальному моменту, рад/с; SМ – минимальное скольжение, SМ =0, 85…0, 87; ММ – минимальный момент, Н∙ м; mМ – кратность минимального момента (таблица №1). Точка 5: координаты – ω П=0, МП.
где МП – пусковой момент, Н∙ м; mП – кратность пускового момента (таблица №1).
Электромеханическая характеристика. Точка 1: имеет координаты – ω 0, I0.
где Iо – ток на холостом ходу, А; IН – номинальный ток, А; UН = 380 – номинальное напряжение, В; η Н – КПД при номинальной скорости (таблица №1); cosφ Н – коэффициент мощности при номинальной скорости (таблица №1). Значение скоростей ω 0, ω Н, ω К берём из предыдущих расчётов механической характеристики электродвигателя по пяти точкам. Точка 2: имеет координаты – ω Н, IН (формула 33). Точка 3: имеет координаты – ω К, IК.
где IП – пусковой ток, А; IК –ток при критическом моменте, А; iП – кратность пускового тока (таблица №1). Точка 4: имеет координаты – ω П=0, IП (формула 36). По этим данным во втором квадранте системы координат, необходимо построить механическую М(ω), электромеханическую I(ω) характеристики электродвигателя и механическую характеристику рабочей машины МC(ω) и определить установившуюся скорость ω у (точку пересечения механических характеристик электродвигателя и рабочей машины) (рис. 4). Отрезок оси от 0 до ω у, необходимо разделить на 6 отрезков 0-1; 1-2; 2-3 и т.д. Через точки 1, 2, 3 и т.д. проводим прямые, параллельные оси моментов и времени. Для каждой скорости ω 1, ω 2, ω 3 … по графикам МД(ω) определить значения моментов двигателя МП, M11, М12... и внести их в таблицу 4. Рассчитать динамический момент системы МДИНi = МДi - МС для каждого i значения скорости. Допустим для ω 2: М42 = М12 - МС = М12 – 0, 3МН. По данным расчетов построить график МДИНi(ω). Операция определения МДИН часто выполняется графическим способом. Так, на рисунке для каждого значения скорости, допустим ω 3 замеряется отрезок 3-13, равный моменту двигателя М13 из него вычитается отрезок 3-23 момента МC. Динамический момент на скорости ω 3 равен М43. Отрезки 3-23 и 43-13 равны.
Таблица №4 – Результаты расчетов нагрузочных диаграмм при пуске двигателя и рабочей машины
Рис. 4 – Графоаналитический метод построения нагрузочных диаграмм
Обратите внимание. При определении динамического момента очень часто в расчеты могут не попасть MМ и МK, поэтому необходимо специально проверить и достроить динамические моменты при ω K и ω М графическим способом. Меняющийся динамический момент системы на каждом участке скорости заменяем постоянным - средним. Например, на участке 4-5 переменный динамически момент между точками 44 и 45 заменяем постоянным МДИН.СР4. Правило замены - косоугольная трапеция, образованная точками 4-44-45-5 заменяется равной ей по площади прямоугольной. Обычно площади этих четырехугольников не определяют, а сравнивают между собой площади отсекаемых треугольников или других сложных фигур (заштрихованных в данном случае). Если рассматриваемый участок близок к прямой линии, как например 42-43, то МДИН.СР = 0, 5(М43+ М42). Результаты расчетов заносим в таблицу. Некоторые пояснения к этой таблице. Значения приращения скорости во второй строке определяется как разность между двумя соседними участками скорости ω i и ω i-1. Например, если i = 2, то ∆ ω 2 =ω 2 - ω 1. Время изменения скорости двигателя на Δ ω:
Суммарный момент инерции JΣ = JДВ + JРМ = JДВ + 2 JДВ = 3 JДВ. Суммарное время разгона электродвигателя определяем по формуле:
2.4.2 Эквивалентный ток за время пуска:
IСР – среднее значение тока двигателя на интервалах времени Δ t1…Δ t6. 2.4.3 Нагрузочная диаграмма двигателя за время работы. Ток двигателя по интервалам:
Величины η и cosφ определяем из пункта 2.2. С учетом полученных результатов строим нагрузочную диаграмму (рис. 5). Эквивалентный ток двигателя за время работы:
Рис. 5 – Нагрузочная диаграмма электродвигателя
Коэффициент механической перегрузки:
Проверяем на нагрев:
Если условие (43) выполняется, то расчёт выполнен верно. В противном случае мощность двигателя увеличивается на ступень и расчёт повторяется.
|