Расчет и построение механической характеристики электродвигателя

Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя М_дв = f₁(щ).

1. Номинальный режим

s_н=(n₀-n_н) / n₀,

где n₀=(60 * f) / p;

p=(60 * f) / n_н=60 * 50 /965=3,11;

ближайшее меньшее число р=3;

n₀=60 * 50 /3=1000 об/мин, щ₀=0,105 * 1000=105 рад/с;

s_н=(1000−965)/1000=0,035;

=0,105 * n_н=0,105 * 965=101,325 рад/с;

М_вр=Р_н / щ_н=22 000:101,325=217,12 Н*м

2. Пусковой момент М_п =µ_п * М_н=1,2 * 217,12=260,54 Н*м;

s_п=1, щ=0

3. Режим перегрузки М_к =µ_к * М_н=1,8 * 217,12=390,82 Н*м;

=0,123;

щ_к=щ₀ * (1-s)=105 * (1−0,123)=92,1 рад/с

4. Вращающие моменты электродвигателя для скольжений от 0 до 0,4 рассчитаем на основании уточнённой формулы Клосса

;

Для s=0,1; щ= 105* (1−0,1)=94,5 рад/с;

=383,5 Н*м;

s=0,3; щ= 105 * (1−0,3)=73,5 рад/с; М=283,6 Н*м;

s=0,4; щ= 105 * (1−0,4)=63 рад/с; М=230,66 Н*м;

5. Минимальный момент М_м =µ_м * М_н=1,0 * 217,12=217,12 Н*м

s=0,8; щ=105 * (1−0,8)=21 рад/с

6. Режим идеального холостого хода.

s=0; n=n₀=1000 об/мин; щ=щ₀=105 рад/с, М_вр=0

Рассчитать и построить на том же графике механическую характеристику рабочей машины, приведённую к угловой скорости вала электродвигателя М_с=f₂ (щ).

Уравнение механической характеристики рабочей машины, приведённой к скорости вала двигателя, имеет вид:

гдепередаточное число передачи от электродвигателя к рабочей машине.

=216,67 Н*м,

Определить продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой:

а) при номинальном режиме питания; б) при снижении питающего напряжения на ДU% от его номинального значения.

— момент инерции массы, кг•м²

Приведённый момент инерции системы «электродвигательрабочая машина» относительно вала электродвигателя:

Где k=1,2 -коэффициент, учитывающий момент инерции механической передачи от электродвигателя к рабочей машине; J_ДВ -момент инерции электродвигателя; J_м -момент инерции рабочей машины.

Используя построенные механические характеристики электродвигателя М_дв =f₁ (щ) и рабочей машины М_с =f₂ (щ), находим их разностькривая избыточного (динамического) момента: М_изб = М_дв — М_с = f₃ (щ). Эту кривую заменяют ступенчатой линией с участками, на которых избыточный момент постоянен и равен его средней величине М_{изб i}.

Продолжительность разгона электропривода на каждом участке скорости рассчитывают по выражению:

где Дщ_i -интервал скорости на i-м участке, 1/с; M_изб.i -средний избыточный момент i-м участке, принимаемый постоянным, Н*м.

Полная продолжительность пуска равна сумме частичных продолжительностей:

Вычисляем:

=0,4 кг•м²

=4 кг•м²

=0,9244 кг•м²

Для 1 участка:

М_изб=260,54 — 216,67= 43,87 Н*м М_изб=217,12 — 216,67= 0,45 Н*м Среднее значение М_изб.1 =(43,87+0,45): 2=22,16 Н*м

=0,876 с

Для 2 участка:

М_изб=217,12 — 216,67= 0,45 Н*м М_изб=230,66 — 216,67= 13,99 Н*м Среднее значение М_изб.1 =(0,45+13,99): 2=7,22 Н*м

=5,3774 с И так далее для каждого участка определяем моменты, затем определяем продолжительность разгона.

Полная продолжительность пуска равна сумме частичных продолжительностей:

t_п = 14,2744 c

Далее пересчитываем моменты при пониженном напряжении:

М (U) = М (U_н) • u² ,

гдеотносительное значение питающего напряжения в долях от номинального.

u = 1 — 25: 100= 0,75

М (U) = 217,12 • 0,75²= 122,13 Н*м Так как на dct[ участках М_изб (U)? 0, то при пуске с нагрузкой и при понижении питающего напряжения на ДU=25% электропривод не запустится.

Рассчитать потери энергии в асинхронном двигателе при номинальном напряжении питания: а) с нагрузкой; б) без нагрузки

Потери энергии в джоулях (Дж) за время пуска электродвигателя:

гдекратность пускового тока асинхронного тока по отношению к номинальному при щ=0; .

Номинальные переменные потери мощности двигателя:

Где бкоэффициент, равный отношению постоянных потерь мощности двигателя к переменным; б =0,6.

Расчётная формула для определения потерь энергии в джоулях при пуске асинхронного двигателя:

Вычисляем:

=913 919,5 Дж Потери энергии в асинхронном двигателе в джоулях при пуске системы без нагрузки:

С учетом, что r₁?r₂:

=400 000 Дж Исходя из допустимого нагрева электродвигателя, рассчитать предельно допустимую частоту включений электропривода при номинальном напряжении для режимов пуска: а) с номинальной нагрузкой и ПВ=50%; б) без нагрузки.

При работе асинхронного двигателя с нагрузкой, предельно допустимая частота его включений в течение одного часа, исходя из условия допустимого нагрева электродвигателя, рассчитывается по формуле:

где ДР_н=Р_н • (1 -з_н) / з_н -номинальные потери мощности в электродвигателе, Вт;

вкоэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи двигателя в отключенном состоянии и равный отношению теплоотдачи отключенного двигателя к теплоотдаче при его работе. Для самовентилируемых двигателей в₀=0,25−0,55. Принимаем в₀=0,5;

ПВпродолжительность включения, %.

Вычисляем:

ДР_н=22 000 • (1 -0,895) / 0,895=2581 Вт

=2,5

Частоту включений без нагрузки без нагрузки определим по формуле:

ДРмощность потерь при холостом ходе, ДР=0,025−0,1•Р_н, принимаем ДР=0,05• Р_н

=12

1. Электропривод. Часть I и II. Основы электропривода: методические рекомендации по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы для студентов специальности 110 302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» заочной формы обучения / сост. А. С. Симоненко. -3-е изд. перераб. и доп. -Кострома: КГСХА, 2007. -38 с.

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

3. Москаленко В. В. Электрический привод. -М: Высшая школа, 1991. -429 с.