Файл: 1. Технические данные рабочей машины и электродвигателя.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.03.2024
Просмотров: 24
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, Н∙м (таблица №1);
Мрм.о =15 - момент сопротивления рабочей машины, не зависящий от скорости, Н∙м (таблица №1);
iр – передаточное отношение редуктора между двигателем и рабочей машиной; электродвигатель механический нагрузочный реверс
ηпер =0,7 -КПД передачи между двигателем и рабочей машиной (таблица №1);
х=1 – степень уравнения (таблица №1).
ωi – угловая скорость электродвигателя, рассчитанная в пункте 2 и принимаемая равной ω0, ωН, ωК, ωМ и ωП.
=1/(12,14*0,7)*[15+(150-15)*(ωi/307.56) ]=1.8+0.053* ωi .
ωi = ω0=314.16, MC= 1.8+0.053*314.16=18.45 Н∙м.
ωi = ω0=307.56, MC= 1.8+0.053*307.56=18.1 Н∙м.
ωi = ωК=289.03, MC=1.8+0.053*289.03=17.12 Н∙м.
ωi = ωМ=43.98, MC=1.8+0.053*43.98=4.13 Н∙м.
ωi = ωП=0, MC=1.8+0.053*0= 1.8 Н∙м.
Расчеты точек сводим в таблицу №3.
Таблица №3 – Расчетные данные к построению механической и электромеханической характеристик асинхронного двигателя
7. Построение пусковой нагрузочной диаграммы
Суммарный приведенный момент инерции:
= 4,8/4=1,2 , (19)
, (20)
где GD2рм=4,8 – маховой момент инерции рабочей машины, кг∙м2 (таблица №1);
k = 1,1 – коэффициент, учитывающий момент инерции передачи от двигателя к рабочей машине;
Jд=0,053 – момент инерции двигателя, кг∙м2 (таблица №2);
Jрм – момент инерции рабочей машины, кг∙м2.
= 1,1*0,053+1,2/12,142=0,07 кг∙м2.
По данным пунктов 2, 4 и 6 во втором квадранте системы координат, строим механическую М(ω) (далее МД(ω)) и электромеханическую I(ω) характеристики электродвигателя, механическую характеристику рабочей машины МC(ω) и определяем установившуюся скорость ωу =312,8 рад/с (точку пересечения механических характеристик электродвигателя и рабочей машины). Скорость ωу определяется на графике при равенстве моментов двигателя и рабочей машины, т.е. МД = МC .
Отрезок оси от 0 до ωу, делим 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 ω1, ω2, ω3 … по графикам МД(ω) и МC(ω) определяем значения моментов двигателя МП, M11, М12... и значения моментов сопротивления МТР, М21, М22… и вносим их в таблицу 4.
Рассчитываем динамический момент системы МДИНi = МДi - МСi для каждого i значения скорости. Допустим для ω2: М42 = М12- М22. По данным расчетов строим график МДИНi(ω). Операция определения МДИН часто выполняется графическим способом. Так, на рисунке для каждого значения скорости, допустим ω3 замеряется отрезок 3-13, равный моменту двигателя М13 из него вычитается отрезок 3-23 момента МC = М23. Динамический момент на скорости ω3 равен М43. Отрезки 3-23 и 43-13 равны.
Таблица №4 – Результаты расчетов нагрузочных диаграмм при пуске двигателя и рабочей машины
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 в нашем случае, как например 42-43, то МДИН.СР = 0,5(М43+ М42). Результаты расчетов заносим в таблицу.
Время изменения скорости двигателя на Δω:
(21)
Суммарный момент инерции JΣ =0,07 кг∙м2 .
Δt1=0.07*50/69=0.05 c.
Δt2=0.07*50/59.15=0.06 c.
Δt3=0.07*55/70.98=0.054 c.
Δt4=0.07*55/87.74=0.044 c.
Δt5=0.07*50/105.55=0.033 c.
