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

16 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

32553. Устройства обработки информации 19.92 KB
  Рычажный контактный узел с шарнирным закреплением работающий с эффектом притирания и перекатывания контактов что способствует их лучшему самоочищению и уменьшению переходного сопротивления поэтому они часто используются в мощных коммутационных устройствах например контакторах. Жидкометаллические контакты основными достоинствами которых являются малое переходное сопротивление отсутствие необходимости в контактном нажатии отсутствие эффектов пригорания и залипания контактов возможность работы при высоком давлении температуре...
32554. Реле времени (таймеры) 13.93 KB
  По способу задержки виду замедлителя: электромагнитное замедление до 10 сек; механическое замедление: пневматические и моторные от 3 до 30 мин; электронное замедление: конденсаторные и счётноимпульсные десятки сек; программнореализуемые любые задержки времени. При работе систем защиты и автоматики часто требуется создать выдержки времени между срабатыванием двух или нескольких аппаратов а также при возникновении необходимости производить операции в определённой временной последовательности автоматическое...
32555. Электромагнитные реле времени 190.42 KB
  Реле времени с электромагнитным замедлением При отключении обмотки реле 1 рис. В результате магнитный поток в сердечнике реле убывает медленно якорь 5 остается в притянутом положении и контакты реле 4 размыкаются с выдержкой времени в несколько секунд. Такие реле времени не отличаются стабильностью но находят широкое применение благодаря простоте и дешевизне.
32556. Реле времени КТ 88.94 KB
  28 приведен пример использования реле времени КТ в схеме управления циклом движения суппорта которая обеспечивает его рабочий ход р. задержку времени на концевике SQ2 и холостой ход х. Рабочий ход суппорта обеспечивается контактором КМ1 холостой ход контактором КМ2 а выдержка времени выстоя реле временем КТ.
32557. Современные технические устройства переработки информации 15.07 KB
  Примерами таких типовых устройств могут служить: Триггеры элементарные ячейки памяти предназначенные для хранения одного бита информации логического 0 или 1; Счетчики устройства для выполнения функций счета и задержек времени; Преобразователи кодов устройство для автоматического изменения по заданному алгоритму соответствия между входными и выходными кодами без изменения их смыслового содержания другими словами это схемы для перевода одного многоразрядного кода в другой; Регистры устройства для приёма хранения и...
32558. Промышленные программируемые логические контроллеры (ПЛК) 15.9 KB
  Они впервые появились в конце шестидесятых годов в автомобильной промышленности США в результате слияния трех направлений техники: Релейноконтактная и бесконтактная электроавтоматика основа ПЛК; Цикловое программное управление принцип управления ПЛК; Микропроцессорная техника элементная база ПЛК. Первоначально производством ПЛК занимались компьютерные фирмы DEC Modicon Entrekin Computers но позже к их разработке подключились и электротехнические фирмы Generl Elektric llen Brdley ISSC которые выпускали...
32559. Контроллеры на базе персональных компьютеров (ПК) 23.67 KB
  Контроллеры на базе персональных компьютеров ПК Это направление существенно развилось в последнее время что объясняется в первую очередь следующими причинами: повышением надежности ПК особенно в промышленном исполнении; использовании открытой архитектуры например IBMсовместимых ПК; легкости подключения любых блоков ввода вывода модулей УСО; возможностью использования широкой номенклатуры наработанного программного обеспечения операционных систем реального времени баз данных пакетов прикладных программ контроля и...
32560. Моноблочные и модульные контроллеры 57.67 KB
  Функционально-конструктивную схему модульного ПЛК рассмотрим на примере контроллера SIMTIC S7300 фирмы Siemens рис. Конструкция модульного ПЛК На профильной рейке ПР размещаются: центральный модуль ЦМ который всегда присутствует в ПЛК справа от него с помощью шинных соединителей ШС до восьми периферийных модулей ПМ а слева внешний источник питания Внеш. Формирование внутренней шины ПЛК производится с помощью ШС. В качестве основных периферийных модулей ОПМ в ПЛК всегда присутствуют сигнальные модули ввода выводы...
32561. Общая организация и архитектура модульного ПЛК SIMATIC S7-300 117.33 KB
  Архитектура модульного ПЛК Модули ПЛК объединены внутренней шиной по которой и передается вся информация между ними. В минимальной конфигурации ПЛК обязательно имеет ЦМ и хотя бы один из ОПМ для связи с ОУ. Система вводавывода ПЛК может включать в свой состав две части.