учёба / Электропривод / Eliektroprivod_Ch1_kurs_dipl__proiekt_AEF

(сеносоломопрессы), с ударной нагрузкой (дыропробивочные и штамповочные прессы). В указанных электроприводах строится нагрузочная

диаграмма рабочей машины и после предварительного выбора электродвигателя строится его нагрузочная диаграмма, которая существенно отличается от нагрузочной диаграммы рабочей машины, из-за наличия в приводе маховика, играющего в этих машинах положительную роль. Выбор

электропривода для сельскохозяйственных машин с пульсирующей и ударной нагрузкой рассматривается в [3] и выходит за объем данного пособия. В случае проектирования такого электропривода смотрите [3] и [4].

Режим работы электропривода определяется по нагрузочной диаграмме с учетом постоянной времени нагревания электродвигателя, времени его работы или времени цикла.

Постоянная времени нагревания электродвигателя зависит от его теплоемкости и теплоотдачи. Эти параметры связаны с массой электродвигателя, частотой вращения ротора и допустимой температурой нагревания изоляции. В

конечном счете постоянная времени нагревания ТН зависит от номинальной мощности и частоты вращения ротора электродвигателя (приложение К). В

приложении К приведены ориентировочные значения постоянной времени ТН (только для обоснования режима работы электропривода). Далее ТН определяется расчетом (см параграф 2.9).

Поскольку электродвигатель окончательно не выбран, то ориентируемся приближенно на мощность РНД’ формула (1.8). По этой мощности ориентировочно выбираем постоянную времени нагревания ТН из приложения У.

Если время работы электропривода более 3ТН, то режим работы продолжительный S1.

Если время цикла нагрузки менее или равно 10 минут и электродвигатель в цикле включается и отключается, а циклы повторяются многократно, то режим работы повторно-кратковременный S3. Если при этом надо часто включать электродвигатель, то режим S4. Если

дополнительно к этому надо при каждой остановке использовать электрическое торможение, то режим S5.

Если время работы электродвигателя составляет до 3ТH и после отключения пауза длится более 6ТH (для двигателей серий 4А и АИР) и электродвигатель за это время может остыть до окружающей температуры, то режим работы S2.

Если электродвигатель не отключается от сети, а режим холостого хода и нагрузки чередуется в цикле 10 минут, то режим работы перемежающийся S6. Если при этом в цикле электродвигатель реверсируется, то режим S7.

Если в приводе регулируется скорость, то режим работы S8.

Нагрузочные диаграммы основных режимов работы электроприводов изложено в [6] и других учебниках по курсу электропривода.

∙К пункту 2.6 “Окончательный выбор электродвигателя по мощности с учетом режима работы”

Вданном пункте надо выбрать мощность с учетом режима работы.

21

Подробные сведения о выборе электродвигателя по мощности изложены во второй части данного пособия, параграф 2.9.

∙К пункту 2.7 “Проверка выбранного электродвигателя по условиям пуска, перегрузочной способности и на допустимое число включений в час”

Вэтом пункте надо проверить выбранный электродвигатель сначала по условиям пуска, см. расчетные формулы (2.16...2.24) в части 2 данного пособия, потом по перегрузочной способности, см. формулу (2.26) в части 2 данного пособия.

Вслучае работы электродвигателя в режимах S3...S7 допустимое число

включений в час ZДОП определяется по формулам (2.27...2.36) в части 2 данного пособия. В остальных режимах ZДОП не определяется.

∙К пункту 2.8 “Проверка выбранного электродвигателя на нагревание за цикл нагрузочной диаграммы”

Вэтом пункте надо определить температуру превышения обмотки в

конце цикла нагрузочной диаграммы и построить кривую нагревания и охлаждения электродвигателя за цикл нагрузочной диаграммы.

По наибольшей температуре превышения кривой нагревания судят о тепловой нагрузке электродвигателя.

Правильно выбранный электродвигатель имеет максимальную температуру превышения ниже допустимой для изоляции обмотки данного класса.

При незначительных нагревах электродвигателя можно говорить о завышении его мощности. В этом случае проектировщик электропривода должен обратить внимание на обоснование завышения мощности электродвигателя.

Расчет кривой нагревания и охлаждения производится по формуле (2.37), см параграф 2.11 в данном пособии.

Построение кривой нагревания и охлаждения выполняют в графической части, чертеж №8, соблюдая масштаб построения.

