ВВЕДЕНИЕ. 1. Конституция Российской Федерации (принята всенародным голосованием 12.12.1993, с учетом поправок

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………..4

Данные по варианту…………………………………………………….5

1.1 Рассчитать и построить механическую

характеристику электродвигателя по пяти точкам…………………….7

1.2 Расчет механической характеристики по формуле Клосса………..8

1.3 Расчет электромеханической характеристики……………………...8

1.4 Расчет механической характеристики при понижении

напряжения на 25%............................................................................9

2. Расчет механической характеристики рабочей машины…………..10

3. Построение пусковой нагрузочной диаграммы…………………….11

4. Расчет потерь энергии при пуске и реверсе электродвигателя……15

Литература……………………………………………………………….16

 

ВВЕДЕНИЕ

Преобладающее количество рабочих машин, применяемых в народном хозяйстве, имеют электрический привод различного типа, конструкции и режима работы с простейшими и полностью автоматизированными схемами управления. Электропривод является основным потребителем электрической энергии, поэтому от правильности его выбора зависят экономичность и надежность работы производственных машины.

 

Данные по варианту

 

Таблица №1 – Технические данные рабочей машины

№ варианта	nрм.н	Mрм.о	Mрм.н	G∙D2рм	x	ηпер
об/мин	Н∙м	Н∙м	кг∙м2	-	-
				3,9		0,75

 

Таблица № 2 – Технические данные электродвигателя

№ п/п	Тип двигателя	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	КПД	cos φ	iП	mП	mМ	mК	tПО, с	Момент инерции ротора, кгм2
	4А132М2УЗ			0,88	0,90	7,5	1,7	1,5	2,8	0,1	0,023

1.1 Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя по пяти точкам

Каждая точка механической характеристики имеет две координаты: угловая скорость ω и момент, развиваемый электродвигателем, М.

Точка 1: координаты - ω_о, М₀=0.

= 3,14*3000/30=314 рад/с, (1)

где ω_о – угловая синхронная скорость, рад/с;

n₀ – синхронная скорость, об/мин (таблица №2).

Точка 2: координаты – ω_Н, М_Н.

=314*(1-0,023)=307 рад/с (2)

= 11000/307=36 Н·м (3)

где ω_Н – угловая номинальная скорость, рад/с;

S_Н = (n₀ – n)/n₀ = (3000-2931)/3000=0,023 – номинальное скольжение;

М_Н – номинальный момент, Н∙м;

Р_Н – номинальная мощностьдвигателя, Вт (таблица №2).

Точка 3: координаты – ω_К, М_К.

=2,8*36=100,8 Н∙м (4)

= 314* (1-0,25)=235,5 рад/с, (5)

где ω_К – угловая скорость, соответствующая критическому моменту, рад/с;

– критическое скольжение;

Принимаем S_К = 0,25

М_К – критический момент, Н∙м;

m_К – кратность критического момента (таблица №2).

Точка 4: координаты – ω_М, М_М.

= 1,5*36=54 Н∙м, (6)

=314*(1-0,86)=43,96 рад/с (7)

где ω_М - угловая скорость, соответствующая минимальному моменту, рад/с;

S_М – минимальное скольжение, S_М =0,85…0,87;

М_М – минимальный момент, Н∙м;

m_М – кратность минимального момента (таблица №2).

Точка 5: координаты – ω_П=0, М_П.

=1,7*36=61,2 Н∙м (8)

где М_П – пусковой момент, Н∙м;

m_П – кратность пускового момента (таблица №2).

Результаты расчета точек сводим в таблицу №3.

 

1.3 Расчет электромеханической характеристики

 

Точка 1: имеет координаты – ω₀, I₀.

= 21*(0,44-0,9/2*2,8)=5,88 А, (10)

= 11000/1,73*380*0,88*0,9=21 А, (11)

, (12)

где I_о – ток на холостом ходу, А;

I_Н – номинальный ток, А;

U_Н = 380 – номинальное напряжение, В;

η_Н – КПД при номинальной скорости (таблица №2);

cosφ_Н – коэффициент мощности при номинальной скорости (таблица №2).

Значение скоростей ω₀, ω_Н, ω_К берём из предыдущих расчётов механической характеристики электродвигателя по пяти точкам.

Точка 2: имеет координаты – ω_Н, I_Н (формула 11).

Точка 3: имеет координаты – ω_К, I_К.

= 0,8*157,5= 126А, (13)

=7,5*21=157,5А, (14)

где I_П – пусковой ток, А;

I_К –ток при критическом моменте, А;

i_П – кратность пускового тока (таблица №2).

Точка 4: имеет координаты – ω_П=0, I_П (формула 14).

Данные расчетов сводим в таблицу №3.

 

 

1.4 Расчет механической характеристики при понижении напряжения на 25%

Как известно, снижение напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя приводит к снижению момента на валу. Данная зависимость отображается с помощью нижеприведённой формулы

, (15)

где ΔU = 25 – падение напряжения на зажимах электродвигателя, %;

М_j – момент двигателя при номинальном напряжении, Н∙м;

Значения данного момента берутся из расчётов механической характеристики асинхронного двигателя и принимаются равными М₀, М_Н, М_К, М_М и М_П.

