4.2 Перевірка основних параметрів електродвигунів приводу технологічного обладнання пто і рео

Все електрифіковане технологічне обладнання ПТО і РЕО надходить в комплекті з електродвигунами. Тому у дипломному проекті здійснюємо перевірку електродвигунів за потужністю, чястотою обертання, електричною модифкацією, конструктивним виконанням, способом монтажу, часом розгону, нагріваням під час пуску на відповідність умовам навколишнього середовища.

Для перевірки параметрів електродвигуна візьмемо вентиляційне обладнаня, а саме електродвигун приводу витяжного вентилятора Ц4-70 N2,5, який розміщений на дільниці фарбування.

Технічні дані вентилятора :

- подача L = 1760м3/год = 0,488м3/с;

- напір р = 48кг/м² = 470,4Па;

- частота обертання 2780 об/хв.

Оскільки частота обертання вентилятора N = 2780 об/хв, то необхідно вибрати двигун з синхронною частотою обертання N_с = 3000 об/хв.

Навантаження на електродвигун стапе, режим роботи електродвигуна тривалий - S1. Конструктивне виконання електродвигуна згідно з

ГОСТ 2479-79 приймаємо ІМ 1081 - двигун на лапах з двома підщипниками, з одним циліндричним кінцем валу.

Ступінь захисту ел.двигуна від впливу навколишнього середовища ІР54.

Потужність Р_в, кВт, споживана вентилятором, визначається за формулою :

Р_в = L·р / (1000·_в) , (4.6)

де L - подача вентилятора, м³/с;

р - напір вентилятора, Па;

_в- ККД вентилятора, _в = 0,8.

Звідси:

Р_в = 0,488·470,4/(1000·0,8)= 0,29кВт

Потужність Р_дв.ном, кВт е.двигуна для приводу вентилятора визначається за формулою:

Р_дв.ном  К_зап·Р_в / _пер., (4.7)

де К_зап - коефіцієнт запасу, який залежить від типу і потужності електродвигуна, К_зап = 1,5;

_пер. - ККД передачі; оскільки вал електродвигуна і вал вентилятора з’єднані жорстко, то _пер. = 1.

Р_дв.ном  1,5·0,29 / 1 = 0,435кВт

Вибираємо електродвигун загалнопромислового виконання з найближчою більшою номінальною потужністю - АИР63В2У3 ТУ16-51.649-85

Паспортні дані електродвигуна :

Р_н.дв. = 0,55кВт І_н. = 1,31А

 = 75% cоs  = 0,85

N_н = 2730об/хв

М_пуск/М_н. = 2,2; М_mіn/М_н = 1,8; _к =М_mах/М_н. = 2,2; J_р = 0,9*10^-3кг*м2

Виконаємо перевірку вибраного електродвигуна на відповідність робочій машині, тобто відцентровому вентлятору Ц 4-70 N2.5.

Використовуючи дані з каталогу електродвигуна [14], побудуємо його природну механічну характеристику М_дв. = f(n) за п’ятьма точками.

1 точка - неробочий хід

М₁ = 0; S₁ = 0;

2 точка - номінальний режим роботи

М₂ = М_н; S₂ = S_н;

М_н = 9550·Р_н.дв / n_н, (4.8)

де М_н - номінальний обертовий момент електродвигуна, H*м;

Р_н.дв. - номінальна потужність електродвигуна, кВт;

n_н - номінальна частота обертання електродвигуна, об/хв.

S_н=(n_с-n_н)/n_с, (4.9)

де S_н - номінальне ковзання двигуна;

n_с - синхронна частота обертання, об/хв;

Підставивши дані в (3.3) і (3.4), отримаємо:

М_н = 9550·0,55/2730 = 1,92Н·м;

S_н = (3000-2730)/3000 = 0,09;

3 точка - точка максимального моменту

М₃ = М_mах; S₃ = S_mах = S_кр;

М_mах = _к·М_н = 2,2·1,92 = 4,22Н·м;

, (4.10)

де ₁ = М_mах/M_пуск, визначається як ₁ = (М_mах/М_н)/(М_пуск/М_н) = 2,2/2,2 = 1.

Оскільки ₁ = 1, то формула (3.5) для розрахунку не підходить. Знаходимо S_кр за довідковими даними.

Таким чином, М_mах = 4,22Н·м; S_кр = 0.54.

4 точка - точка мінімального моменту

М₄ = М_mіn; S₄ = 0,8

М_mіn = 1,8*М_н = 1,8*1,92 = 3,456Н*м, (4.11)

5 точка - точка пускового моменту

М₅ = М_пуск; S₅ = 1;

M_пуск = _н·М_н = 2,2·1,92 = 4,22Н·м, (4.12)

Визначимо дані для побудови штучної механічної характеристики

М’_дв = f(n) при зниженні напруги у споживача на -5%U_НОМ згідно зі стандартом¹

При цьому використовується формула :

М’ = (0,95)²·М , (4.13)

де М - відповідні значення моментів електродвигуна, Н*м;

Одержимо :

М’_ном = (0,95)²·1,92 = 1,73Н·м

М’_мах = (0,95)²·4,22 = 3,81Н·м

М’_mіn = (0,95)²·3,456 = 3,12Н·м

М’_пуск =(0,95)²·4,22 = 3,81Н·м

Другу штучну механічну характеристику М’’_дв = f(n) визначають відхилення моментів. Згідно з ГОСТ 183-74

М_кр(mах) = -10%; M_mіn = -20%; M_пуск = -15%.

