3 Расчет и выбор силового оборудования системы регулируемого электропривода

3.1 Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор

3.1.1 Построение диаграмм скорости и нагрузки производственного механизма

Для построения диаграмм воспользуемся следующими данными, представленными в техническом задании:

n₁ = 20 об/мин –частота вращения механизма на 1-ой ступени;

n₂ = 80 об/мин –частота вращения механизма на 2-ой ступени;

t₁ = 20c – время работы механизма на 1-ой ступени;

t₂ = 30c – время работы механизма на 2-ой ступени;

t₀ = 110с – время паузы;

М_мех-ма = 2500 Н∙м – момент механизма;

КПД=0.95;

J= -момент инерции механизма.

Нагрузка имеет реактивный характер, т.е. нагрузка не меняет своего знака, поэтому нагрузочная диаграмма производственного механизма строиться только в I квадранте.

Диаграмма скорости и нагрузочная диаграмма производственного механизма представлены на рисунках 3 и 4 соответственно.

Рисунок 3 – Диаграмма скорости производственного механизма

Рисунок 4 – Нагрузочная диаграмма производственного механизма

3.1.2 Определяем продолжительность включения

,

где t_работы = t₁ + t₂ = 20 + 30 = 50 с – время работы двигателя каждой ступени,

t_цикла = t₁ + t₂+ t₀ = 20 + 30 + 110 =160 с – длительность цикла.

Т. к. продолжительность включения должна иметь только стандартные значе­ния, то принимаем ПВ_кат = 40%.

3.1.3 Определяем значение угловой скорости на ступенях

Ступень 1:

,

Ступень 2:

.

3.1.4 Определяем мощность на каждом участке работы

,

,

где М_мех – статический момент механизма.

3.1.5 Определяем коэффициент ухудшения теплоотдачи на каждом участке работы

участок 1:

участок 2:

,

где β₀ = 0.95 ÷ 0.97 – коэффициент ухудшения теплоотдачи двигателя при скорости ω = 0;

Принимаю β₀=0,96;

ω_н = ω_р1.

3.1.6 Определяем среднеквадратичное значение мощности за время работы на основании тахограммы и нагрузочной диаграммы по формуле:

,

где Р_i – мощность на i-ом участке работы;

β_i – коэффициент ухудшения теплоотдачи на i-ом участке работы;

t_pi – время работы на каждой ступени;

ω_i – угловая скорость на каждом участке работы.

3.1.7 Делаем пересчет среднеквадратичной мощности на стандартную продолжительность включения

.

3.1.8 Определяем расчетную мощность электродвигателя

,

где К_з = 1.1 ÷ 1.3 – коэффициент запаса;

 - КПД передачи при максимальной частоте вращения.

По полученной расчетной мощности выбираем электродвигатель, учитывая номинальную скорость [5].

Тип электродвигателя МТМ 713-10. Ниже приведены паспортные данные двигателя:

Р2ном = 125 кВт nном = 587 об / мин Iс_н = 275 А Rс = 0,0183 Ом Jдв = 15 кг* м2 Ер_н = 372 В Rр =0,02 Ом cosн = 0,75

cosxx = 0,04 Iс_хх = 156 А Хс = 0,081 Ом Ке = 0,302 Iр_н = 196 А Хр = 0,098 Ом Мкр/Мн = 2,9

К = 1.4 – коэффициент, учитывающий момент инерции передачи.

3.1.9 Для выбранного двигателя определяем передаточное отношение редуктора и рассчитываем оптимальное передаточное отношение

,

где ω_ндв – номинальная угловая скорость двигателя.

,

где ω_мах = ω_р1 – максимальная угловая скорость на участке работы.

Из стандартного ряда значений передаточных отношений для редукторов принимаем .

3.1.10 Зная передаточное отношение редуктора, определяем скорости двигателя на каждой из ступеней

ступень 1:

,

ступень 2:

где n₁ и n₂ – частота вращения механизма на соответствующих ступенях.

3.1.11 Определяем статический момент нагрузки на валу электродвигателя на каждой ступени

где _мех – КПД механизма,

М_мех – момент механизма.