43373

Вибір потужності двигуна і дослідження процесу пуску електроприводу двигуна постійного струму

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Вибір потужності двигуна і дослідження процесу пуску електроприводу двигуна постійного струму. Розрахувати можливе перевантаження обраного двигуна при роботі в короткочасному режимі із часом роботи хв. Додаткові умови: передаточне число редуктора ; ККД редуктора ; коефіцієнт запасу прийняти рівним 12513; момент інерції агрегату в 50...

Украинкский

2013-11-04

284.5 KB

4 чел.

Національний АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра автоматизації та енергоменеджменту

Курсова робота

з дисципліни «Автоматизований електропривод»

Тема: Вибір потужності двигуна і дослідження процесу пуску електроприводу двигуна постійного струму

Виконав: ст. 403 групи механіко-енергетичного факультету Бєлік Є.І

Перевірив: доцент Красношапка Н. Д.

Київ-2010


Національний АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра автоматизації та енергоменеджменту

ЗАВДАННЯ

на виконання курсової роботи

Бєлік Євген Ігорович

Тема курсової роботи: Вибір потужності двигуна і дослідження процесу пуску електроприводу двигуна постійного струму.

1. За відомою інформацією вибрати двигун за каталогом;

   2. Розрахувати і побудувати для ДПС механічну  і електромеханічну  характеристики;

3. Розрахувати перехідний електромеханічний процес пуску привода з обраним двигуном для пуску з навантаженням при  і в холосту .

Розрахунок перехідного процесу пуску електропривода при  провести графоаналітичним методом, а для  - графічним.

4. Розрахувати можливе перевантаження обраного двигуна при роботі в короткочасному режимі із часом роботи  хв.

Додаткові умови:

    - передаточне число редуктора ;

    - ККД редуктора ;

    - коефіцієнт запасу прийняти рівним 1,25…1,3;

    - момент інерції агрегату в 50 разів більше моменту інерції двигуна;

- двигун постійного струму (ДПС) вибрати серії 2ПО, 2ПФ, 2ПН або 2ПБ.


Вихідні дані

Тип двигуна - ДПС;

        Напруга живлення  - 220 В;

    Потужність агрегату,  - 4 кВт;

    Кутова швидкість обертання агрегату, - 15 рад/с;

    Постійна часу нагріву, Т - 20 хв.;

   ;

.

Передаточне число редуктора ;

ККД редуктора ;

Коефіцієнт запасу - ;

Момент інерції агрегату - .

        


Розрахунок

1. За відомою інформацією оберемо двигун за каталогом

Для того щоб вибрати двигун, розрахуємо для початку його потужність, кутову швидкість обертання та частоту обертання двигуна:

- потужність двигуна: ; В,  = 5,26 кВт;

- кутова швидкість двигуна:   ; ;

- частота обертання двигуна: ; .

Вибираємо тип двигуна за розрахованими значеннями. Це двигун 2ПН132LYXЛ4 з наступними параметрами:

   - номінальна потужність ;

   - номінальний коефіцієнт корисної дії при 100 %   ;

   - номінальна частота обертання двигуна

   - момент інерції двигуна ;

2. Розрахунок та побудова механічної  та електромеханічної  характеристик.

При побудові знехтуємо реакцією якоря, тобто будемо вважати, що СФ = const. При цьому механічна () та електромеханічна характеристика () мають вигляд прямої і для їх побудови достатньо двох точок.

;

;

Побудова механічної характеристики за точками холостого ходу та номінального режиму:

.

Рівняння механічної характеристики для ДПС має вигляд:

;

для точки ідеального холостого ходу:

;

;

;

;

.

Тоді швидкість холостого ходу визначатиметься по формулі:

.

Будемо вважати, що в номінальному режимі роботи половину всіх втрат складають електричні втрати:

;

;

;

;

.

При  номінальна швидкість обертання двигуна дорівнюватиме:

Обчислимо номінальний струм якоря:

Знайдемо швидкість холостого ходу:

Розрахуємо номінальний момент двигуна:

.

За розрахованими даними проведемо побудову механічної  та електромеханічної  характеристик. (див. додаток 1, додаток 2.).

3.  Розрахунок перехідного електромеханічного процесу пуску привода з обраним двигуном для пуску з навантаженням при  і в холосту .

1. Розрахунок перехідного процесу пуску електропривода при  проведемо графоаналітичним методом.

1) будуємо механічну характеристику двигуна постійного струму без навантаження ().

2) механічна характеристика двигуна поділяється на ряд ділянок, на кожній з яких момент вважається постійним і дорівнює середньому значенню. При однаковій величині  на всіх ділянках загальний час пуску визначається за формулою:

.