Δt3=0.07*52.8/57.2=0.065 c.
Суммарное время разгона электродвигателя определяем по формуле:
(22)
tП=0.05+0.06+0.054+0.044+0.033+0.065=0.306 c.
В результате расчетов и заполнения таблицы получаем все необходимые данные для построения нагрузочных диаграмм в первом квадранте. Кривая зависимостей скорости от времени ω(t) строится по данным 1 и 9 строчек, нагрузочные диаграммы двигателя МД(t) – по данным 3 и 9 строчек, I(t) – по данным 8 и 9 строчек, рабочей машины MС(t) – по данным 4 и 9 строчек.
Расчетное время пуска tП системы должно быть больше времени пуска двигателя на холостом ходу tПО, что мы и видим: 0,306>0,22, т.е. tП> tПО.
8. Расчет потерь энергии при пуске и реверсе электродвигателя
Потери энергии в двигателе при пуске на холостом ходу:
, (23)
Апо=0,053*314,162=5231 Дж=1,45 Вт*ч.
При торможении противовключением от ωо до 0 на холостом ходу:
=3*Апо (24)
Ампо=3*5231=15693 Дж=4,36 Вт
*ч.
Потери энергии при пуске с нагрузкой:
, (25)
где α = 0,6 – коэффициент, учитывающий способ пуска,
ηН=0,88 – КПД при номинальной скорости (таблица №2),
РН =18.5 кВт – номинальная мощность двигателя, Вт (таблица №2),
tП=0.306 c,
iП =7 – кратность пускового тока (таблица №2).
Ап=0,81*(1-0,88)/(0,88*(1+0,6))*18500*72*0,306=19149 Дж= 5,32 Вт*ч.
Заключение
В данной контрольной работе закрепил знания по теоретической части курса «Электропривод», а также освоил методы расчёта электроприводов различных производственных машин и установок.
Литература
1. Андреев Л.Н., Жеребцов Б.В. Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Электропривод» для специальностей 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 110800 «Агроинженерия» Методические указания. — Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2014. - 17 с.
2. Возмилов А.Г., Ермолин М.Я., Кирпичникова И.М., Сажин В.Н. Электрооборудование и средства автоматизации в агропромышленном комплексе: Учебное пособие. В двух частях. Часть 1. Основы электропривода.
Челябинск, 2008.
3. Епифанов А. П., Гущинский А. Г., Малайчук Л. М. Е 67 Электропривод в сельском хозяйстве: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2010. — 224 с.: ил. — (Учебники для вузов. Специальная литература).
4. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А90 А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Со- боленская.— М.: Энергоиздат, 1982. — 504 с., ил.
Мрм.о =15 - момент сопротивления рабочей машины, не зависящий от скорости, Н∙м (таблица №1);
iр – передаточное отношение редуктора между двигателем и рабочей машиной; электродвигатель механический нагрузочный реверс
ηпер =0,7 -КПД передачи между двигателем и рабочей машиной (таблица №1);
х=1 – степень уравнения (таблица №1).
ωi – угловая скорость электродвигателя, рассчитанная в пункте 2 и принимаемая равной ω0, ωН, ωК, ωМ и ωП.
=1/(12,14*0,7)*[15+(150-15)*(ωi/307.56) ]=1.8+0.053* ωi .ωi = ω0=314.16, MC= 1.8+0.053*314.16=18.45 Н∙м.
ωi = ω0=307.56, MC= 1.8+0.053*307.56=18.1 Н∙м.
ωi = ωК=289.03, MC=1.8+0.053*289.03=17.12 Н∙м.
ωi = ωМ=43.98, MC=1.8+0.053*43.98=4.13 Н∙м.
ωi = ωП=0, MC=1.8+0.053*0= 1.8 Н∙м.
Расчеты точек сводим в таблицу №3.
