2. Расчет мощности электродвигателя

2.1. Предварительный выбор электродвигателя

Расчеты по выбору электродвигателя производят согласно [1].

По заданным исходным данным определяется приведенный к частоте вращения вала двигателя момент статического сопротивления в начале и конце рабочего цикла:

,

где F_{с.н (к)} – заданные усилия статического сопротивления соответственно в начале и конце рабочего цикла; η = 0,92 … 0,96 – КПД механических передач; ω_дв – установившаяся угловая скорость двигателя; i – передаточное отношение механической передачи; ω_р.м – угловая скорость движения рабочего механизма.

Значение КПД возьмем η = 0,94. Затем рассчитаем угловую скорость движения рабочего механизма:

;

и установившуюся угловую скорость двигателя:

.

Используя вышеуказанные угловые скорости, произведем расчет момента статического сопротивления в начале и конце рабочего цикла:

;

.

Найдем средний момент статического сопротивления, приведенный к валу двигателя:

.

Требуемая средняя мощность электродвигателя:

,

где k_З = 1,3 … 1,5 – коэффициент запаса.

Ориентировочная частота вращения ротора:

.

По ориентировочной частоте вращения ротора и средней мощности по [1] приложение 2, исходя из условий:

P_н ≥ P_ср, n_н ≈ n_дв.рас.,

800 ≥ 798,8 кВт, 490 ≈ 490,03 об/мин,

был выбран двигатель АКН3-2-16-57-12У3.

Параметры двигателя АКН3-2-16-57-12У3:

1. Номинальная мощность P_н = 800 кВт;

2. Номинальное напряжение U_н = 6 кВ;

3. Номинальная частота вращения n_н = 490 об/мин;

4. Номинальный коэффициент мощности cosφ_ном = 0,8;

5. КПД η = 94,3 %;

6. М_мах/М_ном = 2,4;

7. Момент инерции двигателя J = 257,5 кг·м²;

8. Масса двигателя m_дв = 7050 кг;

Параметры ротора:

1. Номинальное напряжение U_н =990 В;

2. Номинальный ток I_н = 480 А;

3. Сопротивление фазы R_ф=0,0128 Ом

2.2. Расчет и построение нагрузочных диаграмм.

Время разгона и замедления при постоянном ускорении на периоде диаграммы v(t) (рис. 2.1) определяется:

,

где v_н, v_к – начальное и конечное значения скорости на данном участке; a_i – ускорение или заземление двигателя на i-м участке диаграммы.

;

;

;

.

Полное время цикла рассчитывается:

Момент инерции системы, приведенный к валу двигателя:

,

где J_ш1 – момент инерции двигателей редуктора, вращающихся со скоростью ротора двигателя; J_ш2 – момент инерции деталей редуктора, вращающихся со скоростью барабана.

;

;

.

Момент статического сопротивления изменяется во времени по линейному закону, поэтому его значение в n-ой точке диаграммы:

;

;

;

;

;

;

;

.

Найдем угловое ускорение или замедление двигателя на i-м участке диаграммы:

;

;

;

;

;

;

.

Значение момента на валу двигателя в n-й точке диаграммы определяется из основного уравнения движения привода:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

На основании полученных данных строятся тахограмма, диаграмма ускорений и нагрузочная диаграмма рабочей машины (рис. 2.1).