Побудова перехідного процесу пуску електропривода при  графоаналітичним методом.

Розрахунок перехідного електромеханічного процесу пуску привода з обраним двигуном для  графічно представлено в додатку 3.

Розбиваємо механічну характеристику двигуна на п’ятнадцять ділянок з кроком .

Знайдемо середні значення моментів на кожній з ділянок і розрахуємо час перехідного електромеханічного процесу пуску привода з обраним двигуном для кожної із отриманих ділянок, за наступними формулами:

де   Мс=0;

.

Знайдені моменти і час перехідного електромеханічного процесу пуску привода занесемо до таблиці 1.


Таблиця1

п.п

М

1

300

0,0088

2

280

0,0094

3

260

0,0102

4

240

0,0110

5

220

0,0120

6

200

0,0132

7

180

0,0147

8

160

0,0165

9

140

0,0189

10

120

0,0220

11

100

0,0264

12

80

0,0330

13

60

0,0440

14

40

0,0661

15

20

0,1321

Визначимо загальний час пуску привода з обраним двигуном:

2. Розрахунок перехідного процесу пуску електропривода при  проведемо графічним методом.

1) в лівому квадранті схеми будуємо характеристики  і графічно знаходимо їх різницю.

.

- крива динамічного моменту (будується в тому ж квадранті).

Криву динамічного моменту замінюємо ступінчастою лінією з ділянками .

2) від кількості ділянок залежить точність побудови і кінцеві результати. Точність розрахунків буде тим більшою, чим більше ділянок на які розбита крива динамічного моменту.

3) отримані на окремих ділянках середні значення динамічного моменту відкладаються вгору по осі ординат  Відмічені на осі ординат точки В12,...Вn з’єднуються прямими з точкою А, яка розташована на осі абсцис на відстані від точки 0, пропорційній величині моменту інерції.

4) із початку координат проводять пряму лінію – ОС, яка паралельна АВ. Ця пряма характеризує функцію  для заданої ділянки зміни швидкості.

5) після проведення аналогічних побудов для всіх ділянок характеристики отримаємо в результаті час пуску привода.

.

Побудова перехідного процесу пуску електропривода при  графічним методом.

Графічне представлення дослідження процесу пуску електроприводу двигуна постійного струму зображено в додатку 4.

Розбиваємо механічну характеристику двигуна постійного струму на п'ятнадцять ділянок.

Визначаємо середній момент на кожній із отриманих ділянок і запишемо значення в таблицю 2 :

Таблиця2

п.п

М

1

290

2

268

3

245

4

225

5

205

6

190

7

173

8

160

9

137

10

117

11

95

12

75

13

50

14

25

;

; ; ; ;

АО = 30 мм

Згідно графічного розрахунку час перехідного процесу пуску електроприводу двигуна постійного струму становить: .

4. Розрахунок можливого перевантаження обраного двигуна при роботі в короткочасному режимі із часом роботи  хв.

Розрахуємо номінальні втрати в двигуні постійного струму:

Відношення втрат в сталі до втрат в міді дорівнює:

Тоді номінальні втрати в міді становитимуть:

Розрахуємо номінальні втрати в сталі:

Знайдемо масштабні втрати для номінального режиму.

1.Розрахуємо перевантажувальну здатність , при роботі протягом часу  хв.

;

Т - постійна часу нагріву – Т = 20 хв.;

Знайдемо масштабні втрати при роботі двигуна протягом часу  хв.:

При роботі двигуна протягом часу  хв. в обмотці виділяються втрати:

Потужність двигуна при роботі протягом часу  хв. може досягати значення:


Розрахувавши всі параметри при різному часі роботи двигуна, отримаємо таблицю.

 Таблиця 3

, Вт

,  Вт

,  Вт

10

2,55

2604

2009

11442

20

1,59

1619

1024

8169

30

1,29

1316

721

6855

40

1,16

1181

587

6183

50

1,09

1112

518

5807


Висновки

У даній курсовій роботі був проведений розрахунок потужності двигуна постійного струму. Після розрахунку параметрів був обраний тип двигуна – 2ПН132LYXЛ4. Для даного типу двигуна побудовані механічна  та електромеханічна  характеристики, згідно з якими визначено критичний момент і струм короткого замикання.

Також проведено дослідження процесу пуску електроприводу двигуна постійного струму із навантаженням при  і в холосту при . Отже час перехідного процесу для  становить ,а для  - .

Було проведено розрахунок можливого перевантаження обраного двигуна - 2ПН132LYXЛ4 при роботі в короткочасному режимі із різним часом роботи, і при цьому визначено, що при більш тривалій роботі двигуна потужність яку він може розвивати зменшується. Це пов’язано з тим що при більш тривалій роботі він більше перегрівається.