МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт- Петербургский государственный университет

низкотемпературных и пищевых технологий

Кафедра электротехники и электроники

ВЫБОР АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

ПО МОЩНОСТИ И РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Методические указания для выполнения

расчетно-графической работы

для студентов всех специальностей

Санкт – Петербург 2006

УДК 621.3

Батяев А.А, Новотельнова А.В. Выбор асинхронного двигателя по мощности и расчет механических характеристик асинхронного электропривода с использованием персонального компьютера Метод. указания к выполнению расчетно-графической работы для студентов всех спец./ Под ред. Булата Л.П./ СПб.:СПбГУНиПТ, 2006. - с.

Приводятся описание расчетно-графической работы, выполняемой при изучении курса "Электротехника и основы электроники".

Ил.- , библиогр.- 4 назв.

Рецензент

Канд.техн.наук., доц. Рахманов Ю.А.

Одобрены к изданию советом факультета техники пищевых производств

© Санкт-Петербургский государственный Университет низкотемпературных и пищевых технологий, 2006

Введение

Правильный выбор двигателя для электропривода подразумевает не только соответствие его мощности - мощности приводного механизма в установившемся режиме работы, но и возможность получения определенной совместной механической характеристики. Эта характеристика определяет устойчивость работы электродвигателя при колебаниях напряжения сети.

В настоящей расчетно-графической работе (РГР) студентам предлагается решить задачу выбора асинхронного двигателя для механизма, момент сопротивления которого зависит от частоты вращения, проверить работоспособность агрегата при колебаниях напряжения питающей сети.

Таким образом, РГР состоит из трех частей:

1. Расчет мощности и построение механической характеристики приводного механизма.

2. Предварительный выбор асинхронного электродвигателя и редуктора по заданным параметрам приводного механизма, используя электронную базу данных.

3. Построение совместной механической характеристики и проверка устойчивости при колебаниях напряжения сети.

При подготовке к выполнению работы следует использовать учебники, ссылки на которые приведены в списке литературы.

Работа выполняется с использованием электронной базы данных и программы, установленных на компьютерах вычислительной лаборатории кафедры электротехники.

Основные теоретические положения

Расчет мощности и предварительный выбор асинхронного двигателя производится по моменту сопротивления и частоте вращения рабочего органа. В случае линейного перемещения рабочего органа момент и частоту можно получить исходя из известых усилия, скорости и радиуса шкива.

Зависимость момента сопротивления от времени M(t) называется нагрузочной диаграммой.

Эквивалентный момент сопротивления определяется по нагрузочным моментам M_сi, действующим в течение заданных промежутков времени t_i , Нм

Расчетная мощность сопротивления (нагрузки) при номинальной частоте вращения, Вт

Вид механической характеристики приводного механизма в общем случае описывается выражением

где М_сп – начальный пусковой момент сопротивления, зависящий от трения, состояния смазки, начальной нагрузки и т.п.; M_cн – момент сопротивления нагрузки при номинальной частоте вращения n_сн; x – характеристический коэффициент, зависящий от вязкости рабочего тела и скорости его перемещения (газ, вода, масло и т.п.), n-текущее значение частоты вращения.

Значение коэффициента x изменяется в пределах 0…2.

При выборе расчетной мощности электродвигателя следует ориентироваться на мощность сопротивления, т.е. мощность рабочего органа :

Для того, чтобы выбранный из каталога электродвигатель с номинальной скоростью вращения n_д обеспечил вращение рабочего органа с заданной скоростью n_сн следует использовать понижающий редуктор. При этом частота вращения и момент сопротивления на валу двигателя связаны с частотой и моментом рабочего органа, следующим образом:

где i- коэффициент редукции, n₂ – частота вращения ротора.

Построение механической характеристики асинхронного двигателя (АД) производят на основании каталожных данных и рекомендаций по ее типу (индекс характеристики I - II по ГОСТ Р 51689- 2000 и ГОСТ 28173). Для АД используемых в РГР каталожные данные приведены в электронной базе данных. Построение механической характеристики АД производится в соответствии с указаниями Приложения 1, где пусковой М_п , минимальный М_min и максимальный М_к моменты указаны в отношении к номинальному.

На рис.1 приводятся типовые механические характеристики АД с индексами I и II.

В соответствии с ГОСТ 51689-2000 электродвигатели основного (базового) исполнения могут иметь сервис-фактор, равный 1,1 или 1,15. т.е. допускать длительную перегрузку на 10 и 15% соответственно при номинальных напряжениях и частоте. При этом превышение температуры обмоток двигателей будет не более допустимого на 10%. Значения сервис-фактора конкретных двигателей приводятся в разделе «Технические данные двигателей».

а

б

Рис. 1. Механические характеристики АД с индексами I и II

а – механическая характеристика АД с индексом I; б – механическая характеристика АД с индексом II.