1. Выбор мощности электродвигателя
Нагрузка двигателя – основной фактор, оценивающий потери энергии, выделяющиеся в двигателе, и его нагрев при работе. Согласно основным уравнениям движения она зависит от статической нагрузки и от динамических моментов, обусловленных изменениями скорости электропривода
.
1.1. Ориентировочный выбор электродвигателя.
где
,
- заданный момент и статического
сопротивления соответственно в начале
и конце рабочего цикла;m,
n
- число одновременно работающих механизмов
и электродвигателей, соответственно;
- установившаяся угловая скорость
движения рабочего механизма;i
и
- соответственно, передаточное отношение
и КПД механической передачи; уст
- установившаяся угловая скорость
двигателя, определяемая как
Угловая скорость двигателя в установившемся режиме:
,
где
с-1-
угловая скорость рабочей машины в
установившемся режиме.
По среднему значению
приведенного к валу двигателя статического
момента
определяем требуемую среднюю мощность
электродвигателя:
-
средняя мощнось электродвигателя
кНм
где
- коэффициент запаса, учитывающий влияние
динамических моментов и ухудшение
вентиляции двигателя (если выбирается
двигатель с самовентиляцией) в периоды
пауз, разбега и торможения.
кВт
При
заданной частоте вращения
и средней мощности
по каталогу выбираем двигатель
Двигатель : 4ПФ250М
Из
каталога выписываем все необходимые
данные принятого двигателя, включая
момент инерции
или маховый момент
двигателя. На основании этих данных
рассчитываем параметры, необходимые
для дальнейших расчетов, и результаты
заносим в таблицу:
Технические данные двигателя постоянного тока
|
Тип двигателя |
Мощность Pном,кВт |
Напряжение якоря Uном,В |
Номинал. частота вращения nном,об/мин |
КПД ном, % |
Ток якоря Iном,А |
Момент Mном,Нм |
Суммарное сопротивление якоря Rя,Ом |
Сопротивление обмотки возбуждения Rв,Ом |
Допустмая перегрузка по току Iдоп /Iном |
Момент инерции Jдв,кгм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При наличии каталожных данных о сопротивлении обмотки якоря Rо.я и сопротивлении добавочных полюсов Rд.п. сопротивление якорной цепи определяем как Rя=Rо.я+Rд.п. В случае если в каталоге сопротивление якоря не указано, то его ориентировочно определяем, принимая, что половина всех потерь в двигателе при номинальной нагрузке связана с потерями в меди якоря
.
Если в каталоге для двигателей указывается значение махового момента GD2 (кгсм2 или Нм2), определение момента инерции ротора двигателя выполняется согласно таблице пересчета единиц измерения.
Таблица . Пересчет единиц измерения
Момента инерции и махового момента*
|
GD2 |
кгсм2 |
Нм2 |
|
J, кгм2 |
GD2/4 |
GD2/4g |
*Примечание: g = 9,807 м/с2
3. Расчет и построение нагрузочных диаграмм двигателя
Наличие
номинальных данных позволяет приступить
к расчету нагрузочной диаграммы
двигателя. При расчете нагрузочной
диаграммы для целей проверки двигателя
по нагреву можно пренебречь электромагнитными
переходными процессами и учесть
динамические нагрузки на основе
тахограммы привода (диаграммы скорости
электропривода)
3.1.
Для построения зависимости
определяем время разгона и замедления
при постоянном ускорении наi-м
периоде диаграммы
,
где
- начальное и конечное значения угловой
скорости рабочей машины на данном
участке;
- угловое ускорение (замедление) рабочей
машины наi-м
участке диаграммы, определяемое как
;
( время на третьем участке)
(время
на четвертом участке).
(время
на пятом участке).
(время
на седьмом участке).
3.2.
Нагрузочная диаграмма двигателя M=f(t)
(рис.3d)
может быть получена в результате
суммирования статического и динамического
моментов
.
Поэтому значение требуемого момента
на валу двигателя вi-й
точке диаграммы определяем из уравнения
движения:
,
где Mci – момент статического сопротивления, J - суммарный момент инерции системы, приведенный к валу двигателя. Для этого предварительно рассчитывают Mci в i-й точке нагрузочной диаграммы рабочего механизма, соответствующей началу или концу каждого участка тахограммы1, а так же приведенный момент инерции:
(
момент на третьем участке).
(
момент на пятом участке).
(момент
на седьмом участке).
(номинальный
момент)
.
,
где m – число одновременно работающих механизмов,
.
3.3.Диаграмма токов
.
;
( номинальный ток для двигателя).
;
(ток на третьем участке).
;
(ток на пятом участке).
;
(ток на седьмом участке).
Установившийся режим:
(ток
на четвертом участке).
3.4 Режим работы электропривода
Построенные нагрузочные диаграммы позволяют обосновать и выбрать режим работы двигателя на каждом участке.
Если в период замедления момент положительный, применяем торможение в двигательном режиме. Если момент отрицательный, применяем динамическое торможение.
Если
в диаграмме в период замедления тормозной
момент
,
с относительно небольшой ошибкой времени
торможения принимаем торможение
свободным выбегом.
3.5. Проверка выбранного двигателя
Продолжительность включения
,
где полное время цикла работы
.
Т.к ПВ60%, двигатель проверяют как для длительного режима.
Полное время цикла работы
.
Номинальное значение угловой скорости:
=
104
Сопротивление якорной цепи двигателя:
Ом