Тоді

М’’_mах = 0,9·M_mах = 0,9·4,22 = 3,798H·м

М’’_mіn = 0,8·M_mіn = 0,8·3,456 = 2,76H·м

М’’_пуск= 0,85·М_пуск= 0,85·4,03=3,43H·м

М’’_н = М_н = 1,92Н·м

Розрахункові дані для побудови механічних характеристик електродвигуна АИР 63В2У3 зводимо в табл. 3.1.

Таблиця 3.1 - Розрахункові дані для побудови механічних характеристик

двигуна АИР 63В2У3.

S	0	0,09	0,54	0,8	1	Найменування характеристики
М,Н*м	0	1,92	4,22	3,456	4,22	природна М = f(w)
M’,H*м	0	1,73	3,81	3,12	3,64	штучна, при U=-5%
М’ ,H*м	0	1,92	3,798	2,76	3,43	штучна, при відхиленні моментів М

Механічну характеристику (рис.3.1) робочої машини, в нашому випадку це вентилятор, будуємо, використовуючи рівняння:

М_с = М_пот + (М_с.ном - М_поч)*(w/w_н)^х (4.14)

М_с - момент статичних опорів вентилятора при частоті обертання

n, Н*м;

М_поч - момент статичних опорів тертя, Н*м;

М_с.ном - момент статичних опорів при номінальній частоті обертання вентилятора n_ном, Н*м;

Х - показник степеню, що характеризує групу машин.

Для вентилятора Х = 2.

М_с.ном = М_н.дв = 1,92Н*м

М_поч = 0,1*М_с.ном = 0,1*1,92 = 0,192Н*м (4.15)

Тоді

w_н = *n_н/30 = 3,14*2780/30 = 290,98рад/с (4.16)

Підставимо різні значення частоти обертання n в формулу для знаходження (4.10) і зведемо в табл. 3.2.

Таблиця 3.2 - Розрахункові дані для побудови механічної характеристики

вентилятора Ц 4-70 N2.5.

w, рад/с	31,4	62,8	94,2	125,6	157,0	188,4	219,8	251,2	282,6	314,0
М,Н*м	0,21	0,27	0,37	0,51	0,69	0,91	1,18	1,48	1,82	2,20

На основі даних таблиць 3.1 і 3.2 будуємо механічні характеристики електродвигуна і вентилятора. Характерстики зображені на рис. 3.1.

На основі цих характеристик будуємо динамічну характеристику

М_дин = f(w);

M_дин = М_дв - М_с. (виконана побудова на рис. 3.1.)

Використовуючи динамічну характеристику М_дин = f(w) визначаємо тривалість пуску електродвигуна t_п.

Для цього розбиваємо характеристику по осі ординат на рівні длянки і для кожної ділянки графічно визначаємо середнє значення динамічного моменту.

Тривалість пуску електродвигуна в цьому випадку :

, (4.17)

де t_і - час пуску двигуна на ділянці, с.

, (4.19)

де j_пр - приведений до валу електродвигуна момент інерції, кг*м²;

w_і - частота обертання на і-тій ділянці, рад/с;

М_ісер - середній динамічний момент на і-тій ділянці, Н*м (з рис.3.1).

J_пр = J_р.м + J_дв , (4.20)

де J_р.м - момент інерції робочої машини , кг·м²;

J_дв - момент інерції ротора двигуна , кг·м²;

J_дв = 0,9·10(-3)кг·м²;

Момент інерції J_р.м, кг·м²; робочої машини - вентилятора визначається за формулою:

J_р.м = m · ² , (4.21)

де m - маса робочого колеса вентилятора , кг;

 - радіус інерції робочого колеса вентилятора , м.

² = R² / 2 . (4.22)

R - радіус робочого колеса вентилятора , м. R = 0,125м

Тоді, підставивши в (3.16), отримаємо:

² = 0,125² / 2 = 0,0078м².

Далі за формулою (3.15) отримаємо:

J_р.м = 0,3 · 0,0078 = 2,34·10^-3кг·м²

J_пр = 2,34·10^-3 + 0,9·10^-3 = 3,24·10^-3кг·м².

Знаючи, що w₁w₉ = 31.4 рад·с і підставляючи дані в формулу 3.13, результати розрахунків заносимо в табл. 3.3.

Таблиця 3.3 - Розрахунок тривалості пуску електродвигуна.

w,с-1	Місер, Н·м	t, с	tn,с
31,4	3,74	0,027
31,4	3,28	0,031
31,4	3,19	0,031
31,4	3,38	0,030
31,4	3,57	0,028
31,4	3,3	0,030
31,4	2,74	0,037
31,4	1,93	0,052
31,4	0,88	0,115	0,381

Отже , тривалість пуску електродвигуна t_n = 0,381с.

Визначимо збільшення температури обмотки статора протягом одного пуску, _пуск, С:

_пуск = V_t · t_n , (4.23)

де V_t - швидкість нагрівання обмотки статора , С/с,

V_t = 8.1C/c.

Тоді _пуск = 8,1·0,381 = 3,09С

Клас нагрівостйкості ізоляції двигуна В [12], що відповідає допустимій температурі нагрівання обмотки статора 130С.

Температура обмотки під час пуску збільшиться на 3,09С, отже двигун не буде перегріватись.

Виходячи з того, що механічна характеристика вентилятора знаходиться в межах механічьної характеристики двигуна, двигун вибраний правильно.