М_u – момент двигателя при пониженном на ΔU напряжении, Н∙м.

М_u= 0*(1-25/100)=0 Н∙м

М_u= 36*(1-25/100)=20,16 Н∙м

М_u= 100,8*(1-25/100)=56,4 Н∙м

М_u= 54*(1-25/100)=30,24 Н∙м

М_u= 61,2*(1-25/100)=34 Н∙м

Расчеты точек сводим в таблицу №3.

2 Расчет механической характеристики рабочей машины

Момент сопротивления рабочей машины, приводим к валу электродвигателя:

, (16)

= 307/24=12,8 (17)

= 3,14*230/30 = 24 рад/с (18)

где ω_рм.н – угловая номинальная скорость вала рабочей машины, рад/с;

n_рм.н – номинальная скорость вала рабочей машины, об/мин (таблица №1).

М_рм.н - момент сопротивления рабочей машины при номинальной частоте вращения, Н∙м (таблица №1);

М_рм.о - момент сопротивления рабочей машины, не зависящий от скорости, Н∙м (таблица №1);

i_р – передаточное отношение редуктора между двигателем и рабочей машиной;

η_пер – КПД передачи между двигателем и рабочей машиной (таблица №1);

х – степень уравнения (таблица №1).

ω_j – угловая скорость электродвигателя, рассчитанная в пункте 1.1 и принимаемая равной ω₀, ω_Н, ω_К, ω_М и ω_П.

М_с= 1/12,8*0,75[20+(170-20)*314/307)]= 18 Н·м

М_с= 1/12,8*0,75[20+(170-20)*307/307)]= 18 Н·м

М_с= 1/12,8*0,75[20+(170-20)*235,5/307)]= 13,5 Н·м

М_с= 1/12,8*0,75[20+(170-20)*43,96/307)]= 4,15 Н·м

М_с= 1/12,8*0,75[20+(170-20)*0/307)]= 2 Н·м

Расчеты точек сводим в таблицу №3.

 

Таблица №3 – Расчетные данные к построению механической и электромеханической характеристик асинхронного двигателя

Расчётное скольжение		SН= 0,023	0,8SК= 0,2	SК= 0,25	1,2SК= 0,3	0,6	0,7	SМ= 0,86
скорость	ω	рад/с			-	235,5	-	-	-	43,96
пункт 1.1	М	Н∙м			-	100,8	-	-	-		61,2
пункт 1.2	М i	Н∙м	-	-	-	-	-	-	-	-	-
пункт 1.3	I	А	5.88		-		-	-	-	-	157,5
пункт 1.4	МU	Н∙м		20,16	-	56,4	-	-	-	30,2
пункт 2	МС	Н∙м			-	13,5	-	-	-	4,15

 

В первую строку (расчётное скольжение) заносятся значения скольжений из пункта 1.2. Во вторую строку (скорость) заносятся значения скорости двигателя из пункта 1.1. Остальные строки заполнятся из соответствующего пункта расчётов. Ячейки с прочерком не заполняются.

По результатам расчетов, приведенных в таблице №3, далее построим заданные графики.

3 Построение пусковой нагрузочной диаграммы

3.1 Суммарный приведенный момент инерции:

= 3,9/4=0,975 кг∙м² (19)

= 1,1*0,023+ 0,975/12,8²=0,032 кг∙м², (20)

где GD²_рм – маховой момент инерции рабочей машины, кг∙м² (таблица №1);

k = 1,1 – коэффициент, учитывающий момент инерции передачи от двигателя к рабочей машине;

J_д – момент инерции двигателя, кг∙м² (таблица №2);

J_рм – момент инерции рабочей машины, кг∙м².

 

4 Расчет потерь энергии при пуске и реверсе электродвигателя

Потери энергии в двигателе при пуске на холостом ходу:

= 0,023*314²= 2268 (23)

При торможении противовключениемотω_о до 0 на холостом ходу:

= 3*2268=6803 (24)

Потери энергии при пуске с нагрузкой:

, (25)

где α = 0,6 – коэффициент, учитывающий способ пуска.

 

 

Литература

 

1. Кондратенков Н.И., Грачёв Г.М., Антони В.И. Курсовое проектирование по электроприводу в сельском хозяйстве. Учебное пособие. – Челябинск: ЧГАУ, 2002, 236 с.

2. Епифанов А.П., Гущинский А.Г., Малайчук Л.М. Электропривод в сельском хозяйстве. М.: Лань, 2010, 224 с.

3. Шичков Л.П. Электрический привод. М.: Колос, 2006, 279 с.

4. Фролов Ю.М., Шелякин В.П. Основы электрического привода. М.: Колос, 2007, 252 с.

5. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981, 576 с.

6. Кацман М.М. Электрический привод. М.: Издательский центр «Академия», 2005, 384 с.