2.3 Расчет мощности электродвигателя

Исходные данные

Для сматывания узкой стальной полосы, используется накопитель барабанного типа.

Технические данные:

Заправочная скорость - U_з=1,5 м/с;

Рабочая скорость намотки – U_р=8 м/с;

Диаметр барабана - d_б = 0,5 м;

Диаметр рулона – d_р=1,5 м

Усилие натяжения - F =1150 Н;

Передаточное число редуктора – U=4,5.

Момент инерции редуктора приведённый к валу двигателя –

J_р = 0,078 кгм²

Момент инерции муфты приведённый к валу двигателя –

J_м= 0,078 кгм²

Момент инерции барабана накопителя приведённый к валу

двигателя – J_б = 0,194 кгм²

Момент инерции загруженного барабана накопителя приведённый к валу двигателя – J_з.б = 3,76 кгм²

КПД - η=0,92

Частота вращения двигателя определяется по следующим формулам:

- заправочная частота вращения двигателя:

, (1)

где n_зап - заправочная частота вращения двигателя, об/мин

U_з - заправочная скорость намотки, м/с

U - передаточное число редуктора

d_б - диаметр барабана накопителя, м

об/мин

- рабочая частота вращения двигателя:

, (2)

где n_раб - рабочая частота вращения двигателя, об/мин

U_р - рабочая скорость намотки, м/с

d_р – диаметр рулона на барабане, м

об/мин

Расчетная мощность намотки полосы определяется по формуле:

, (3)

где P_рас - расчетная мощность намотки полосы, кВт

F - усилие натяжения, Н

η - КПД

кВт

Рассчитываем относительную продолжительность включения электродвигателя по формуле

, (4)

где ПВ_р - продолжительность включения электродвигателя;

t_к - время работы накопителя;

t_п - время паузы.

Так как расчёт ПВ не совпадает со стандартной, пересчитываем расчётную мощность на стандартную ПВ, которую принимаем равной 60%

, (5)

где P_ПВ-60% - расчётная мощность при ПВ 60%, кВт

ПВ_р - расчётная продолжительность включения, %

ПВ_ст - стандартная продолжительность включения, %

По каталогу выбираю электродвигатель крановой серии типа MTKF 312-8 трёхфазного тока с короткозамкнутым ротором, который имеет следующие параметры:

• Мощность на валу - 11 кВт

• Частота вращения - 700 об/мин

• Высота оси вращения - 180 мм

• Ток статора при 380 В - 29 А

• cos φ - 0.74

• Кпд - 78 %

• Пусковой момент - 461 Н*м

• Максимальный момент – 500 Н*м

• Маховый момент ротора - 0.388 кгм²

• Режим работы - S3-40%

• Масса - 195 кг

• Пусковой ток при 380 В – 150 А

• Максимальная частота вращения - 2500 об/мин

2.4 Проверка выбранного электродвигателя по нагреву

Для проверки выбранного электродвигателя по нагреву необходимо чтобы соблюдалось следующее условие:

, (6)

где М_э.с – эквивалентный момент при стандартной ПВ, на которою выбран двигатель, Н*м

М_н – номинальный момент двигателя, Н*м

Для определения эквивалентного момента при стандартной ПВ используем следующую формулу:

, (7)

где М_э.ф – эквивалентный момент при фактической ПВ, Н*м

ПВ_ф – фактическая продолжительность включения, %

ПВ_с – стандартная продолжительность включения, %

Эквивалентный момент при фактической ПВ определяем по формуле:

, (8)

где М_п – пусковой момент двигателя, Н*м

М_т – тормозной момент двигателя, Н*м

t_п – время пуска, с

t_з – время работы на заправочной скорости (2 с), с

t_р – время работы на рабочей скорости (420 с), с

t_т – время торможения, с

Номинальный момент двигателя равен:

, (9)

где P – мощность двигателя, кВт

n – номинальная частота вращения, об/мин

H*м

Пусковой момент двигателя определяем по формуле:

, (10)

Н*м

Время пуска определяем по формуле

, (11)

где ΣJ_п – суммарный момент инерции при пуске двигателя, кгм²

ω_з – заправочная частота вращения, рад/с

Суммарный момент инерции при пуске двигателя равен:

, (12)

где J_д –момент инерции двигателя, кгм²

J_р – момент инерции редуктора приведённый к валу двигателя, кгм²

J_м – момент инерции муфты приведённый к валу двигателя, кгм²

J_б – момент инерции барабана накопителя приведённого к валу двигателя, кгм²

кгм²

Время пуска равно:

с

Время торможения определяем по формуле.

, (13)

где ΣJ_о – суммарный момент инерции при остановке двигателя, кгм²

ω_р – рабочая частота вращения, рад/с

Суммарный момент инерции при остановке двигателя равен:

, (14)

где J_з.б - момент инерции загруженного барабана накопителя приведённый к валу двигателя, кгм²

кгм²

Время торможения равно:

с

Определяем эквивалентный момент при фактической ПВ:

Определяем эквивалентный момент при стандартной ПВ:

Н*м

Проводим проверку выбранного электродвигателя по нагреву:

Так как условие выполняется, то двигатель проходит по нагреву, т.е двигатель выбран правильно.