Вид кривых нагревания и охлаждения для некоторых режимов работы представлен на рисунке 1.5.

Аналогично рисунку 1.5, построение кривых нагревания и охлаждения выполняют совместно с нагрузочной диаграммой Мс=f(t) или Рc=f(t), а так же зависимостью ω=f(t). На кривой τ=f(t) рекомендуется указать так же установившиеся температуры превышения на каждом участке.

∙ К пункту 2.9 “Построение механической и электромеханической

характеристик электродвигателя”

Механическую характеристику асинхронного электродвигателя рассчитывают по формуле Клосса:

22

М= f(t)

М=f(t)

Рисунок 1.5 Нагревание электродвигателя в различных режимах работы:

а) – продолжительный режим постоянная нагрузка (S1); б) – кратковременный режим (S2); в) – повторно-кратковременный режим (S3); г) – повторно-кратковременный режим с частыми пусками (S4); М - приведенный момент нагрузки; ω – угловая скорость электродвигателя; Р – потери мощности в электродвигателе; τ- превышение температуры электродвигателя над окружающей средой.

23

Максимальный (критический) момент:

где n0 − синхронная частота вращения ротора, мин-1; ω0 − синхронная угловая скорость, радс ;

fн − частота тока в сети, Гц ; р − число пар полюсов.

Коэффициент Е находится в сложной зависимости от скольжения S . Изобразите изменение коэффициента Е = f (S) в виде ломаной линии,

подобно рисунку 1.6, вычислив его значения в четырех характерных точках:

1)при S = Sн имеем μн =1, а коэффициент Е = Ен ;

2)при S = Sмак имеем μмак , а коэффициент Е = 0 ;

3)при S = Sмin = 0,85 имеем μ = μmin , а коэффициент Е = Еmin ;

4)при S =1 имеем μ = μпуск , а коэффициент Е = Епуск .

Значения « Е » в этих точках вычисляются по выражению (1.15),

подобно рисунку 1.6.

Далее задаемся значением скольжения S, находим Е по кривой Е = f (S)

и вычисляем момент по уравнения (1.9). Рекомендуется брать значения скольжения, приведенные в таблице 1.3.

По данным таблицы 1.3 строится механическая характеристика электродвигателя ω = f (M ) при Uном и 0,9Uном на одном графике.

24

Электромеханическую характеристику ω = f (I) асинхронного электродвигателя в курсовом проекте (работе) строим по четырем точкам:

Рисунок 1.6 Примерный вид зависимости Е=f(S) для асинхронных электродвигателей (возможны отрицательные значения Е)

Ток при максимальном (критическом) скольжении в относительных единицах, определяется по выражению:

Номинальный ток в относительных единицах равен 1. Пусковой ток iп в

относительных единицах указывается в каталогах или справочниках, например, в приложениях Л,М и Н.

Пересчет тока в именованные единицы производится по формулам:

жение равно Sк , при Iп скольжение равно 1.

Графики механической и электромеханической характеристик имеют вид рисунка 1.7.

25

1.5 Методические рекомендации к разделу 3 задания “ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ”

∙К пункту 3.1 “Выбор элементов передачи или мотор-редуктора”

Вданном пункте надо выбрать элементы составленной кинематической схемы, а именно, ременные или цепные передачи, мотор-редуктор, муфты.

Выбор элементов передач, мотор-редукторов, соединительной и предох- ранительной муфты, мотор-барабана рассмотрены в части 3 данного пособия.

Результаты расчетов параметров передач записывают в кинематической схеме (см. образец на рисунке 1.8 и 1.9).

Все выбранные элементы должны иметь типоразмер, зашифрованный в условном обозначении.

∙К пункту 3.2 “Выбор монтажного исполнения электродвигателя”

Конструктивное исполнение электродвигателя по способу монтажа

определяется местом установки электродвигателя в механизме или машине, наличием передачи и ее видом.

Основные рекомендации по выбору кинематической схемы и кинематическим расчетам приведены в параграфе 2.6 данного пособия.

·При использовании клиноременных передач, отдельно закрепленных

механических редукторов используются электродвигатели на лапах монтажного наполнения IM1001, IM1081.

·При применении мотор-редукторов используются электродвигатели с фланцевым креплением исполнения IM3081, IM3031, IM3011.

