УГНТУ. Кирлан В.Л. Методическое пособие к РГР по электротехнике - файл n4.doc

УГНТУ. Кирлан В.Л. Методическое пособие к РГР по электротехнике
скачать (1140.5 kb.)
Доступные файлы (4):
n1.doc1577kb.01.11.2007 15:06скачать
n2.doc1375kb.06.02.2008 16:31скачать
n3.doc183kb.01.09.2008 11:55скачать
n4.doc340kb.06.09.2010 15:57скачать

n4.doc



Практическое занятие №4
ВЫБОР МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Основой выбора двигателя являются следующие критерии, которым должен отвечать двигатель в электроприводе.

  1. Номинальная мощность двигателя не должна занижаться (перегрев двигателя) и не должна завышаться (понижение к.п.д.)

  2. Пусковой момент должен обеспечивать запуск двигателя и вывод его на рабочий режим.

  3. Максимальный вращающий момент должен быть достаточным для преодоления наибольшего момента сопротивления.

  4. Двигатель должен обеспечивать требуемую скорость вращения.

  5. Двигатель должен иметь конструктивное исполнение, соответствующее условиям эксплуатации.

Типовая характеристика асинхронного двигателя показана на рис.1




Рис.1


Обозначено: n0 – синхронная скорость двигателя; nН – номинальная скорость; nК – критическая скорость; МК – критический момент; МН – номинальный момент; МП - пусковой момент. МС (n) – момент сопротивления, зависящий от скорости вращения двигателя. Принято, что установившийся режим (точка А) отвечает номинальному режиму.

Скорость n определена в размерности “об/мин”. Переход к скорости с размерностью “рад/сек” .

Номинальная мощность – это наибольшая мощность, которую может развивать двигатель в определенных (номинальных) условиях, при которых температура нагрева изоляции может достичь, но не превысить допускаемого значения.

Номинальную мощность двигателя заводы-изготовители определяют при температуре окружающей среды . В двигателе допустимое превышение температуры ограничивается применяемых изоляционных материалов, которые допускают нагрев до температуры При этом максимально допустимое превышение температуры двигателя

.

При анализе нагрева и охлаждения двигателя для упрощения принимают, что температура нагрева всех частей двигателя одинаковая, а отдача тепла двигателем во внешнюю среду пропорциональна превышению его температуры над температурой окружающей среды .

Тепловой баланс представляется уравнением

,

где - количество тепла, выделяемое в двигателе за единицу времени; С - теплоемкость двигателя; АН – теплоотдача вращающегося двигателя.

Решение уравнения имеет вид

.

В выражении - превышении температуры в начальный момент времени; - постоянная времени нагревания двигателя.

Установившееся значение превышения температуры ( при ) . На практике, с точностью до 1% , принимают время установления температуры двигателя .

Как видно, температура нагрева двигателя пропорциональна , то есть потерям в двигателе, которые зависят от нагрузки двигателя (мощности) Р.

При отключении двигателя и, следовательно, превышение температуры двигателя определяется уравнением

.

Постоянная времени ( А0 – теплоотдача отключенного двигателя) при отсутствии принудительной вентиляции, больше, чем ТН (из-за ухудшения вентиляции АН0) . В этом случае двигатель остывает медленнее, чем нагревается.

При выборе двигателя условиями нагрева определяется номинальная мощность двигателя, которой соответствует номинальный момент. Однако, электропривод используется и для механизмов, работа которых сопровождается кратковременными перегрузками. Тогда основой выбора двигателя является его максимальный (критический ) момент. Возможности двигателя в этом плане характеризует коэффициент

.

Проверка двигателя на кратковременные перегрузки определяется по формуле

,

где - коэффициент запаса, равный 1,2 – 1,3; МСМ – максимальный статический момент нагрузки при рабочей скорости.

Двигатель номинальной мощности, отвечающий условиям нагрева и перегрузок, может оказаться недостаточным по условиям пуска. Для проверки двигателя по пусковому моменту используется соотношение



где - коэффициент запаса, равный 1,3 – 1,4; МСП – начальный статический момент сопротивления.

