Расчетная работа

Московский Государственный Агроинженерный Университет

Им. В. П. Горячкина

 

 

 

кафедра: «Автоматизированный электропривод в с.х»

 

 

 

Расчетная работа

Выполнила: Петрова Е.А.

факультет ТС в АПК 44 группы

Проверил: Сергованцев А.В.

 

 

Москва 2013

Задание:

 

Для системы трехфазный асинхронный двигатель – рабочая машина (двигатель питается от сети напряжением 380В)

1. По данным нагрузочной диаграммы, используя метод эквивалентных величин, определить необходимую мощность приводного электродвигателя по нагреву. Выбрать по каталогу в качестве приводного электродвигателя четырехполюсный асинхронный двигатель общего назначения серии 4А или двигатель с.-х. назначения.

2. Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя ω=f₁(M_дв), определить мощность, потребляемую из сети в номинальном режиме, номинальный и пусковой ток электродвигателя.

3. Рассчитать и построить на том же графике механическую характеристику рабочей машины ω=f₂(M_с), приведенную к угловой скорости вращения вала электродвигателя.

 

Решение:

 

Вариант 73

 

Р1, кВт

Р2, кВт

Р3, кВт

Р4, кВт

t1, мин

t2, мин

t3, мин

t4, мин

ηпер

Nрмн, об/мин

Мрмн, Н*м

Jрм, кг*м2

α

0,6

0,9

0,01

 

 

Пункт 1

Эквивалентная по нагреву мощность нагрузки на валу электродвигателя

рассчитывается по выражению:

кВт,

где Р_i - мощность на валу электродвигателя в i-й период работы;

t_i - продолжительность i-го периода работы, мин;

n – количество периодов нагрузки.

Мощность электродвигателя при его полном охлаждении во время паузы в работе выбирают по каталогу исходя из условия:

,

где Р_н – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

р_м – коэффициент механической нагрузки.

Коэффициент механической перегрузки р_м определяется через коэф. тепловой перегрузки двигателя р_т:

;

; .

t_р – полная продолжительность работы электродвигателя с переменной нагрузкой, мин;

Т_н – постоянная времени нагрева электродвигателя, мин;

Постоянную нагрева Т_н принять для ориентировочного выбора мощности электродвигателя по (2), где Т_н=20мин.

Анализируя вышенаписанные формулы можно установить, что при t_p>90 мин р_т ≈1, а следовательно, и р_м≈1.

Каталожные параметры двигателя свести в таблицу 1.

 

Таблица 1.

Каталожные параметры электродвигателя

 

Тип электродвигателя	Рн, кВт	Iн, А	Мм*	Мп*	Мк*	соsφ	ηн, %	Jдв, кв*м2	In*	nн, об/мин
4А132М4УЗ			1.7	2,3	3,0	0,87	87.5	0.004	7.5

 

М_м^* - кратность минимального вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;

М_п^* - кратность пускового вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;

М_к^* - кратность макмимального вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;

- номинальное скольжение электродвигателя, соответствующее номинальному вращающему моменту;

- синхронная частота вращения электродвигателя (магнитного поля статора);

- число пар полюсов электродвигателя (ближайшее меньшее целое число);

f = 50Гц – частота тока в электрической сети;

I_n* - кратность пускового тока

Пусковой ток:

=11*22=242А

где I_n* - кратность пускового тока.

 

Пункт 2

 

Механическую характеристику асинхронного электродвигателя ω=f₁(M_дв) строят на основании расчета его вращающих моментов для угловых скоростей, соответствующих скольжениям:

S=0; S=S_н; S=0.1; S=S_к; S=0.4; S=S_м=0.8; S=1.

Вращающим пусковой момент электродвигателя при S=1 (ω=0) следует определить используя кратность пускового момента М^*_п, а минимального при S =0,8 – используя кратность минимального момента М^*_м по выражению:

=71,98*2,3=165,35 Н*м

=71,98*1.7= 122,4 Н*м

где

=11000/152,81=71,98 Н*м - номинальный вращающий момент электродвигателя;

=3.14*1460=152.81 рад/с - номинальная угловая скорость электродвигателя, (n_н – номинальная частота вращения, об/мин)

Остальные вращающие моменты электродвигателя для скольжения от 0 до 0,4 рассчитываются на основании упрощенной формулы Клосса:

Н*м

где =71,98*3,0=215,94 Н*м - максимальный вращающий момент электродвигателя;

- критическое скольжение электродвигателя, соответсвующее максимальному вращающему моменту.

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

 

Данные расчета механической характеристики ω=f₁(M_дв) свести в таблицу 2. Переход от скольжения к угловой скорости произвести по формуле:

где 1/с - синхронная угловая скорость вращения вала электродвигателя.

=152,43*(1-0.1)=137,2 об/с

=152,43*(1-0.174)=125,9 об/с

=152,43*(1-0.4)=91,5 об/с

=152,43*(1-0.8)= 30,49 об/с

 

 

Таблица 2.

Данные к построению механической характеристики асинхронного двигателя

 

S		Sн=0,03	0,1	Sк=0,174	0,4	0,8	1,0
ω, 1/с	ω0= 152,43	ωн=152,81	ωк=137,2	ωк=125,9	91,5	ωм=30,49
М, Н*м		М0=72,34	Мк=248,2	Мк=215,94	157,9	Мм=88,5	Мп=73,52

 

При построении механических характеристик ω=f₁(M_дв) значения ω располагают по оси ординат (функция), а значения М – по оси абсцисс (аргумент).

Интерполируя механическую характеристику двигателя в ее пусковой части, следует учесть, что при скольжении S>S_к формула Клосса занижает действительные вращающие моменты. В частности для S=0,4 вращающий момент вычисленный по ней будет несколько занижен.

 

 

Пункт 3

 

Для приведения моментов вращения рабочей машины к валу электродвигателя, необходимо использовать следующее соотношение:

,

где =1460/2700= 0,54 - передаточное отношение передачи от электродвигателя к рабочей машине.

М_c – приведенный момент сопротивления, Н*м

С учетом этого выражения приведенный момент статического сопротивления на валу электродвигателя запишется:

Давая ω значения от 0 до ω=ω₀ рассчитывают зависимость ω=f₂(M_с). Принять М_рм0 равным 0,2М_рмн, где М_рм0 – момент сопротивления рабочей машины при угловой скорости, равной 0; М_рм0=6,4, следовательно М_рмн=32.

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

 

 

На основании этих расчетных данных строится кривая ω=f₂(M_с) на том же графике, что и механическая характеристика электродвигателя ω=f₁(M_дв). Данные расчета механической характеристики ω=f₂(M_с) свести в таблицу 3.

 

 

Таблица 3.

Данные к построению механической характеристики рабочей машины относительно вала электродвигателя

 

ω, 1/с	152,43	152,81	137,2	125,9	91,5	30,49
Мс, Н*м	15,53	15,51	14,28	13,36	10,56	5,59	3,11