Построение механической характеристсики двигателя и машины

Для определения статической устойчивости электродвигателя и машины необходимо иметь механическую характеристику электродвигателя.

Расчет и построение механической характеристики осуществляется исходя из паспортных данных двигателя. По паспортным данным электродвигателя можно рассчитать номинальный момент.

где Р_н — номинальная мощность двигателя, Вт;

n_н — номинальная частота вращения ротора, об/мин.

По типу электродвигателя в справочнике или каталоге можно найти кратности максимального момента.

и пускового момента.

после чего произвести расчет максимального (критического) момента.

М_к = _к М_{н ,} (4.4).

и пускового момента.

М_п = _п М_н. (4.5).

При расчетах механической характеристики электродвигателя используют его паспортные и каталожные данные. На практике часто применяют упрощенный расчет, основанный на определении четырех характерных точек механической характеристики электродвигателя. Сущность его состоит в следующем.

Из технического паспорта выписывают следующие данные тип электродвигателя, номинальную мощность Р_н, номинальную частоту вращения ротора.

Согласно типу электродвигателя, из справочника или каталога выписывают следующие данные кратность максимального момента.

, (4.6).

кратность пускового момента.

. (4.7).

Для построения механической характеристики электродвигателя необходимо определить четыре характерные точки (рис. 4.1).

1. Точка идеального холостого хода.

М = 0, n = n₀, s = 0,,.

при частоте f = 50 Гц

.

Следовательно, по типу электродвигателя, в котором указывается количество полюсов на фазу 2р, можно определить частоту вращения магнитного поля статора n₀.

2. Точка номинального режима работы электродвигателя.

где Р_н — номинальная мощность, Вт;

n_н — номинальная частота вращения ротора, об/мин;

.

3. Точка критического (максимального) режима работы электродвигателя.

М = М_к, n = n_к , s = s_к, М_к = М_{н к},

,

4. Точка пускового режима работы двигателя.

М = М_п, n = 0, s = 1, М_п = _п М_н.

Построим механическую характеристику для электродвигателя 5АМХ132М2.

Из технического паспорта выписываем данные, необходимые для построения механической характеристики по четырем точкам.

Р_н = 11 кВт; n_н = 2915 об/мин.

По типу электродвигателя из справочника.

;

.

1. Определим синхронную частоту вращения. Для четырехполюсного электродвигателя частота вращения магнитного поля статора.

об/мин.

2. Определим номинальный момент.

3. Определим номинальное скольжение.

s_н % = 0,028 100 = 2,8%.

4. Определим критический (максимальный) момент.

М_к = _к М_н = 3,3 36,06 = 118,99 Нм.

5. Определим пусковой момент.

М_п = _п М_н = 2,5 36,06 = 90,15 Нм.

6. Определим критическое скольжение.

,

или s_к = 34,5%.

7. Определим критическую частоту вращения.

об/мин.

По расчетным данным, выбрав соответствующие масштабы, строим по четырем точкам механическую характеристику электродвигателя 5АМХ132М2 (рис. 4.2).

Произведем расчет механической и рабочей характеристики электродвигателя с помощью ЭВМ, используя программу «MathCad» (рис. 4.3).

с помощью программы «MathCad» построим график механической характеристики двигателя 5АМХ132М2 (рис. 4.4).

Для определения устойчивости необходимо на графике механической характеристики двигателя n=f (М_д) построить механическую характеристику рабочего механизма n=f (М_с). В курсовой работе в качестве рабочего механизма предлагается вентилятор ([1], приложение 1).

При определении численных значений для построения механической характеристики механизма надо принять изменение момента сопротивления по следующей зависимости.

где М_с.н — номинальный момент сопротивления механизма, значения которого приведены в табл. П. 1 ([1], приложение 1);

М_с.нач — начальный момент сопротивления вращающегося механизма.

• (без учета момента трения покоя), который можно принять равным 0,2 М_с.н;
• ?- показатель степени, характеризующий вид механизма; для вентилятора равный ? = 2;

n_м.н — номинальная частота вращения вала рабочей машины, при кото;

рой момент сопротивления равен номинальному, об/мин;

n_м — текущая частота вращения вала рабочей машины, об/мин.

При совмещении в одних координатных осях механической характеристики рабочей машины или механизма с механической характеристикой электрического двигателя, когда номинальная частота вращения вала рабочей машины n_м.н и номинальная частота вращения вала электродвигателя n_н не совпадают (порядка в два раза), т. е., когда имеет место установка редуктора, моменты сопротивления механизма М_с.н и М_с.нач должны быть приведены к частоте вращения вала ротора электродвигателя соответственно по соотношениям.

(4.9).

и.

(4.10).

где — коэффициент полезного действия передачи;

j — передаточное число, равное.

(4.11).

где n_н — номинальная частота вращения вала ротора электродвигателя, об/мин;

n_м.н — номинальная частота вращения вала рабочей машины, об/мин.

Определим передаточное число.

Следовательно, приведенный момент сопротивления рабочей машины или механизма следует определять по соотношению.

(4.12).

Текущая частота вращения ротора электродвигателя n_тек может быть выражена через номинальную частоту n_н приблизительно следующим образом.

(4.13.

Тогда предыдущее уравнение, определяющее приведенный момент сопротивления рабочей машины или механизма, запишется.

(4.14).

Произведем расчет и построение механической характеристики вентилятора, приводом которого является электродвигатель 5АМХ132М2.

Данный электродвигатель по мощности (11 кВт) подходит для вентилятора ВЦ 5−35 № 8, который имеет следующие параметрами необходимые для расчета:

• — номинальная частота вращения рабочего колеса n_м.н — 1500 об/мин;
• — номинальный момент рабочей машины М_с.н — 60 Н•м;
• — коэффициент полезного действия передачи ? _пер — 0,9.

Так как номинальная частота вращения вала ротора электродвигателя в два раза больше номинальной частоты вала рабочей машины (2915 и 1500 об/мин), следовательно присутствует редуктор. В связи с этим проведем перерасчет моментов сопротивления механизма и приведение их к частоте вращения вала ротора электродвигателя по соотношениям (4.9) и (4.10).

Нм

и.

Определим момент сопротивления рабочего механизма по формуле (4.14).

Произведем построение механической характеристики вентилятора по шести точкам.

• 1) s = 0; М_с.пр = 34,36 Н•м;
• 2) s = 0,25, М_с.пр рассчитывается по формуле (4.14)

М_с.пр = 6,87+ (34,36 — 6,87)(1 — 0,25)² =22,33 Н•м;

• 3) s = 0,5; М_с.пр = 13,74 Н•м;
• 4) s = 0,75; М_с.пр = 8,59 Н•м;
• 5) s = 1; М_с.пр = 6,87 Н•м.

Пример построения совмещенной механической характеристики электродвигателя 5АМХ132М2 и вентилятора ВЦ 5−35 № 8 представлена на (рис. 4.5).