Не смотря на большого числа возможных режимов работы двигателей, их изготовляют применительно к трем типовым номинальным режимам работы: продолжительному, кратковременному и повторно-кратковременному.

Двигатель продолжительного режима работает с номинальной нагрузкой неопределенное время.

Двигатель кратковременного режима работает с номинальной нагрузкой в течении рабочего периода, после чего двигатель отключен и не работает до полного охлаждения.

Двигатель повторно-кратковременного режима предназначен для работы с циклической нагрузкой. Такой режим характеризуется относительной продолжительностью включения ПВ

.

Обозначено: tР – время работы двигателя с нагрузкой; t0 – время, в течении которого двигатель в холостом ходу (без нагрузки) или отключен; tЦ – время цикла. Для серийных двигателей повторно-кратковременного режима имеются стандартные значения ПВ: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6. При выборе двигателя такого режима, как и при переменной нагрузке, используют нагрузочные диаграммы, которые представляют собой графики зависимости от времени момента на валу двигателя или мощности двигателя за полный цикл работы.

При переменной нагрузке двигателя продолжительного режима проверку двигателя на нагрев производят различными методами. Наиболее простой – это метод эквивалентных величин. Если предположить, например, что на участках времени рабочего цикла двигателя t1 , t2 , t3 , t4 нагрузочные токи двигателя равны соответственно I1 , I2 , I3 , I4 , то из отображения энергии потерь можно получить соотношение

,

где R – сопротивление цепи двигателя; IЭК – эквивалентный ток.

Следовательно,

.

Моменты пропорциональны токам, тогда эквивалентный момент
.

Эквивалентная мощность
.
Пример1. Выбрать асинхронный двигатель продолжительного режима, работающий при переменной нагрузке. Синхронная скорость 3000 об/мин. Нагрузочная диаграмма показана на рис.1.




Рис.1



При решении определяем эквивалентную мощность
.
По каталогу выбираем асинхронный двигатель 4A100L2 со следующими номинальными параметрами:

; ; ;

Для проверки на перегрузку вначале определим номинальный момент

.

Номинальное скольжение .

Критический (максимальный) момент .

Критическое скольжение .

Критическая скорость .

Максимальный статический момент (при максимальной мощности из нагрузочной диаграммы РСМ3 ) .

Соотношение .

Запас по перегрузочной способности не обеспечивается, следовательно необходимо выбрать другой двигатель с большей номинальной мощностью, например двигатель 4А112М2, для которого PН= 7,5 кВт.

Рассмотрим методику выбора АД для привода центробежного насоса и расчета данных для построения его механической характеристики.

Исходные данные для расчета являются:

производительность насоса (м3/c) – Q;

напор (м) – Н; КПД насоса - ;

КПД передачи - ;

плотность перекачиваемой жидкости (т/м3) - ;

синхронная частота вращения двигателя (об/мин) – n0 .

Последовательность выполнения.

Определяется требуемая мощность (кВт) - ,

где kЗ – коэффициент запаса (kЗ = 1,1 – 1,2).

По каталогу выбирается двигатель, для которого номинальная мощность и фиксируются его паспортные данные: номинальная мощность – РН ; номинальная скорость - nН ; номинальный КПД двигателя - ;номинальный коэффициент мощности двигателя - ; отношение пускового тока к номинальному - IП/IН ; отношение пускового момента к номинальному - МПН ; отношение критического момента к номинальному - ; номинальное напряжение статора UН.

Номинальный ток статора (А) - .

Активная мощность, потребляемая двигателем (Вт) - .

Номинальный момент на валу двигателя () - .

Номинальное скольжение - .

Критическое скольжение - .

Критический момент - .

Построение зависимости момента двигателя от скольжения и механической характеристики двигателя производится с использованием формул

, .
Составляется таблица данных, для заполнения которой, исходя из заданных значений скольжения, вначале по первой формуле определяется момент, затем, по второй формуле, скорость двигателя. Первая и вторая строки определяют зависимость момента от скольжения, а вторая и третья – механическую характеристику двигателя.


S

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

M














































n

















































Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации