87332

Расчет системы электродвигатель – рабочая машина. Выбор электродвигателя и аппаратуры защиты

Курсовая

Энергетика

Рассчитываем и строим по каталожным данным механическую характеристику электродвигателя. На этом же графике строим механическую характеристику РМ, приведенную к частоте вращения вала электродвигателя. Для расчета естественной механической характеристики электродвигателя по каталожным данным достаточно...

Русский

2015-04-19

698.5 KB

11 чел.

Московский Государственный Агроинженерный Университет

имени В. П. Горячкина

Кафедра:  «Автоматизированного электропривода»

Курсовая работа

на тему:

“Расчет системы электродвигатель – рабочая машина. Выбор электродвигателя и аппаратуры защиты”

Вариант №15

Выполнил: студент 46 группы

Энергетического факультета

Долгачёв М.А.

Проверил:  Зайцев Д.Н.

Москва 2014

Исходные данные

а

b

i

ƞп

0,1

20

47

3,4

25

2

0,79

                                                             

 1.1. Рассчитываем и строим механическую характеристику рабочей машины (РМ) с учетом момента трогания (Мтр).

Н*м

Расчет механической характеристики РМ выполняем для 6 значений угловой скорости вращения в интервале от 0 до . Результаты расчета заносим в таблицу 2.

Табл. 2

0

20

30

47

80

100

20

21

23

24,7

28

30

Рис.1. Механическая характеристика рабочей машины.

 1.2. Расчет номинальной мощности (Pрм.н) рабочей машины, и    требуемой мощности для привода РМ с учетом кпд привода:

, а мощность привода

1.3. Строим нагрузочную диаграмму РМ и для длительного режима работы с переменной нагрузкой определяем эквивалентную мощность на валу электродвигателя – Рэкв.

t1, мин

t2, мин

t3, мин

t4, мин

Р1, %

Р2, %

Р3, %

20

10

30

20

140

60

40

Рис. 2. Нагрузочная диаграмма рабочей машины

 

2.1. Выбираем по каталогу  в качестве приводного электродвигателя асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором общего назначения серии 4А, используя данные нагрузочной диаграммы – Рэкв и индивидуального задания - .

Тип и технические данные выбранного электродвигателя приведены в табл. 4.

Табл.4

Технические данные выбранного электродвигателя.

Тип

4А90L6УЗ

Рн, кВТ

1,5

,об/мин

950

Iн, А

1,4

ηн

0,75

Cosφн

0,74

Ki

4,5

μп

2,0

μmin

1,7

μкр

2,2

Jдв, кг/м2

0,0292

2.2. Проверяем выбранный электродвигатель по условиям надежного запуска РМ при напряжении на его зажимах 0,85∙Uн и по его перегрузочной способности при напряжении 0,92∙Uн. По условиям проверки окончательно уточняем мощность электродвигателя.

2.2.1 проверка по условию пуска:

,  условие пуска соблюдается.

-момент пуска двигателя с учетом падения напряжения;

-момент пуска рабочей машины, приведенный к валу электродвигателя;

-момент пуска двигателя;

-номинальный момент двигателя;

-кратность пускового момента;

-момент  пуска  рабочей машины;

-передаточное число;

-кпд привода.

2.2.2 Проверка по условию перегрузки:

, условие перегрузки соблюдается.

-критический момент двигателя с учетом падения напряжения;

-критический момент двигателя;

-кратность критического момента;

-максимальный момент рабочий машины приведенный к валу двигателя;

-номинальный момент рабочей машины.

В качестве приводного электродвигателя выбираем электродвигатель типа - 4А90L6УЗ

2.3. Рассчитываем и строим по каталожным данным механическую характеристику электродвигателя . На этом же графике строим механическую характеристику РМ, приведенную к частоте вращения вала электродвигателя .

Для расчета естественной механической характеристики электродвигателя по каталожным данным достаточно пяти характерных точек:

1-ая точка:

,

где п0 – синхронная частота вращения, об/мин.

2-ая точка:

3-я точка:

,

где sкр – критическое скольжение, которое определяется по формуле

где sн – номинальное скольжение

     - кратность критического момента (табл. 4).

4-ая точка:

,

где  - кратность минимального момента.

5-ая точка:

где  - кратность пускового момента.

