Практична робота 4

Тема: Розрахунок потужності і вибір електродвигуна при тривалому режимі роботи

1 Мета роботи

1.1 Освоїти методику розрахунку потужності і вибір електродвигуна при тривалому режимі роботи

1.2 Одержати необхідні практичні навики, графічно аналізувати навантажувальну діаграму електродвигуна

2 Матеріально - технічні оснащення

2.1 Карти інструкцій по виконанню практичної роботи (короткі теоретичні відомості, технічні дані двигунів постійного струму).

2.2 Довідкова література.

2.3 Мікрокалькулятор.

3 Порядок виконання роботи

3.1 Ознайомитися з теоретичними відомостями.

3.2 На загальному прикладі освоїти методику розрахунку

3.3 Вирішити задачу.

3.4 Зробити висновки.

4 Теоретичні відомості

Навантажувальною характеристикою (навантажувальною діаграмою) робочої машини називають залежність статичного опору або споживаної потужності від часу. Більшість сільськогосподарських машин мають випадковий характер навантажувальних діаграм і аналітично не розраховуються. Аналітично розраховують навантажувальні діаграми вентиляторів, відцентрових насосів, вакуум-насосів. Крім названих машин, постійний характер навантажувальної діаграми мають транспортери сипучих матеріалів, зерноочисні машини, млини, зернодробарки з автоматичними регуляторами завантаження (АРЗ), змішувачі вологих кормів. Різко змінний характер навантажувальної діаграми мають подрібнювачі грубих кормів.

Навантажувальна діаграма робочої машини є основою для визначення номінального режиму роботи двигуна та вибору його за потужністю. Крім того, при різкозмінній діаграмі навантаження піки статичного моменту або потужності використовують для перевірки двигуна за перевантажувальною здатністю або пусковим моментом, тобто вибирають двигун за електричними модифікаціями. Характер навантажувальної діаграми використовують при виборі системи захисту від тривалих перевантажень. При постійному та слабкозмінному навантаженні захист від тривалих перевантажень забезпечують за допомогою теплових реле та теплових розчіплювачів автоматичних вимикачів, а при різко змінному - пристроями вмонтованого температурного захисту, який також використовують при короткочасному та повторно-короткочасному режимах роботи.

П р и к л а д

Вибрати асинхронний короткозамкнений двигун для приводу машини, встановленої в зерноочисному пункті, та перевірити вибраний двигун на пускові та перевантажувальні властивості. Вихідні дані: М₁=10 Нм, t₁=20 хв; М₂=20Нм, t₂ =30хв, М₃=25Нм, t ₃=60хв. Кутова швидкість обертання вала машини w_м=140 с^-1 Електрична мережа 380/220В.

Р о з в’я з а н н я

М_м 1см=5Н∙м

М_t 1см=10хв

Рисунок 4 Навантажувальна діаграма

Визначаємо режим роботи електропривода. Для цього знаходимо максимальну потужність двигуна, Р_м , Вт

Р_м =М ₃ ∙ w_м =25∙140=3500 Вт

Для двигунів такої потужності Т=15...20 хв, за додатком А. З графіка навантажувальної діаграми (рисунок 4) видно, що час роботи

T_р= t₁+ t₂ + t ₃=20+30+60=110 хв

При цьому T_р>4Т, тобто 110хв>420хв.

За 110хв. двигун встигає нагрітися до встановленої температури. Такий режим роботи називається тривалим і згідно з ГОСТ 183-74 позначається S1.

Визначаємо еквівалентний момент навантаження, М_ем, Н м

Н м.

Еквівалентну потужність машини за робочий період, Р_ем, Вт

=21,6 ∙140=3024 Вт.

Еквівалентну потужність на валу двигуна, Р_е, Вт

Вт.

де h_п - коефіцієнт корисної дії передачі, h_{п =}0,95.

Вибираємо двигун за умовою

Рн ≥ Ре

Рн > 3183Вт.

За додатком Б вибираємо асинхронний короткозамкнений двигун трифазного струму напругою 380/220 В типу АИР100L4У3 , з номінальними даними:

Рн=4,0 кВт; n_н=1410хв^-1 ; Кмін=1,6; Кмах=2,2.

Перевіримо пускові та перевантажувальні властивості двигуна: припустимо, що двигун запускається при найбільшому навантаженні М₃=25 Н∙м.

Визначаємо значення моменту опору машини, приведеного до валу двигуна при навантаженні М₃.

w_н=3,14 n_н /30=3.14 ∙1410 / 30=147,6 хв^-1

М_ем=М₃ w_м / w_н=25∙ 140 / 147,6 = 23,7 Н∙м

Номінальний момент двигуна за умовами пуску із врахуванням зниження напруги в мережі

М_н(пуск)=1,25 М_ем / Кмін U²

де Кмін - кратність мінімального моменту двигуна за каталогом;

U-напруга мережі під час пуску двигуна у відносних одиницях, U=0,925

М_н(пуск)=1,25∙ 23,7 / 1,6 ∙0,925²=21,5 Н∙м

Номінальний момент двигуна, М_н , Н м

М_н= Р_н /w_н=4000/147,6=27,1 Н∙м

М_н > М_н(пуск)

27,1Н∙м >21,5Н∙м.

