Расчет системы автоматизированного электропривода рабочей машины. Определение мощности асинхронного двигателя привода. Проверка правильности выбора мощности двигателя по нагреву методом средних потерь. Расчет механической характеристики рабочей машины.
Аннотация к работе
Электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. Нельзя представить себе ни одного современного производственного механизма, в любой области техники, который не приводился бы в действие электроприводом. В электроприводе основным элементом, непосредственно преобразующим электрическую энергию в механическую, является электродвигатель, который чаще всего управляется при помощи соответствующих преобразовательных и управляющих устройств с целью формирования статических и динамических характеристик электропривода, отвечающих требованиям производственного механизма. Наиболее простыми в отношении устройства и управления, надежными в эксплуатации, имеющими наименьшую массу, габариты и стоимость при определенной мощности, являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.По исходным данным построим нагрузочную диаграмму (Приложение рис. Рассчитаем эквивалентную по нагреву постоянную мощность нагрузки на валу электродвигателя по выражениюМощность электродвигателя из условия обеспечения его допустимого нагрева при работе определяется по соотношению Коэффициент механической перегрузки , определяется через коэффициент тепловой перегрузки двигателя p?: , (2.2) t0 - продолжительность отключения электродвигателя до следующего включения, мин, принять 10; ?0 - коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи двигателя в отключенном состоянии и равный отношению теплоотдачи отключенного двигателя к теплоотдаче при его работе: для закрытых, без наружного охлаждения или с принудительной независимой вентиляцией - 0,9-1,0; для закрытых с наружным охлаждением от собственного вентилятора на валу двигателя - 0,45-0,55; для защищенных, с вентиляцией от собственного вентилятора на валу - 0,25-0,35; принять ?0= 0,5. Принять для первоначального выбора мощности электродвигателя из условия допустимого нагрева по соотношению (2.1) Тн = 20 мин.Для правильно выбранного электродвигателя должно обеспечиваться условие: ,(3.1) где - номинальные потери мощности в электродвигателе, Вт; Уточненный коэффициент тепловой перегрузки электродвигателя рассчитывается по (2.3) с использованием уточненного значения постоянной времени нагрева после предварительного определения мощности двигателя по (2.1), (2.6) и (2.9). Обмотки асинхронных электродвигателей серии 4А с высотами оси вращения 50-132 мм имеют изоляцию класса нагревостойкости B, с высотами 160-355 мм - класса F. Значения допустимых превышений температуры частей электрических машин при температуре газообразной охлаждающей среды 40°С для изоляции класса нагревостойкости А составляет 60°С, класса Е - 75°С, В - 80°С, F - 100°С и Н - 125°С. Средние потери мощности в электродвигателе определяются по выражению: (3.4) где потери мощности в электродвигателе для i-го периода работы, Вт.Механическую характеристику асинхронного электродвигателя ?=?1(Мдв) строим на основании расчета его вращающих моментов для частот, вращения, соответствующих скольжениям: 0; s=sн; 0,1; s=sk; 0,3; 0,4; 0,8 и 1,0. Вращающий пусковой момент электродвигателя при s=1,0 (?=0) и минимальный момент при s=0,8 определим, используя кратности пускового ?м и минимального м m моментов, по выражениям: Мм=Мн•?м и Мм,n=Мн•?п (4.1) где - номинальный вращающий момент электродвигателя, Н•м; Остальные вращающие моменты электродвигателя для скольжений от 0 до 0,4 рассчитываются на основании уточненной формулы Клосса, приняв в ней с достаточной степенью точности отношение активного сопротивления обмотки фазы статора к приведенному активному сопротивлению обмотки фазы ротора равным единице: (4.2) где - максимальный вращающий момент электродвигателя, Н·м: (4.3) где sk - критическое скольжение электродвигателя, соответствующее максимальному вращающему моменту; Такой метод расчета механической характеристики с графической интерполяцией в ее пусковой части позволяет достаточно точно определить значение критического скольжения асинхронного двигателя, воспроизвести номинальный, максимальный и пусковой вращающие моменты, а также отобразить незначительный провал в механической характеристике при скольжении около 0,8, связанный с наличием составляющих вращающего момента от высших гармонических (в основном от 5-й и 7-й гармоник), определяющий минимальный момент. Переход от скольжения s к частоте вращения ? произведем по формуле: (4.4) где - синхронная частота вращения вала электродвигателя (магнитного поля), рад/с.Передаточное отношение механической передачи от электродвигателя к рабочей машине: . С учетом изменения момента рабочей машины от угловой скорости ее вала и учитывая, что окончательно имеем следующее выражение, связывающее приведенный момент статического сопротивления на валу электродвигателя Мс со скоростью вращения его вала: .Расчет продолжительности пуска и торможения электропривода заключается в следующем. Предварительно необходимо м
9. Расчет и построение кривой изменения превышения температуры электродвигателя
10. Принципиальная электрическая схема автоматического управления электродвигателем
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Введение
Электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.
Нельзя представить себе ни одного современного производственного механизма, в любой области техники, который не приводился бы в действие электроприводом. В электроприводе основным элементом, непосредственно преобразующим электрическую энергию в механическую, является электродвигатель, который чаще всего управляется при помощи соответствующих преобразовательных и управляющих устройств с целью формирования статических и динамических характеристик электропривода, отвечающих требованиям производственного механизма.
Целью данной курсовой работы является расчет системы автоматизированного электропривода рабочей машины.
Асинхронные двигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства механизмов. Они широко используются в промышленности благодаря простоте их конструкции, надежности в эксплуатации и сравнительно низкой себестоимости. Наиболее простыми в отношении устройства и управления, надежными в эксплуатации, имеющими наименьшую массу, габариты и стоимость при определенной мощности, являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости его полного использования в процессе работы. В случае завышения номинальной мощности двигателя снижаются технико-экономические показатели электропривода, то есть коэффициент полезного действия и коэффициент мощности. Если же нагрузка на валу двигателя превышает номинальную, то это приводит к росту токов в его обмотках, а значит и потерь мощности выше соответствующих номинальных значений. Для обоснованного выбора асинхронного двигателя необходимо знать, как изменяется нагрузка на валу двигателя во времени, что в свою очередь позволяет судить о характере изменения потерь мощности. С целью определения нагрузки двигателя большинства производственных механизмов строятся так называемые нагрузочные диаграммы, под которыми понимаются зависимости развиваемых двигателем момента и мощности от времени