Полученные данные пяти расчетных точек естественной механической характеристики заносим в табл. 5. В эту же таблицу заносим данные механической характеристики РМ приведенной к оси вала электродвигателя . Так как согласно заданной кинематической схеме электродвигателя рабочая машина связана с электродвигателем через редуктор, то .

Расчетные данные механических характеристик электродвигателя и рабочей машины.

Табл.5

105

99,43

83,265

15

0

0

15,09

33,198

25,653

30,18

19,3

18,95

17,93

13,6

12,7

Рис. 3. Механическая характеристика электродвигателя и рабочей машины.

2.4. Графоаналитическим методом определяем и строим на этом же рисунке продолжительность пуска электродвигателя с нагрузкой при номинальном напряжении.

Рассчитываем приведенное к оси вала электродвигателя значение момента инерции системы электропривод – рабочая машина Jприв :

Затем, используя построенные механические характеристики электродвигателя и РМ, найти их разность — это кривая избыточного момента Мизб = Мдв - Мприв , построенная также в первом квадранте. Эту кривую заменяем ступенчатой характеристикой с прямолинейными участками, на которых значение избыточного момента постоянное – Мi.  Расчет графоаналитическим методом времени разгона системы электродвигатель - рабочая машина производим для каждого из аппроксимированных участков в отдельности по формуле

.

Результаты расчетов заносят в табл. 6. Во втором квадранте – на рис.4 строим кривую времени разгона . Продолжительность пуска системы электродвигатель – рабочая машина равна сумме продолжительности разгона на всех участках:

,

где п – число участков.

Результаты расчета времени разгона системы электродвигатель – рабочая машина.

Табл.6

№ участка

1

2

3

4

5

0

15

30

60

80

15

30

60

80

98

15

15

30

20

18

14

12

14

16

12

0,94

1,1

1,88

1,1

1,32

=6,34 с

 

Рис. 4. Графоаналитический метод расчета разгона системы электродвигатель – рабочая машин

3.1. Для повторно – кратковременного режима S3 допустимая по условиям нагрева мощность Рдоп двигателя, предназначенного для работы в длительном режиме S1 с мощностью Рн, определяем по формуле:

,

где tр – время работы в режиме S3. Оно задается по заданию – tр = 3 мин

     tп – время отдыха в режиме S3. Оно задается по заданию – tп = 3 мин

     Тн – постоянная времени нагрева электродвигателя. Оно задается по заданию –  Тн = 20 мин.

     Т0 – постоянная времени охлаждения электродвигателя. Оно задается по заданию – То = 60  мин.

Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности для работы в режиме S3 по следующему условию:

Условие  выполняется.

Для кратковременного режима S2 допустимая по условиям нагрева мощность Рк двигателя, предназначенного для работы в длительном режиме S1 с мощностью Рн, определяем по формуле:

-коэффициент механической перегрузки;

-коэффициент тепловой перегрузки

Условие выполняется.

3.2. При регулировании производительности РМ снижением напряжения на статоре электродвигателя определяем диапазон регулирования (D)и минимальное напряжение питания (Umin )в процентах от номинального напряжения.

Строим на отдельном рисунке механическую характеристику электродвигателя (рис. 5) и РМ  при номинальном напряжении на обмотке статора (Uн). Определяем по ней фактическое значение скорости вращения системы электродвигатель - рабочая машина (). На этом же графике построить искусственную механическую характеристику асинхронного двигателя при снижении питающего напряжения на обмотках статора (Uх), основываясь на том, что момент электродвигателя пропорционален квадрату напряжения и сам двигатель должен оставаться работать на устойчивой части механической характеристики.

.

Найдем минимальное допустимое напряжение, как его отношение к номинальному:

  

Для построения искусственной механической характеристики найдем значения моментов в трех точках с разными скольжениями, учитывая падение напряжения:

, где

- номинальный момент при пониженном напряжении;

- момент в точке минимума при пониженном напряжении;

- момент пуска двигателя при пониженном напряжении

Строим искусственную механическую характеристику электродвигателя и определяем значение скорости вращения системы при Ux = 224 В, скорость будет равна w2 = 104 с-1.

 Находим диапазон регулирования скорости вращения D:

 

        Находим значение напряжения Ux в % от Uн:

 

3.3. Выбираем и рассчитываем уставки аппаратуры защиты электродвигателя  в виде: плавкой вставки, теплового реле и автоматического выключателя.

