Практична робота 5

Тема: Розрахунок потужності і вибір електродвигуна при короткочасному режимі роботи

1 Мета роботи

1.1 Освоїти методику розрахунку потужності і вибір електродвигуна при короткочасному 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

Основною ознакою короткочасного режиму роботи є те, що перевищення температури двигуна в кінці робочого періоду не досягає усталеного значення, а тривалість роботи tp > 4Тн.

Вибір номінальної потужності двигуна спеціального виконання (короткочасного режиму роботи) здійснюють у такій послідовності:

1. За навантажувальною діаграмою робочої машини Мс=f(t) або Pс= f(t) одержаною шляхом розрахунків або експериментально, визначають середнє значення статичних опорів Мс.сер або середню статичну потужність Pс.сер.

2. За моментом Мс.сер або потужністю Pс.сер, враховуючи частоту обертання робочої машини, умови оточуючого середовища, з каталога електродвигунів для короткочасного режиму роботи попередньо вибирають двигун з номінальним моментом Мном=(1,2-1,3)Мс.сер або номінальну потужність Pном=(1,2-1,3)Pс.сер, tp.ст tp.ф, записують його технічні дані.

3. Користуючись навантажувальною діаграмою робочої машини, технічними даними попередньо вибраного електродвигуна та зведеним до його вала моментом інерції системи „ двигун – робоча машина ”, розраховують перехідні процеси електропривода і будують навантажувальну діаграму двигуна P= f(t), М=f(t). Навантажувальну діаграму двигуна можна одержати також експериментально, використавши попередньо вибраний двигун приводу даної робочої машини і записавши діаграму за допомогою самописного ватметра.

4. За навантажувальною діаграмою двигуна I= f(t) або М=f(t) користуючись формулами (1.4.25-1.4.27), визначають еквівалентний струм Iе або еквівалентний момент Ме.

5. У тому випадку, коли фактична тривалість короткочасної роботи tф дорівнює або дуже близька до однієї зі стандартних тривалостей tр.ст, то двигун вибирають за умовами Iном Iе або Мном Ме.

Тоді ж, коли tф значно відрізняється від tр.ст спочатку визначають найбільший допустимий струм Iдоп.tрр, який може споживати попередньо вибраний двигун або найбільший допустимий момент Мдоп.tрр, який він розвиває протягом часу tф.

П р и к л а д

Вибрати асинхронний короткозамкнений двигун для приводу машини встановленої у складі, та перевірити вибраний двигун на пускові та перевантажувальні властивості. Вихідні дані: М₁=70 Н м, t₁=40 с; М₂=30 Н м, t₂ =140 с; М₃=50 Н м, t ₃=360с. Кутова швидкість обертання вала машини w_м=30с^-1

Електрична мережа 380/220В.

Р о з в’я з а н н я

З навантажувальної діаграми видно, що час роботи t_р=540с=9хв менше значення

постійної часу нагрівання двигуна, тому двигун буде працювати у короткочасному режимі S2.

М_м 1см = 10 Н м

М_t 1см = 40 с

Рисунок 2. Навантажувальна діаграма

Визначаємо еквівалентний момент і потужність машини, М_ем , Н∙м; Р_ем ,Вт

Н∙м

=47,6 30=1428 Вт.

Еквівалентна потужність на валу двигуна, Р_е, Вт

Вт,

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

Вибираємо двигун. Можна вибрати двигун для короткочасного режиму роботи S2,

у паспорті якого вказується потужність і стандартна тривалість роботи, тобто

двигун серії АИРБ80А6КР2БСУ1, за додатком Д.

Р_н ≥ Р_е і t_пасп. ≥ t_р

Р_н =1,5 кВт. і t_пасп=4 хв

Але ці двигуни дефіцитні і сільському господарстві не поставляються, тому вибираємо двигун режиму S1. Номінальну потужність двигуна тривалого режиму, який буде працювати в короткочасному режимі, визначаємо за формулою:

,

де Т-постійна часу нагрівання, за додатком А Т=15хв=900с.

Вт

В результаті перевірки двигуна на пускові і перевантажувальні здатності остаточно за додатком В вибираємо двигун трифазного струму напругою 380/220 В типу АИР100L6У3 з даними: Р_н=2,2 кВт; n_н=945хв^-1; К_мін=1,6; К_мах=2,2.

Перевіримо пускові та перевантажувальні властивості двигуна: припустимо, що двигун запускається при найбільшому навантаженні М₁=70 Н∙м.

Визначаємо значення моменту опору машини, приведеного до валу двигуна при навантаженні М₁.

w_н = 3,14 ∙ n_н / 30=3,14∙ 945/ 30 = 98,9 с^-1

М_ем = М₁ ∙w_м / w_н=70 ∙30 / 98,9 = 21,2 Н∙м.

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

М_н(пуск) =1,25 ∙ М_ем / К_мін ∙ U²_,

де К_мін – кратність мінімального моменту двигуна за каталогом;

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

М_н(пуск)=1,25 ∙21,2 / 1,6 ∙ 0,925²=19,3 Н∙м

Номінальний момент двигуна, М_н, Н∙м при w_н=98,9с^-1

М_н= Р_н / w_н=2200 / 98,9= 22,2Н∙м

М_н > М_н(пуск)

22,2 Н∙м >19,3 Н∙м

Вибраний двигун забезпечить пуск машини при повному завантаженні.

Визначаємо потрібний номінальний момент двигуна за перевантажувальною здатністю, М_н(пер) ,Н∙м

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) = 70 / 0,75∙2,2=42,4Н∙м

М_н > М_н(пер)

22,2 Н∙м  42,4 Н∙м.

Отже, вибраний двигун не відповідає умовам перевантаження, тому в процесі роботи двигун не слід перевантажувати.

За умовами навколишнього середовища вибраний двигун категорії У3 відповідає виконанню за захищеністю ІР44, за додатком С.

Таблиця 8 - Вихідні дані до практичної роботи 5

Варі- анти	Місце розміщення	Дані навантажувальної діаграми	Кутова швидкість
1	під навісом	М1 =50; М2 = 10; М3 = 20; t1 = 10; t2 =240; t3 = 180;	30
2	майстерня	М1 =40; М2 = 10; М3 = 20; t1 = 30; t2 =360 ; t3 = 120;	20
3	гараж	М1 =60; М2 =20 ; М3 = 40; t1 = 20; t2 = 300; t3 = 120;	40
4	кормоцех	М1 =70; М2 =30 ; М3 = 40; t1 = 15; t2 = 240; t3 = 240;	25
5	вівцеферма	М1 =30; М2 = 10; М3 = 15; t1 = 10; t2 = 280; t3 = 60;	35
6	гараж	М1 =70; М2 = 40; М3 =50 ; t1 = 30; t2 =420 ; t3 = 120;	40
7	склад	М1 =80; М2 = 20; М3 = 50; t1 = 40; t2 = 120; t3 =360 ;	30
8	пташник	М1 =90; М2 = 50; М3 =70 ; t1 = 15; t2 =420 ; t3 = 100;	25
9	інкубатор	М1 =90; М2 =30 ; М3 =60 ; t1 =25 ; t2 = 420; t3 =60 ;	20
10	майстерня	М1 =70; М2 =40 ; М3 =60 ; t1 = 20; t2 = 360; t3 = 180;	60
11	під навісом	М1 =40; М2 = 10; М3 = 30; t1 = 10; t2 =240; t3 = 180;	30
12	майстерня	М1 =30; М2 = 10; М3 = 20; t1 = 30; t2 =360 ; t3 = 120;	20
13	гараж	М1 =50; М2 =20 ; М3 = 40; t1 = 20; t2 = 300; t3 = 120;	40
14	кормоцех	М1 =60; М2 =30 ; М3 = 40; t1 = 15; t2 = 240; t3 = 240;	25
15	вівцеферма	М1 =20; М2 = 10; М3 = 15; t1 = 10; t2 = 280; t3 = 60;	35
16	гараж	М1 =80; М2 = 40; М3 =60 ; t1 = 30; t2 =420 ; t3 = 120;	40
17	склад	М1 =80; М2 = 30; М3 = 50; t1 = 40; t2 = 120; t3 =360 ;	30
18	пташник	М1 =100; М2 = 50; М3 =60 ; t1 = 15; t2 =420 ; t3 = 100;	25
19	інкубатор	М1 =90; М2 =30 ; М3 =50 ; t1 =25 ; t2 = 420; t3 =60 ;	20
20	майстерня	М1 =70; М2 =40 ; М3 =60 ; t1 = 20; t2 = 360; t3 = 180;	60
21	під навісом	М1 =35 М2 = 15; М3 = 30; t1 = 10; t2 =240; t3 = 180;	30
22	майстерня	М1 =50; М2 = 10; М3 = 20; t1 = 30; t2 =360 ; t3 = 120;	20
23	гараж	М1 =60; М2 =25 ; М3 = 40; t1 = 20; t2 = 300; t3 = 120;	40
24	кормоцех	М1 =60; М2 =25; М3 = 35; t1 = 15; t2 = 240; t3 = 240;	25
25	вівцеферма	М1 =30; М2 = 10; М3 = 15; t1 = 10; t2 = 280; t3 = 60;	35
26	гараж	М1 =90; М2 = 40; М3 =60 ; t1 = 30; t2 =420 ; t3 = 120;	40
27	склад	М1 =80; М2 = 40; М3 = 50; t1 = 40; t2 = 120; t3 =360 ;	30
28	пташник	М1 =100; М2 = 60; М3 =70 ; t1 = 15; t2 =420 ; t3 = 100;	25
29	інкубатор	М1 =90; М2 =40 ; М3 =50 ; t1 =25 ; t2 = 420; t3 =60 ;	20
30	майстерня	М1 =70; М2 =30 ; М3 =55 ; t1 = 20; t2 = 360; t3 = 180;	60