Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Визначення потужності двигуна для регульованого





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Електропривода

 

В регульованому ЕП потужність ЕД повинна бути такою, щоб навантаження, створюване робочою машиною, при зміні кутової швидкості не перевищувало допустимого за умовами нагрівання. Це досягається вибором відповідного способу регулювання швидкості, при якому виконується дана умова.

Відомо, що швидкість ЕД можна регулювати у двох зонах: перша зона – регулювання з постійним моментом; друга зона – регулювання з постійною потужністю. В першій зоні ДПС регулюють зміною опору кола якоря та зміною напруги, АД – зміною опору кола ротора, СД – зміною напруги на статорі. Регулювання у другій зоні застосовують для ДПС ослабленням магнітного потоку, АД – зміною числа пар полюсів. Двозонне регулювання використовують у каскадних схемах.

Розглянемо особливості вибору потужності двигуна при регулюванні в обох зонах. При визначенні потужності двигуна будемо вважати, що на кожній регулювальній характеристиці двигун працює тривалий час і нагрівається до усталеної температури, яка не перевищує допустимої.

1. При навантаженні з Мc = соnst. При такому характері навантаження в діапазоні зміни кутової швидкості від мінімальної ωмін до максимальної ωмакс момент навантаження постійний, а потужність навантаження Pс = Мсω збільшується при збільшенні швидкості за лінійним законом. Оцінимо два способи регулювання швидкості: при сталому моменті двигуна і при сталій потужності двигуна.

а)Регулювання швидкості зі сталим моментом двигуна найбільш доцільне, коли Mном = Мc. Максимальна потужність у цьому випадку буде при найбільшій кутовій швидкості ωмакс тобто Pс.макс = Мсωмакс. Цей спосіб забезпечує регулювання швидкості вниз від номінальної. Тому номінальна швидкість двигуна повинна бути максимальною у заданому діапазоні регулювання, тобто ωном = ωмакс. В цьому випадку необхідна розрахункова потужність ЕД буде:

 

Pроз = Pс.макс = Мс ωмакс. (1.125)

 

Номінальна потужність ЕД повинна бути рівною або трохи більшою за розрахункову:

 

Pном Pроз. (1.126)

 

Регулювання швидкості при сталому моменті для даного характеру навантаження є раціональним, оскільки ЕД на всіх швидкостях працює в нормальному тепловому режимі.

б)Спосіб регулювання швидкості при сталій потужності здійснюється регулюванням швидкості вгору від номінальної, тому за номінальну швидкість ЕД повинна бути прийнята мінімальна швидкість в діапазоні, тобто ωном = ωmin. Постільки номінальна потужність ЕД повинна бути рівною або трохи більшою максимальної потужності навантаження Pс = Мсωмакс, то вибраний із каталогу ЕД потужністю PномPc.макс повинен мати номінальний момент

 

, (1.127)

де — діапазон регулювання швидкості.

Із (1.127) видно, що номінальний момент ЕД повинен в D разів перевищувати момент навантаження. Двигун використовується на повну потужність тільки при максимальній швидкості. Отже, в більшій частині діапазону регулювання ЕД не повністю використовується за нагріванням. Внаслідок цього завищуються його габаритні розміри і маса, які визначаються номінальним моментом ЕД. Коли Мc = соnst, а Pс = var, то регулювання в другій зоні неекономічне. Досягти зменшення габаритних розмірів і маси двигуна можна вибором його з більшою номінальною швидкістю та встановленням редуктора.

2. У приводах машин, в яких при регулюванні Pс = соnst, а Мс = var, можливий той самий вибір способів регулювання із сталим моментом або із сталою потужністю.

а)При роботі із сталим моментом регулювання відбувається вниз від номінальної швидкості; а за номінальну швидкість ЕД приймають максимальну швидкість в даному діапазоні її зміни, тобто ωном = ωмакс. Максимальний момент, який повинен розвивати двигун при Рс = соnst, відповідає мінімальній швидкості:

 

. (1.128)

 

Тому номінальна потужність двигуна визначається

 

, (1.129)

 

тобто вона повинна в D разів бути більшою за потужність навантаження Pc. Це свідчить про те, що на всіх швидкостях, крім мінімальної, ЕД буде недовантаженим за нагріванням. За тих самих умов (Pc = соnst) регулювання швидкості при сталій потужності забезпечує регулювання швидкості вгору від номінальної. В цьому випадку за номінальну приймають мінімальну швидкість у заданому діапазоні, тобто ωном = ωмін, а номінальний момент

 

. (1.130)

 

Номінальна потужність двигуна, який вибирається:

 

, (1.131)

 

тобто вона дорівнює потужності навантаження. Двигун повністю буде завантаженим на всіх швидкостях.

Із викладеного видно, що для того, щоб двигун мав мінімальні габаритні розміри і масу та повністю використовувався за нагріванням, необхідно, щоб спосіб регулювання його швидкості за показником допустимого навантаження відповідав залежності статичного навантаження від швидкості.

Умови охолодження погіршуються при зниженні швидкості. Тому при невеликих швидкостях двигуна допустимі струм і момент повинні бути зменшені, а номінальний момент двигуна – не меншим від розрахункового.

 

Приклади

 

Приклад 1. За даними навантажувальної діаграми робочої машини вибрати за потужністю і перевірити 4-полюсний електродвигун для тривалого режиму роботи при змінному навантаженні. Момент зрушення робочої машини Мс0 = 66 Н·м. Рівень напруги на затискачах двигуна в момент пуску Кu пус = 0,9Uном, рівень напруги при роботі Кu роб. = 0,95Uном.

 

Таблиця 1.2 – Навантажувальна діаграма робочої машини

Навантаження на валу ЕД Р, кВт 4,0 7,0 5,0 3,0 4,0 3,0
Тривалість періодів роботи t, с

Розв'язок

1. За формулою (1.41) визначаємо середню розрахункову потужність на валу :

.

За умовою Pном ≥ Pроз.дв попередньо приймаємо АД серії 5АМ112М4 з номінальними даними: Рном = 5,5 кВт; ηном = 86 %; nном = 1440 об/хв; =2,6; = 2,9; клас ізоляції F (τдоп=105°С); момент інерції ротора Jрот= 0,02 кг·м2.

2. Перевірка двигуна на нагрівання під час роботи методом середніх втрат

потужності:

3.1 За формулою Кз.і = Pі/Pном визначаємо коефіцієнти завантаження в кожному періоді роботи двигуна.

3.2 За залежностями η = f(Кз), що наведені в каталожних даних двигунів серії 5АМ, визначаємо ККД двигуна при і-х завантаженнях.

3.3 За формулою визначаємо втрати потужності в двигуні при і-му навантаженні.

Результати розрахунків заносимо до таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 – Розрахунок втрат потужності в двигуні 5АМ112М4

Рі, кВт 4,0 7,0 5,0 3,0 4,0 3,0
Кз 0,73 1,27 0,91 0,55 0,73 0,55
η, % 86,4 84,8 86,2 85,7 86,4 85,7
ΔРі, кВт 0,63 1,25 0,55 0,5 0,63 0,5

 

3.4 Визначаємо середні втрати потужності в двигуні:

.

3.5 Номінальні втрати потужності в двигуні:

 

.

 

3.6 Номінальні втрати в двигуні більші за середні, значить, двигун під час роботи перегріватися не буде.

4. Перевірка двигуна на нагрівання під час роботи методом еквівалентної потужності.

.

Оскільки Рдв.ном = 5,5 кВт > Ре = 4,73 кВт, то двигун під час роботи перегріватися не буде.

5. Номінальний момент двигуна:

.

6. Перевірка двигуна на можливість пуску робочої машини:

 

,

 

де Мп.(u) – пусковий момент ЕД при зниженій напрузі живлення.

Умова (1.54) виконується, значить, двигун запуститься.

7. Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність:

7.1 Максимальний момент двигуна при зниженій напрузі:

 

.

 

7.2 Максимальний момент навантаження:

 

.

 

Висновок: Оскільки Ммакс.(u)= 95,5 Н·м > Мс.макс = 46,4 Н·м, то перевантажувальна здатність двигуна достатня.

Приклад 2.Вибрати шестиполюсний спеціальний АД для короткочасного режиму роботи, якщо Рк = 1,6 кВт, tк = 12 хв.

 

Розв'язок

 

1. З каталогу попередньо вибираємо двигун АИР90L6КР1У3 з такими номінальними даними: Pном= 2,2кВт, tк.кат= 7хв.

2. Перевірка вибраного двигуна на нагрівання під час роботи:

2.1 Розрахункова потужність двигуна:

 

.

 

Вuсновок: Оскільки Pном = 2,2кВт > Pроз = 2,1кВт, то за час короткочасної роботи двигун не перегріватиметься.

Приклад 3.Вибрати шестиполюсний АД, призначений для тривалого режиму роботи, для роботи в короткочасному режимі, якщо Рк = 2 кВт, tк = 10 хв. Сталу часу нагрівання двигуна прийняти 25 хв, відношення постійних втрат потужності до номінальних змінних α = 0,6.

 

Розв'язок

 

1. Коефіцієнт термічного перевантаження:

 

.

 

2. Коефіцієнт механічного перевантаження:

 

.

 

3. Розрахункова потужність двигуна тривалого режиму роботи:

Pроз = Pкм = 2,0/2,06 = 0,97кВт.

 

4. З каталогу вибираємо двигун АИР80В6У3 з такими номінальними даними: Рном = 1,1 кВт; nном = 920 об/хв; = 2,2.

5. Вибраний двигун перевіримо на перевантажувальну здатність.

5.1 Номінальний момент двигуна:

 

.

 

5.2 Максимальний момент двигуна при рівні напруги U = 0,95Uном:

 

.

 

5.3 Максимальний момент навантаження:

 

.

 

Оскільки Ммакс.(u) > Мc.макс, то перевантажувальна здатність двигуна достатня.

Приклад 4.Розрахувати потужність і вибрати восьмиполюсний двигун компресора холодильної машини за графіком навантаження, в якому: P1= 10кВт; tр = 3 хв; t0= 7 хв; tц = 10 хв.

 

Розв'язок

 

1.Фактична тривалість вмикання двигуна:

 

.

 

2. Перерахунок потужності навантаження на стандартну тривалість вмикання ТВ = 0,4:

.

 

Вибираємо двигун типу АС160S8У3 з такими номінальними даними:

Pном = 9,0кВт; ТВном = 0,4; = 2; nном = 678об/хв.

 

3. Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність.

3.1 Максимальний момент двигуна:

 

.

 

3.2 Максимальний момент, що відповідає потужності P1 графіка навантаження:

 

.

 

Вибраний двигун забезпечить перевантажувальну здатність, оскільки

 

Мк > Mmax.граф.

 

Приклад 5. Визначити допустиме число вмикань за годину АД серії АИР90L4 в повторно-короткочасному режимі роботи з номінальним навантаженням. Тривалість циклу tц складається із: часу пуску tп = 5 с, роботи при усталеній частоті обертання tp = 80 c, гальмування tг = 2с, паузи t0 = 13 с. Технічні дані двигуна: Рном = 2,2 кВт; ηном = 81 %; nном =1400 об/хв. Приймаємо величину коефіцієнта погіршення охолодження β0 = 0,4 .

 

Розв'язок

 

1. Тривалість циклу:

 

tц = tп+ tр+ tг+ t0= 5 + 80 + 2 + 13 = 100 с.

 

2. Фактична тривалість вмикання:

 

.

 

3. Втрати потужності у двигуні при номінальному навантаженні:

 

.

 

4. Втрати енергії при пуску двигуна:

 

.

 

5. Втрати енергії при гальмуванні двигуна:

 

.

 

6. Допустиме число вмикань за годину:

 

.

 

7. Фактичне число вмикань за годину:

 

hф = 3600/tц = 3600/100 = 36 .

 

Вuсновок:двигун під час роботи не перегріватиметься, оскільки hдоп > hф.

 

Питання для самоконтролю

 

1. Які класи ізоляції сучасних електродвигунів?

2. Яка розрахункова гранична температура охолоджуючого повітря встановлена стандартом?

3. Як визначається допустиме перевищення температури ЕД над температурою охолоджуючого середовища?

4. Які допущення прийнято при виводі рівнянь нагрівання та охолодження ЕД?

5. Які складові входять до рівняння теплового балансу двигуна?

6. Що таке стала часу нагрівання ЕД? Якими способами можна її визначити?

7. Як визначити сталу часу охолодження двигуна?

8. Перерахуйте стандартні режими роботи електродвигунів. Як їх позначають?

9. Якими параметрами характеризується короткочасний режим роботи

електродвигунів?

10. Якими параметрами характеризується повторно–короткочасний режим роботи? Наведіть стандартні значення ТВ.

11. Як вибрати потужність ЕД при тривалому режимі роботи ЕП?

12. За якими показниками перевіряють потужність попередньо вибраного ЕД?

13. Як перевірити попередньо вибраний ЕД методом середніх втрат? методом еквівалентних величин?

14. В яких випадках при перевірці на нагрівання доцільно використовувати метод еквівалентного струму?, еквівалентного моменту?, метод еквівалентної потужності?

15. Який з трьох методів ( еквівалентного струму, еквівалентного моменту, еквівалентної потужності) є найбільш універсальним і чому?

16. Як визначити потужність спеціального ЕД для короткочасного режиму роботи зі змінним навантаженням?

17. Що таке коефіцієнт термічного перевантаження?, механічного перевантаження? Для чого їх використовують?

18. Як визначити потужність спеціального ЕД для роботи в повторно–короткочасному режимі?

19. Які особливості електродвигунів, призначених для повторно–короткочасного режиму роботи?

20. Як знайти допустиме число вмикань за годину АД з короткозамкненим ротором при повторно–короткочасному режимі роботи?

21. Які особливості вибору потужності двигуна в регульованих електроприводах?

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.