Тип

90L6У3

Рн, кВТ

1,5

Iн, А

1,4

Ki

4,5

Автоматический выключатель

Автоматический выключатель (автомат) предназначен для нечастого включения и отключения электроприёмников, а также для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканиях, перегрузках, исчезновении или снижении напряжения. Отключение выключателя при перегрузках и коротком замыкании осуществляется встроенными расцепителями (тепловыми, электромагнитными или полупроводниковыми).

Выбор автоматического выключателя следует проводить по следующим критериям:

  •  по напряжению:

, ограничений нет, выбираем АЕ 2000

  •  по соответствию номинального тока аппарата расчётному максимальному току

Iн.а ≥ Iр.макс

Iн.а ≥ 1,4 А;

  •  по соответствию исполнения аппарата (степень защиты от попадания посторонних предметов в оболочку, климатическое исполнение, число блок-контактов и т.д. )

Выбираем автоматический выключатель типа АЕ2000.

  •  токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока

для отдельного двигателя

Iпуск.дв = Imax = КI ∙Iн.дв =4,5 ∙1,4=6,3А;

Плавкая вставка (предохранитель)

  •  по напряжению , выбираем ПД-2
  •  по току предохранителя , 201,4
  •  по току плавкой вставки

Тепловое реле

Тепловое реле предназначено для защиты трёхфазных асинхронных двигателей от перегрузок и обрыва фазы.

  •  по напряжению , выбираем трехполюсное тепловое реле РТЛ-1010

по номинальному току реле

251,4

Список использованной литературы:

  1.  Герасенков А.А. Автоматизированный электропривод. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы. М.: МГАУ, 1999.
  2.  Кабдин Н.Е. Основы теории электропривода. Учебное пособие. М.: МГАУ, 1997.
  3.  Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1981.
  4.  Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1986.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77589. Триггеры. Не тактируемые и тактируемые триггеры 231 KB
  Устройство имеющее два устойчивых состояния называют триггером. С приходом переключающих запускающих сигналов переход триггера из одного состояния в другое происходит лавинообразно и потенциалы на выходах меняются на противоположные.
77590. Андрей Тимофеевич Болотов 53.56 KB
  Так, например, обстоит дело с определением места в истории нашей страны Андрея Тимофеевича Болотова. Выдающийся деятель, внесший неоценимый вклад в развитие науки и культуры, основоположник русской сельскохозяйственной науки, к сожалению, до сих пор не получил должного признания своих заслуг.
77591. Тэер Альбрехт Даниель (1752-1828) - немецкий агроном. Автор гумусовой теории питания растений 224.26 KB
  Альбрехт Тэер родился 14 мая 1752 года в семье врача, служившего при дворе ганноверского курфюрста. В молодости пошёл по стопам отца, окончил медицинский факультет университета в Гёттингене (1774). По возвращении в родной Целле получил по наследству должность личного врача курфюрста Ганновера Георга III.
77592. Устройства печати 2.15 MB
  По принципу переноса изображения на носитель: литерные; матричные; лазерные; струйные; сублимационные; По количеству цветов печати: чёрно-белые монохромные; цветные. Основная часть линейно-матричного принтера это конструкция состоящая из станины имеющей ширину печати...
77593. Формирование и использование местных финансов 124.5 KB
  Формирование и использование местных финансов основываются на принципах самостоятельности государственной финансовой поддержки и гласности осуществляются в соответствии с Конституцией Российской Федерации Федеральным законом...
77594. Функции полиции и борьба с преступностью 230 KB
  В сегодняшней России со всей очевидностью проявляется настоятельная необходимость борьбы с такими антиобщественными явлениями, как пьянство, профессиональное нищенство, азартные игры, что, в свою очередь, требует обратиться к соответствующему историческому опыту.
77595. Проектування просторових тонкостінних покриттів конспект лекцій 1.9 MB
  Основи проектування просторових залізобетонних конструкцій. Пологі оболонки додатної гаусової кривизни, прямокутні в плані. Оболонки від’ємної гаусової кривизни, прямокутні в плані. Довгі циліндричні оболонки. Короткі циліндричні оболонки та призматичні складки. Загальні поняття та конструювання
77596. Чернігівський колегіум 450.5 KB
  Результатом плідної співпраці архієпископів і викладачів колегіуму стала низка друкованих прозових та віршованих творів відомих широкому загалу тогочасного суспільства. Викладачі та вихованці колегіуму проводили значну просвітницькопедагогічну діяльність...