Вибраний двигун забезпечить пуск машини при повному завантаженні.

Визначаємо потрібний номінальний момент двигуна за перевантажувальною здатністю

М_н(пер)=М_мах/ 0,75 К_мах

де М_мах-найбільший момент, взятий за навантажувальною діаграмою;

К_мах- кратність максимального моменту двигуна за каталогом

М_н(пер)=25/ 0,75 ∙2,2=15,2 Н∙м

М_н > М_н(пер)

27,1 Н∙м >15,2 Н∙м.

Отже, вибраний двигун відповідає умовам перевантаження.

Оскільки двигун встановлений в зерноочисному пункті, слід взяти двигун для помірного клімату та виконанням за захищеністю ІР54, за додатком С.

Таблиця 7 - Вихідні дані до практичної роботи 4

Варіанти	Місце розміщення	Дані навантажувальної діаграми	Кутова швидкість
1	майстерня	М1 =40; М2 =80; М3 =100; t1 =10 ; t2 =60 ; t3=120;	50
2	корівник	М1 =20 ; М2 = 50; М3 = 60; t1 = 5; t2 = 90; t3 = 60.	60
3	кормоцех	М1 =60; М2 = 120; М3 =200 ; t1 =10; t2 =120 ; t3 =30 ;	70
4	свинарник	М1 =30; М2 = 40; М3 =50 ; t1 =20 ; t2 = 60; t3 =60 ;	40
5	кормоцех	М1 =100; М2 = 200; М3 =300 ; t1 = 10; t2 = 80; t3 = 90;	60
6	доїльний зал	М1 =30; М2 = 50; М3 = 70; t1 = 15; t2 =90 ; t3 =60 ;	100
7	телятник	М1 =30; М2 =50 ; М3 =60 ; t1 =5 ; t2 = 40; t3 = 90;	55
8	льонопункт	М1 =100; М2 = 160; М3 = 200; t1 = 10; t2 = 50; t3 =120 ;	95
9	теплиця	М1 =20; М2 = 30; М3 = 40; t1 = 10; t2 = 60; t3 =60 ;	145
10	зерноочисний пункт	М1 =10; М2 =25 ; М3 = 30; t1 =20 ; t2 =40 ; t3 =50 ;	140
11	під навісом	М1 =30; М2 = 70; М3 = 110; t1 = 5; t2 =50; t3 = 110;	45
12	майстерня	М1 =25; М2 = 45; М3 = 70; t1 = 10; t2 =80 ; t3 = 55;	55
13	гараж	М1 =10; М2 =20 ; М3 = 30; t1 = 15; t2 = 35; t3 = 65;	130
14	кормоцех	М1 =90; М2 =100 ; М3 = 180; t1 = 10; t2 = 100; t3 = 25;	65
15	вівцеферма	М1 =20; М2 = 35; М3 = 45; t1 = 15; t2 = 65; t3 = 60;	140
16	гараж	М1 =95; М2 = 150; М3 =190 ; t1 = 10; t2 =55 ; t3 = 110;	90
17	склад	М1 =25; М2 = 45; М3 = 75; t1 = 20; t2 = 85; t3 =60 ;	95
18	пташник	М1 =45; М2 = 70; М3 =110 ; t1 = 10; t2 =65 ; t3 = 110;	50
19	інкубатор	М1 =35; М2 =50 ; М3 =65 ; t1 =10 ; t2 = 45; t3 =85 ;	55
20	майстерня	М1 =20; М2 =60 ; М3 =70 ; t1 = 10; t2 = 80; t3 = 65;	60
21	кормоцех	М1 =100; М2 =150 ; М3 =190 ; t1 =10 ; t2 =55 ; t3 =110 ;	90
22	під навісом	М1 =35; М2 =45 ; М3 =65 ; t1 = 10; t2 = 35; t3 = 95;	55
23	телятник	М1 =110; М2 = 150; М3 =190 ; t1 = 15; t2 =55 ; t3 = 110;	100
24	насосна	М1 =30; М2 = 40; М3 =50 ; t1 = 10; t2 =65 ; t3 = 65;	130
25	свинарник	М1 =90; М2 = 190; М3 =290 ; t1 = 10; t2 = 75; t3 = 95;	60
26	молокопункт	М1 =55; М2 =110 ; М3 =210 ; t1 = 15; t2 =110 ; t3 = 35;	70
27	свинарник-маточник	М1 =35; М2 =60 ; М3 =75 ; t1 = 20; t2 =80 ; t3 = 65;	95
28	пташник	М1 =20; М2 =30 ; М3 =35 ; t1 =25 ; t2 =25 ; t3 = 65;	130
29	доїльний цех	М1 =40; М2 =50 ; М3 =60 ; t1 = 10; t2 = 60; t3 =60 ;	140
30	вівцеферма	М1 =20; М2 = 30; М3 =40 ; t1 =15 ; t2 = 90; t3 = 60;	95