1.2. Методические указания

1.2.1. Расчет и выбор двигателя.

На основании исходных данных и заданной нагрузочной диаграммы определить продолжительность включения двигателя ПВ:

ПВ= t_р/Т_ц = =( t _р/ (t_р + t_п)) · 100%,

где t_p - время работы двигателя, с, Тц - время цикла, с,

t_n - время паузы, с,

который после подстановки одинаковых для всех вариантов значений временных отрезков будет равен:

ПВ = (150/ (150 +450)) · 100% = 25%.

2. Рассчитать значения Р_С1, Р_С2,используя заданное значение Р_С3,

3. Вычислить эквивалентную мощность Р_экв на рабочем участке нагрузочной диаграммы, используя найденные значения Р_С1, Р_С2, Р_С3.

где t₁, t₂, t₃ - время работы двигателя с мощностями нагрузки на валу соответственно Р_С1,, Р_С2, Р_С3

.

4. Определить синхронную скорость выбираемого двигателя:

n₀ = 30  w₀ / об/мин,

где w₀ выбирается из табл.2 в соответствии с рабочим вариантом.

5. Используя каталожные данные двигателей серии MTF (табл.3) выбрать двигатель таким образом, чтобы его мощность на валу при рассчитанной в пункте 1 продолжительности включения ПВ=25% была больше или равна Р_ЭКВ, а его номинальная скорость вращения в об/мин соответствовала скорости п₀ , отставая на 3-8%.

6. Выписать и свести в таблицу технические данные выбранного двигателя.

7. Рассчитать и построить естественную механическую характеристику пользуясь упрощенным уравнением механической характеристики (формула

Клосса):

,гдеМк - критический или максимальный момент в Нм, (1 кгс·м = 9,8 Н·м);

Sk - критическое скольжение, соответствующее критическому моменту;

S - текущее скольжение, изменяющееся в двигательном режиме от 1 до 0;

М - текущий момент двигателя, соответствующий скольжению S.

Мк берется из технических данных выбранного двигателя. При этом его размерность в кгс·м необходимо перевести в Н·м.

S_K рассчитывается по уравнению: ,

где S_Н =(n_Н – n₀₎ /n₀ ; λ=M_K / M_Н ; M_Н (Н·м) = Р_Н(Вт) / w_Н (рад/с).

Подставляя в уравнение механической характеристики значения S в диапазоне от 1 до 0 (не менее 10-ти значений), рассчитать соответствующие значения М, результаты расчетов свести в таблицу и построить механическую характеристику S=f (M). При построении вертикальную ось размечать как в S, так и в соответствующих значениях n = n₀(1-S) .

Механическую характеристику строить на отдельном листе: миллиметровке или листе с нанесенной сеткой. Допускается печатное исполнение рисунка.

1.2.2. Методика построения пусковой диаграммы

Построение пусковой диаграммы и определение пусковых сопротивлений выполняют аналитическим или графическим методами. Аналитический метод применяется при высокой линейности механических характеристик. Графический метод в большей степени учитывает нелинейность механической характеристики и отличается от аналитического тем, что после расчета максимального момента (М₁) и момента переключения (М₂) правильная пусковая диаграмма строится путем последовательных приближений с корректировкой значений М₂.

1. Определить значение момента М₁ через найденное ранее значение М_Н. Для этого используется заданная в табл.2 кратность пускового момента М₁/М_Н.

2. Рассчитать величину момента переключения М₂:

, где , аm – число пусковых ступеней, равное в данной работе для всех вариантов 3 (m=3).

3. Построить пусковую диаграмму привода в координатах естественной механической характеристики (cм. рис.3).

Рис.3 Графический расчет пусковой диаграммы.

Для этого на рисунке механической характеристики:

- отметить значения моментов М₁, М₂, через которые провести вертикальные прямые до пересечения с естественной механической характеристикой в точках k и g;

- через точки k и g провести прямую линию tg, определяя положение точки t;

- через точку g провести горизонтальную прямую gf, определяя положение точки пересечения f c линией М₂ ;

- через точку f провести луч te до пересечения с линией М₁;

- горизонтальная прямая ed определит положение точки d, через которую провести луч tc до пересечения с линией М₁ и т.д. Горизонтальная прямая cb определит положение точки b, луч ta через которую должен пересечь ось моментов в т. М₁. Пусковая диаграмма построена.

4. Если луч ta не попадает в точку М₁, необходимо скорректировать положение точки М₂ сохраняя соотношение М2  М_С и повторить построение. В противном случае необходимо повторить выбор двигателя.

1.2.3. Расчет пусковых параметров электропривода.

К расчетным пусковым параметрам электропривода в первую очередь относятся значения сопротивлений пусковых реостатов и время пуска.

1. Значения сопротивлений отдельных секций пусковых реостатов определяется с помощью построенной пусковой диаграммы, лучи которой разбили вертикальные линии моментов М₁, М₂ на ряд отрезков (ac, ce, eg), соотношение длин которых пропорционально соотношению сопротивлений секций.

Определить значения сопротивлений секций по следующим формулам:

R_G1 = ac  m_R; R_G2 = ce  m_R; R_G3 = eg  m_R, где m_R – масштаб сопротивлений равный: m_R = R_P / gh.

R_P - активное сопротивление одной фазы обмотки ротора, определяемое по формуле: ,

где Е_2К – напряжение между кольцами двигателя, а I_2H- ток ротора при полученном значении ПВ. Оба параметра определяются из технических данных электродвигателей серии MTF (табл.3).

2. Для определения времени пуска необходимо выполнить приведение момента инерции механизма к валу двигателя по формуле:

, где

момент инерции двигателя J_ДВ = (CD)²/4;

момент инерции механизма J_МЕХ (задан в табл.1);

(CD)²/4 – маховый момент двигателя (табл.3);

Номинальная скорость вращения механизма w_МЕХ = 42 рад/c;

Номинальная скорость вращения двигателя w_ДВ = n_ДВ/30.

Рассчитать время пуска двигателя из неподвижного состояния до рабочей скорости (w_ДВ), считая, что двигатель разгоняется под действием среднеарифметического момента М_СР = (М₁ + М₂), а момент статического сопротивления механизма М_С  Р_С3 / w_ДВ.

Тогда время пуска двигателя равно:

t_П = J  w_ДВ /( М_СР - М_С).

Свести в таблицу основные расчетные данные пускового режима электропривода и сформулировать выводы по первому заданию.