АЭП - Барулин
.docЗадание:
Для системы трехфазный асинхронный двигатель – рабочая машина (двигатель питается от сети напряжением 380В)
-
По данным нагрузочной диаграммы, используя метод эквивалентных величин, определить необходимую мощность приводного электродвигателя по нагреву. Выбрать по каталогу в качестве приводного электродвигателя четырехполосный асинхронный двигатель общего назначения серии 4А или двигатель с.-х. назначения.
-
Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя ω=f1(Mдв), определить мощность, потребляемую из сети в номинальном режиме, номинальный и пусковой ток электродвигателя.
-
Рассчитать и построить на том же графике механическую характеристику рабочей машины ω=f2(Mс), приведенную к угловой скорости вращения вала электродвигателя.
-
Определить графоаналитическим методом (методом площадей) продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой при номинальном напряжении.
-
Оценить условия запуска электродвигателя с нагрузкой при снижении питающего напряжения на ΔU %.
Решение:
Вариант 63.
Р1, кВт |
Р2, кВт |
Р3, кВт |
Р4, кВт |
t1, мин |
t2, мин |
t3, мин |
t4, мин |
ηпер |
Nрмн, об/мин |
Мрмн, Н*м |
Jрм, кг*м2 |
α |
7 |
16 |
0,1 |
14 |
15 |
18 |
22 |
24 |
0,9 |
1420 |
70 |
0,04 |
2 |
Пункт 1.
Эквивалентная по нагреву мощность нагрузки на валу элетродвигателя рассчитывается по выражению:
г
кВт,
ti - продолжительность i-го периода работы, мин;
n – количество периодов нагрузки.
Мощность электродвигателя при его полном охлаждении во время паузы в работе выбирают по каталогу исходя из условия:
,
где Рн – номинальная мощность электродвигателя, кВт;
рм – коэффициент механической нагрузки.
Коэффициент механической перегрузки рм определяется через коэф. тепловой перегрузки двигателя рт:
,
tр – полная продолжительность работы электродвигателя с переменной нагрузкой, мин;
Тн – постоянная времени нагрева электродвигателя, мин;
Постоянную нагрева Тн принять для ориентировочного выбора мощности электродвигателя по (2), где Тн=20мин.
Анализируя вышенаписанные формулы можно установить, что при tp>90 мин рт =1, а следовательно, и рм=1.
Католожные параметры двигателя свести в таблицу 1.
Таблица 1.
Каталожные параметры электродвигателя
Тип электродвигателя |
Рн , кВт |
Uн , В |
Мм* |
Мп* |
Мк* |
соsφ |
η , % |
Sн |
In* |
4А132М4У3 |
11 |
380 |
1,7 |
2,3 |
3 |
0,87 |
87,5 |
0,02 |
7,5 |
nн(об/мин) = 1460
Мм* - кратность минимального вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;
Мп* - кратность пускового вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;
Мк* - кратность макмимального вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;
- номинальное скольжение электродвигателя, соответствующее номинальному вращающему моменту;
- синхронная частота вращения электродвигателя (магнитного поля статора), об/мин;
- число пар полюсов электродвигателя (ближайшее меньшее целое число); Следовательно р = 2;
f = 50Гц – частота тока в электрической сети;
In* - кратность пускового тока
Ток, потребляемый двигателем в номинальном режиме работы определяется по формуле:
А
где Uн – номинальное напряжение электродвигателя;
соsφн – коэффициент мощности;
ηн – коэффициент полезного действия;
Пусковой ток:
=7,5*21,98=164,85А
где In* - кратность пускового тока.
Пункт 2.
Механическую характеристику асинхронного электродвигателя ω=f1(Mдв) строят на основании расчета его вращающих моментов для угловых скоростей, соответствующих сколжениям:
S=0; S=Sн; S=0.1; S=Sк; S=0.4; S=Sм=0.8; S=1.
Вращающим пусковой момент электродвигателяпри S=1 (ω=0) следует определить используя кратность пускового момента момента М*п, а минимального при S =0,8 – используя кратность минимального момента М*м по выражению:
=71.9*2.3=165.37 Н*м
=71.9*1.7=112.23 Н*м
где
=1100/152.8=71.9 Н*м - номинальный вращающий момент электродвигателя;
=0,105*1460=152.8, 1/с - номинальная угловая скорость электродвигателя, (nн – номинальная частота вращения, об/мин)
Остальные вращающие моменты электродвигателя для скольжения от 0 до 0,4 рассчитываются на основании упрощенной формулы Клосса:
Н*м
где =71.9*3=215.7, Н*м - максимальный вращающий момент электродвигателя;
- критическое скольжение электродвигателя, соответсвующее максимальному вращающему моменту.
Н*м
Н*м
Данные расчета механической характеристики ω=f1(Mдв) свести в таблицу 2. Переход от скольжения к угловой скорости произвести по формуле:
=157*(1-0.11)=139.73, 1/с
где 1/с - синхронная угловая скорость вращения вала электродвигателя.
Таблица 2.
Данные к построению механической характеристики асинхронного двигателя
S |
0 |
Sн=0,02 |
0.1 |
Sк=0,11 |
0,4 |
0,8 |
1,0 |
ω , 1/с |
ω0=157 |
ωн=152,8 |
141.3 |
ωк=139,73 |
94.2 |
ωм=31.4 |
0 |
М, Н*м |
0 |
М0=75,92 |
214,7 |
Мк=215,7 |
110.2 |
Мм=122.23 |
Мп=165.37 |
При построении механических характеристик ω=f1(Mдв) значения ω располагают по оси ординат (функция), а значения М – по оси абсцисс (аргумент).
Интерполируя механическую характеристику двигателя в ее пусковой части, следует учесть, что при скольжении S>Sк формула Клосса занижает действительные вращающие моменты. В частности для S=0,4 вращающий момент вычисленный по ней будет несколько занижен.
Пункт 3.
Для приведения моментов вращения рабочей машины к валу электродвигателя, необходимо использовать следующее соотнашение:
,
где =1460/1420=1,02 - передаточное отнашение передачи от электродвигателя к рабочей машине.
М0 =12,25 – приведенный момент сопротивления, Н*м
С учетом этого выражения приведенный момент статического сопротивления на валу электродвигателя запишется:
Давая ω значения от 0 до ω=ω0 рассчитывают зависимость ω=f2(Mс). Принять Мрм0 равным 0,2Мрмн, где Мрм0 – момент сопротивления рабочей машины при угловой скорости, равной 0; Мрм0=14, следовательно Мрмн=70
Н*м
Н*м
Н*м
Н*м
Н*м
Н*м
Н*м
На основании этих расчетных данных строится кривая ω=f2(Mс) на том же графике, что и механическая характеристика электродвигателя ω=f1(Mдв). Данные расчета механической характеристики ω=f2(Mс) свести в таблицу 3.
Таблица 3.
Данные к построению механической характеристики рабочей машины относительно вала электродвигателя
ω, 1/с |
157 |
152,8 |
141,3 |
139,73 |
94,2 |
31,4 |
0 |
Мс, Н*м |
79,13 |
76,3 |
66,92 |
65,8 |
37,97 |
17,7 |
15,26 |