Таблица №3 – Расчетные данные к построению механической и электромеханической характеристик асинхронного двигателя
| Расчётное скольжение | 0 | SН= 0.021 | 0,8SК= 0.064 | SК= 0.08 | 1,2SК= 0.096 | 0,6 | 0,7 | SМ= 0.86 | 1 | ||
| скорость | ω | рад/с | 314.16 | 307.56 | - | 289.03 | - | - | - | 43.98 | 0 |
| пункт 2 | М | Н∙м | 0 | 60.15 | - | 132.33 | - | - | - | 60.15 | 84.21 |
| пункт 3 | Мi | Н∙м | 0 | 67.54 | 129.33 | 132.33 | 130.32 | 36.68 | 31.67 | 25.98 | 22.44 |
| пункт 4 | I | А | 6.28 | 34.72 | - | 182.28 | - | - | - | - | 243.04 |
| Пункт 5 | МU | Н∙м | 0 | 33.68 | - | 74.1 | - | - | - | 33.68 | 47.16 |
| пункт 6 | МС | Н∙м | 18.45 | 18.1 | - | 17.12 | - | - | - | 4.13 | 1.8 |
7. Построение пусковой нагрузочной диаграммы
Суммарный приведенный момент инерции:
= 4,8/4=1,2 , (19) , (20)где GD2рм=4,8 – маховой момент инерции рабочей машины, кг∙м2 (таблица №1);
k = 1,1 – коэффициент, учитывающий момент инерции передачи от двигателя к рабочей машине;
Jд=0,053 – момент инерции двигателя, кг∙м2 (таблица №2);
Jрм – момент инерции рабочей машины, кг∙м2.
= 1,1*0,053+1,2/12,142=0,07 кг∙м2.По данным пунктов 2, 4 и 6 во втором квадранте системы координат, строим механическую М(ω) (далее МД(ω)) и электромеханическую I(ω) характеристики электродвигателя, механическую характеристику рабочей машины МC(ω) и определяем установившуюся скорость ωу =312,8 рад/с (точку пересечения механических характеристик электродвигателя и рабочей машины). Скорость ωу определяется на графике при равенстве моментов двигателя и рабочей машины, т.е. МД = МC .
Отрезок оси от 0 до ωу, делим 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 ω1, ω2, ω3 … по графикам МД(ω) и МC(ω) определяем значения моментов двигателя МП, M11, М12... и значения моментов сопротивления МТР, М21, М22… и вносим их в таблицу 4.
Рассчитываем динамический момент системы МДИНi = МДi - МСi для каждого i значения скорости. Допустим для ω2: М42 = М12- М22. По данным расчетов строим график МДИНi(ω). Операция определения МДИН часто выполняется графическим способом. Так, на рисунке для каждого значения скорости, допустим ω3 замеряется отрезок 3-13, равный моменту двигателя М13 из него вычитается отрезок 3-23 момента МC = М23. Динамический момент на скорости ω3 равен М43. Отрезки 3-23 и 43-13 равны.
Таблица №4 – Результаты расчетов нагрузочных диаграмм при пуске двигателя и рабочей машины
| Точка i | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| 1 | скорость ωi | рад/с | 0 | ω1=50 | ω2=100 | ω3=155 | ω4=210 | ω5=260 | ω6=312,8 |
| 2 | ∆ ωi | рад/с | 0 | ∆ ω1=50 | ∆ ω2=50 | ∆ ω3=55 | ∆ ω4=55 | ∆ ω5=50 | ∆ ω6=52,8 |
| 3 | МДi | Нм | MП=84,5п | М11=60,32 | М12=68,9 | М13=85,8 | М14=106,6 | М15=127,4 | М16=18,2 |
| 4 | МCi | Нм | МТР=1,6тр | М21=5,2 | М22=5,72 | М23=7,02 | М24=9,9 | М25=13 | М26=18,2 |
| 5 | МДИН.i | Нм | МНО=82,9но | М41=55,12 | М42=63,18 | М43=78,78 | М44=96,7 | М45=114,4 | М46=0 |
| 6 | МДИН.СР | Нм | 0 | М90=69 | М91=59,15 | М92=70,98 | М93=87,74 | М94=105,55 | М95=57,2 |
| 7 | ∆ti | с | 0 | ∆ t1=0,05 | ∆ t2=0,06 | ∆ t3=0,054 | ∆ t4=0,044 | ∆ t5=0,033 | ∆ t6=0,065 |
| 8 | IiI | А | IП=243,1п | I31=239,2 | I32=234 | I33=226,2 | I34=213,2 | I35=200,2 | I36=16,9 |
| 9 | ti | с | 0 | t1=0,05 | t2=0,11 | t3=0,164 | t4=0,208 | t5=0,241 | t6=0,306 |
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 в нашем случае, как например 42-43, то МДИН.СР = 0,5(М43+ М42). Результаты расчетов заносим в таблицу.
