АЭП - Барулин

Задание:

Для системы трехфазный асинхронный двигатель – рабочая машина (двигатель питается от сети напряжением 380В)

1. По данным нагрузочной диаграммы, используя метод эквивалентных величин, определить необходимую мощность приводного электродвигателя по нагреву. Выбрать по каталогу в качестве приводного электродвигателя четырехполосный асинхронный двигатель общего назначения серии 4А или двигатель с.-х. назначения.

2. Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя ω=f₁(M_дв), определить мощность, потребляемую из сети в номинальном режиме, номинальный и пусковой ток электродвигателя.

3. Рассчитать и построить на том же графике механическую характеристику рабочей машины ω=f₂(M_с), приведенную к угловой скорости вращения вала электродвигателя.

4. Определить графоаналитическим методом (методом площадей) продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой при номинальном напряжении.

5. Оценить условия запуска электродвигателя с нагрузкой при снижении питающего напряжения на ΔU %.

Решение:

Вариант 63.

Р1, кВт	Р2, кВт	Р3, кВт	Р4, кВт	t1, мин	t2, мин	t3, мин	t4, мин	ηпер	Nрмн, об/мин	Мрмн, Н*м	Jрм, кг*м2	α
7	16	0,1	14	15	18	22	24	0,9	1420	70	0,04	2

Пункт 1.

Эквивалентная по нагреву мощность нагрузки на валу элетродвигателя рассчитывается по выражению:

г

кВт,

де Р_i - мощность на валу электродвигателя в i-й период работы;

t_i - продолжительность i-го периода работы, мин;

n – количество периодов нагрузки.

Мощность электродвигателя при его полном охлаждении во время паузы в работе выбирают по каталогу исходя из условия:

,

где Р_н – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

р_м – коэффициент механической нагрузки.

Коэффициент механической перегрузки р_м определяется через коэф. тепловой перегрузки двигателя р_т:

,

t_р – полная продолжительность работы электродвигателя с переменной нагрузкой, мин;

Т_н – постоянная времени нагрева электродвигателя, мин;

Постоянную нагрева Т_н принять для ориентировочного выбора мощности электродвигателя по (2), где Т_н=20мин.

Анализируя вышенаписанные формулы можно установить, что при t_p>90 мин р_т =1, а следовательно, и р_м=1.

Католожные параметры двигателя свести в таблицу 1.

Таблица 1.

Каталожные параметры электродвигателя

Тип электродвигателя	Рн , кВт	Uн , В	Мм*	Мп*	Мк*	соsφ	η , %	Sн	In*
4А132М4У3	11	380	1,7	2,3	3	0,87	87,5	0,02	7,5

n_н(об/мин) = 1460

М_м^* - кратность минимального вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;

М_п^* - кратность пускового вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;

М_к^* - кратность макмимального вращающего момента электродвигателя по отнашению к номинальному моменту;

- номинальное скольжение электродвигателя, соответствующее номинальному вращающему моменту;

- синхронная частота вращения электродвигателя (магнитного поля статора), об/мин;

- число пар полюсов электродвигателя (ближайшее меньшее целое число); Следовательно р = 2;

f = 50Гц – частота тока в электрической сети;

I_n* - кратность пускового тока

Ток, потребляемый двигателем в номинальном режиме работы определяется по формуле:

А

где U_н – номинальное напряжение электродвигателя;

соsφ_н – коэффициент мощности;

η_н – коэффициент полезного действия;

Пусковой ток:

=7,5*21,98=164,85А

где I_n* - кратность пускового тока.

Пункт 2.

Механическую характеристику асинхронного электродвигателя ω=f₁(M_дв) строят на основании расчета его вращающих моментов для угловых скоростей, соответствующих сколжениям:

S=0; S=S_н; S=0.1; S=S_к; S=0.4; S=S_м=0.8; S=1.

Вращающим пусковой момент электродвигателяпри S=1 (ω=0) следует определить используя кратность пускового момента момента М^*_п, а минимального при S =0,8 – используя кратность минимального момента М^*_м по выражению:

=71.9*2.3=165.37 Н*м

=71.9*1.7=112.23 Н*м

где

=1100/152.8=71.9 Н*м - номинальный вращающий момент электродвигателя;

=0,105*1460=152.8, 1/с - номинальная угловая скорость электродвигателя, (n_н – номинальная частота вращения, об/мин)

Остальные вращающие моменты электродвигателя для скольжения от 0 до 0,4 рассчитываются на основании упрощенной формулы Клосса:

Н*м

где =71.9*3=215.7, Н*м - максимальный вращающий момент электродвигателя;

- критическое скольжение электродвигателя, соответсвующее максимальному вращающему моменту.

Н*м

Н*м

Данные расчета механической характеристики ω=f₁(M_дв) свести в таблицу 2. Переход от скольжения к угловой скорости произвести по формуле:

=157*(1-0.11)=139.73, 1/с

где 1/с - синхронная угловая скорость вращения вала электродвигателя.

Таблица 2.

Данные к построению механической характеристики асинхронного двигателя

S	0	Sн=0,02	0.1	Sк=0,11	0,4	0,8	1,0
ω , 1/с	ω0=157	ωн=152,8	141.3	ωк=139,73	94.2	ωм=31.4	0
М, Н*м	0	М0=75,92	214,7	Мк=215,7	110.2	Мм=122.23	Мп=165.37

При построении механических характеристик ω=f₁(M_дв) значения ω располагают по оси ординат (функция), а значения М – по оси абсцисс (аргумент).

Интерполируя механическую характеристику двигателя в ее пусковой части, следует учесть, что при скольжении S>S_к формула Клосса занижает действительные вращающие моменты. В частности для S=0,4 вращающий момент вычисленный по ней будет несколько занижен.

Пункт 3.

Для приведения моментов вращения рабочей машины к валу электродвигателя, необходимо использовать следующее соотнашение:

,

где =1460/1420=1,02 - передаточное отнашение передачи от электродвигателя к рабочей машине.

М₀ =12,25 – приведенный момент сопротивления, Н*м

С учетом этого выражения приведенный момент статического сопротивления на валу электродвигателя запишется:

Давая ω значения от 0 до ω=ω₀ рассчитывают зависимость ω=f₂(M_с). Принять М_рм0 равным 0,2М_рмн, где М_рм0 – момент сопротивления рабочей машины при угловой скорости, равной 0; М_рм0=14, следовательно М_рмн=70

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

Н*м

На основании этих расчетных данных строится кривая ω=f₂(M_с) на том же графике, что и механическая характеристика электродвигателя ω=f₁(M_дв). Данные расчета механической характеристики ω=f₂(M_с) свести в таблицу 3.

Таблица 3.

Данные к построению механической характеристики рабочей машины относительно вала электродвигателя

ω, 1/с	157	152,8	141,3	139,73	94,2	31,4	0
Мс, Н*м	79,13	76,3	66,92	65,8	37,97	17,7	15,26

6