27

∙Если рабочий орган, например, крыльчатка вентилятора, устанавливается непосредственно на валу, то оболочка, закрепляющая рабочий орган, в данном случае корпус вентилятора, крепится к фланцу, а лапы – к специальной площадке, закрепляемой на корпусе машины. В этом случае используются электродвигатели монтажного исполнения IM2081, IM2001.

∙Учет направления конца вала и направления лап, выбор большого или малого фланца проводится с учетом данных таблицы 2.5.

Витоге выбора должно быть указано монтажное исполнение электродвигателя и приведена его расшифровка.

∙К пункту 3.3 “Составление чертежа “Кинематическая

принципиальная схема электропривода”

Выбранная кинематическая схема и ее параметры изображаются на листе № 3 графической части по правилам выполнения кинематических схем (ГОСТ 2.703-68). Условные графические обозначения элементов

кинематических схем и обозначения движений регламентируются ГОСТ 2.770-63. Основные графические обозначения элементов кинематических схем приведены в приложении И.

Пример кинематической принципиальной схемы электропривода вентилятора компоновки №6 (с ременной передачей) с указанием параметров схемы изображен на рисунке 1.8. На такой схеме показывают все элементы передачи (редуктор, муфты, ремень, цепь, электродвигатель и т.п.), а также рабочие органы (колесо вентилятора, барабаны ленточного транспортера, лента и т.п.). Элементы передач номеруют (№1-электродвигатель и т.д., см. рисунок 1.8) и указывают их тип, момент инерции или массу и размеры (для шкивов, муфт, звездочек, барабанов и т.п.). Нумеруют валы и указывают их скорости вращения. При наличии поступательно движущихся масс, приводимым в движении барабаном (ленты с материалом, скребков и т.п.)

указывают их линейную скорость и массу поступательно движущего груза и ленты, цепи и т.п. (рисунок 1.9). Здесь же указывают и направление движения (в одну сторону или в обе стороны).

Обратите внимание на расположение электродвигателя и выходного вала редуктора (мотор-редуктора). Действительное взаимное расположение их должно быть отражено на кинематической схеме. Аналогичное

требование предъявляется к взаимному расположению осей других передач на кинематической схеме.

Элементы кинематических схем изображаются в масштабе (см. приложение И).

28

∙К пункту 3.4 “Составление расчетной приведенной схемы механической части электропривода”

Вэтом пункте составляется расчетная исходная схема механической части электропривода, позволяющая в дальнейшем рассчитывать приведенный моментов инерции электропривода, определить эквалентную жесткость, составить одномассовую приведенную схему.

Воснове составления расчетной схемы лежит кинематическая схема электропривода и машины в целом. На базе кинематической схемы составляется расчетная схема, в которой моменты инерции и моменты нагрузки вращающихся частей, массы поступательного движения, а также реальные жесткости механических связей заменяются эквивалентными, приведенными к одной и той же расчетной скорости, обычно скорости электродвигателя.

Теоретически этот вопрос подробно и лучше, чем в другой литературе, изложен в [7], с. 20...35 и в [8]. В параграфе 3.7 данного пособия описаны правила составления расчетных схем механической части электропривода,

расчетные формулы для определения момента инерции вращающихся тел и формулы приведения моментов инерции вращающихся тел и поступательно движущихся масс к валу электродвигателя.

Обратите внимание, что на расчетных приведенных схемах изображается приведенный момент сопротивления. Он используется в дальнейшем для расчета переходных процессов в электроприводе.

По результатам расчетов в графической части оформляется чертеж № 4 “Расчетная приведенная схема механической части электропривода”.

∙К пункту 3.5 Составление чертежа “Приводная станция в сборе”

По результатам выбора элементов передач и электродвигателя составляется чертеж № 5 “Приводная станция в сборе”.

На этом же чертеже проставляются габариты приводной станции, как минимум, в двух проекциях. Чертеж №4 выполняется в масштабе. Электродвигатель, редуктор и другие сложные узлы рисуются упрощенно. Пример чертежа № 5 изображен в приложении Ю5, см. также [ 5 ].

Обратите внимание на выбор варианта установки электродвигателя приводной станции (на лапах, фланцевое) и соответственно рисуйте вариант выбранной установки на чертеже №3.

Размеры электрических двигателей приведены в [9] и [10]. Размеры муфт, мотор-редукторов, других передач – по материалам, изложенным в части 3 данного пособия или по справочникам [11], [12]. Указать используемую литературу и страницу, на которой изложен используемый материал.

30