2.4 Проверка выбранного двигателя по нагреву

При выборе асинхронного двигателя из двигателей серии АИР, предназначенных как для продолжительных, так и повторно-кратковременного режима, рекомендуется проверить его на нагрев.

В этом случае используется метод средних потерь, которые определяются за время цикла нагружения по формуле

, (2.21)

где ΔА_П, ΔА_Т – потери энергии при пуске, торможении;

ΔР_у·– потери мощности при установившейся частоте вращения;

β₀, β_Т – коэффициент, характеризующий различные условия охлаждения при паузе и торможении (β₀=0.25 – 0.35), принимаем β₀=0.3;

t_п, t_у, t_т, t₀ – время пуска, работы (установившегося режима), торможения и останова (паузы) соответственно.

Коэффициент при пуске находится по следующей формуле

, (2.22)

. (2.23)

Коэффициент при номинальной нагрузке находят

, (2.24)

где ω₀ – угловая скорость идеального холостого хода

, (2.25)

где f – частота сети, равная 50 Гц;

р – число пар полюсов.

ω_н = ω_мех = 310.2 рад/с,

рад/с, (2.26)

(2.27)

Потери мощности при установившейся частоте вращения

Вт, (2.28)

где η_у – коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя при нагрузке, отличающийся от номинального;

η_у = М_мин / М_н =15.75 / 17.5 =0.9, (2.29)

ΔР_н – потери за цикл, Вт

, (2.30)

где η_дв – номинальный КПД электродвигателя.

Вт, (2.31)

Вт. (2.32)

Время цикла найдём по следующей формуле

, (2.33)

где t_ц – время одного цикла, с;

е – относительная продолжительность включения, %.

с, (2.34)

, (2.35)

с, (2.36)

с, (2.37)

(2.38)

где J_p – момент инерции ротора, кг·м²;

J_p = 0.008 кг·м²;

J_мех = 0.006 кг·м²;

i – передаточное отношение привода.

, (2.39)

где ω_2н – номинальная угловая скорость вращения ротора АД, рад/с,

рад/с , (2.40)

рад/с, (2.41)

(2.42)

кг·м². (2.43)

Из следующего соотношения найдём пусковой момент

(2.44)

где М_н – номинальный момент двигателя, Н∙м

, (2.45)

Н∙м, (2.46)

18.4 Н∙м > 17.5 Н∙м – условие выполняется.

М_п = 2·М_н = 2∙18.4 = 36.8 Н·м. (2.47)

Из следующего соотношения найдём минимальный момент сопротивления двигателя

(2.48)

М_min = 1.6∙М_н = 1.6∙18.4 = 29.44 Н·м, (2.49) с. (2.50)

Из следующего соотношения найдём тормозной момент

M_т = 2.4∙М_н = 2.4∙18.4= 44.16 Н∙м , (2.51) с, (2.52)

, с, (2.53)

с, (2.54)

, (2.55)

, (2.56)

Н·м, 2.57)

(2.58)

(2.59)

Вт. (2.60)

Если средние потери за цикл ΔР_ср не превышают номинальных ΔР_н, то это указывает, что двигатель по нагреву выбран правильно.

ΔР_ср < ΔР_{н ,}

454.77 Вт < 750 Вт.

2.5 Расчет и построение статических нагрузок

Нагрузочная диаграмма электропривода учитывает статические и динамические нагрузки, преодолеваемые электроприводом в течение цикла работы механизма.

Статическая нагрузочная диаграмма (рисунок 2.3) механизма представляет график функциональной зависимости . Для периодического повторно-кратковременного режима работы (S3) с неизменной нагрузкой () в общем случае график выглядит следующим образом

Рисунок 2.3 – Упрощенная нагрузочная диаграмма механизма ножниц

2.6 Выбор преобразователя частоты фирмы Micromaster 440

Для расчета потребуются следующие величины.

Pn – номинальная мощность двигателя (кВт);

J – приведенный к валу двигателя момент инерции нагрузки (Нм). Если вал двигателя не связан с инерционными механизмами или двигатель работает на холостом ходу, то приведенный момент инерции равен моменту инерции ротора двигателя.

n – частота вращения (об/мин), до которой нужно разогнать двигатель за время t.

t – время (сек) в течении которого требуется разогнать двигатель до частоты вращения n.

Un – значение напряжения (В) на обмотках двигателя на номинальных оборотах.

k – коэффициент искажения тока, на выходе преобразователя. k=0.95…1.05. при расчетах предельных параметров лучше использовать максимальное значение коэффициента.

η – коэффициент полезного действия (КПД) двигателя.

cosφ – коэффициент мощности электродвигателя.

Pn, кВт	J, кг∙м2	n, об/мин	t, с	Un, В	η	cosφ
5,5	0,080	3000	0,83	380	0,88	0,88

Номинальный момент на валу двигателя

Динамический момент на валу

Расчет пусковой мощности двигателя

На основании этой величины выбирается мощность преобразователя частоты, которая должна соответствовать условию

При этом ток, потребляемый двигатель при линейном разгоне – Id, не должен превышать пусковой ток преобразователя частоты.

Исходя из полученных данных, по каталогу выбираем подходящий преобразователь частоты.

Micromaster 440 серии 6se6440-2ud31-5da1 был специально разработан для решения сложных функциональных задач с высокими требованиями к динамике. Система векторного управления преобразователя частоты SIEMENS MICROMASTER 440 обеспечивает высокое качество работы привода даже при резких изменениях нагрузки. С помощью быстрых входов и функции точного останова возможно точное позиционирование без использования энкодера. Благодаря интегрированному тормозному резистору, привод работает с высокой точностью даже во время торможения и в режимах резкого замедления скорости. Все это возможно в диапазоне мощностей от 0.12 кВт до 250 кВт. И главной особенностью преобразователя частоты MICROMASTER 440 является использование его при двух видах нагрузки, постоянной и переменной. Что позволяет использовать преобразователь меньшей мощности для управления электродвигателем большей мощности.