Время изменения скорости двигателя на Δω:
(21)Суммарный момент инерции JΣ =0,07 кг∙м2 .
Δt1=0.07*50/69=0.05 c.
Δt2=0.07*50/59.15=0.06 c.
Δt3=0.07*55/70.98=0.054 c.
Δt4=0.07*55/87.74=0.044 c.
Δt5=0.07*50/105.55=0.033 c.
Δt3=0.07*52.8/57.2=0.065 c.
Суммарное время разгона электродвигателя определяем по формуле:
(22)tП=0.05+0.06+0.054+0.044+0.033+0.065=0.306 c.
В результате расчетов и заполнения таблицы получаем все необходимые данные для построения нагрузочных диаграмм в первом квадранте. Кривая зависимостей скорости от времени ω(t) строится по данным 1 и 9 строчек, нагрузочные диаграммы двигателя МД(t) – по данным 3 и 9 строчек, I(t) – по данным 8 и 9 строчек, рабочей машины MС(t) – по данным 4 и 9 строчек.
Расчетное время пуска tП системы должно быть больше времени пуска двигателя на холостом ходу tПО, что мы и видим: 0,306>0,22, т.е. tП> tПО.
8. Расчет потерь энергии при пуске и реверсе электродвигателя
Потери энергии в двигателе при пуске на холостом ходу:
, (23)Апо=0,053*314,162=5231 Дж=1,45 Вт*ч.
При торможении противовключением от ωо до 0 на холостом ходу:
=3*Апо (24)Ампо=3*5231=15693 Дж=4,36 Вт
*ч.
Потери энергии при пуске с нагрузкой:
, (25)где α = 0,6 – коэффициент, учитывающий способ пуска,
ηН=0,88 – КПД при номинальной скорости (таблица №2),
РН =18.5 кВт – номинальная мощность двигателя, Вт (таблица №2),
tП=0.306 c,
iП =7 – кратность пускового тока (таблица №2).
Ап=0,81*(1-0,88)/(0,88*(1+0,6))*18500*72*0,306=19149 Дж= 5,32 Вт*ч.
Заключение
В данной контрольной работе закрепил знания по теоретической части курса «Электропривод», а также освоил методы расчёта электроприводов различных производственных машин и установок.
Литература
1. Андреев Л.Н., Жеребцов Б.В. Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Электропривод» для специальностей 110302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства», 110800 «Агроинженерия» Методические указания. — Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2014. - 17 с.
2. Возмилов А.Г., Ермолин М.Я., Кирпичникова И.М., Сажин В.Н. Электрооборудование и средства автоматизации в агропромышленном комплексе: Учебное пособие. В двух частях. Часть 1. Основы электропривода.
Челябинск, 2008.
3. Епифанов А. П., Гущинский А. Г., Малайчук Л. М. Е 67 Электропривод в сельском хозяйстве: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2010. — 224 с.: ил. — (Учебники для вузов. Специальная литература).
4. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А90 А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Со- боленская.— М.: Энергоиздат, 1982. — 504 с., ил.