Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Проверка предварительно выбранного электродвигателя






 

2.1 На перегрузочную способность:

Номинальный момент двигателя:

, (4)

где ω 0 = 2π n0/60 – синхронная угловая скорость электродвигателя, рад/с.

Критический момент:

, (5)

Максимальный рабочий момент:

, (6)

Проверка на перегрузочную способность:

, (7)

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:

, (8)

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:

, (9)

где Δ РНОМ = Р2НОМ (1-η НОМ)/ η НОМ, Δ РСР – номинальные и средние потери

электродвигателя, Вт.

Коэффициент тепловой перегрузки КТ определяется по формуле:

, (10)

где Тн – постоянная времени нагрева проверяемого двигателя, мин;

, (11)

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=80С), 160…355 мм – класс F (τ доп=100С). Высота оси вращения указывается в типоразмере двигателя. Например, 4А 100 S4У3 имеет высоту оси 100 мм.

Определим потери мощности двигателя на каждом периоде нагрузки:

(12)

Значение Рi берутся из нагрузочной диаграммы (Р1 – Р4). Коэффициент полезного действия η i при любой нагрузке определяется:

(13)

где хi показатель загрузки двигателя на i-ом интервале нагрузочной диаграммы.

(14)

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:

, (15)

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:

, (16)

где τ устi установившееся значение температуры превышения на участке диаграммы, град.

Установившееся значение температуры превышения на каждом интервале нагрузки:

. (17)

Теплоотдача А, Вт/град:

, (18)

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:

, (19)

, (20)

На втором участке: τ 2нач= τ 1кон

, (21)

, (22)

На третьем и четвёртом участке расчёт производится аналогично.

Кривая охлаждения двигателя:

, (23)

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

Нагрев Р1 Р2 Р3 Р4
Расчетная точка   0, 5t1 t1 0, 5t2 t2 0, 5t3 t3 0, 5t4 t4
Время, мин                  
Темп-ра, С                  

 

Таблица №3 – Данные расчетов охлаждения двигателя

Расчетная точка   Т0 0 0 0 0
Время, мин            
Темп-ра, С            

 

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.

, (24)

где ω о – угловая синхронная скорость, рад/с;

n0 – синхронная скорость, об/мин (таблица №1).

Точка 2: координаты – ω Н, МН.

, (25)

, (26)

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.

, (27)

, (28)

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.

, (29)

, (30)

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.

, (31)

где МП – пусковой момент, Н∙ м;

mП – кратность пускового момента (таблица №1).

 

Электромеханическая характеристика.

Точка 1: имеет координаты – ω 0, I0.

, (32)

, (33)

, (34)

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.

, (35)

, (36)

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

Точка i              
  скорость ω i рад/с   ω 1 ω 2 ω 3 ω 4 ω 5 ω 6
  ∆ ω i рад/с   ∆ ω 1 ∆ ω 2 ∆ ω 3 ∆ ω 4 ∆ ω 5 ∆ ω 6
  МДi Нм MП п М11 М12 М13 М14 М15 М16
  МCi Нм 0, 3МН 0, 3МН 0, 3МН 0, 3МН 0, 3МН 0, 3МН 0, 3МН
  МДИН.i Нм МНО но М41 М42 М43 М44 М45 М46
  МДИН.СР Нм   М90 М91 М92 М93 М94 М95
  ∆ ti с   ∆ t1 ∆ t2 ∆ t3 ∆ t4 ∆ t5 ∆ t6
  Ii I А IП п I31   I32   I33   I34   I35   I36  
  ti с   t1 t2 t3 t4 t5 t6

 

 
 

 


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 22 - ω 1.

Время изменения скорости двигателя на Δ ω:

(37)

Суммарный момент инерции JΣ = JДВ + JРМ = JДВ + 2 JДВ = 3 JДВ.

Суммарное время разгона электродвигателя определяем по формуле:

(38)

2.4.2 Эквивалентный ток за время пуска:

(39)

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:

, (40)

Величины η и cosφ определяем из пункта 2.2.

С учетом полученных результатов строим нагрузочную диаграмму (рис. 5).

Эквивалентный ток двигателя за время работы:

, (41)

Рис. 5 – Нагрузочная диаграмма электродвигателя

 

Коэффициент механической перегрузки:

, (42)

Проверяем на нагрев:

, (43)

Если условие (43) выполняется, то расчёт выполнен верно. В противном случае мощность двигателя увеличивается на ступень и расчёт повторяется.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.