Вибір потужності двигуна і дослідження процесу пуску електропривода асинхронного двигуна

Размещено на http://www.allbest.ru/

13

Національний АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра автоматизації та енергоменеджменту

КОНТРОЛЬНА робота

з дисципліни Автоматизований електропривід

на тему:

Вибір потужності двигуна і дослідження процесу пуску електропривода асинхронного двигуна

Виконала: ст. 403 групи МЕФ Палій К.В.

Перевірила: доцент Красношапка Н. Д.

Київ-2010Зміст

1. Завдання, вихідні дані

2. Розрахунок

Висновок

1. Завдання

1. За відомою інформацією вибрати двигун за каталогом;

2. Розрахувати і побудувати для АД механічну і моментну 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.

Вихідні дані

Тип двигуна - АД;

Напруга живлення - 220/380 В;

Потужність агрегату, - 11,0 кВт;

Кутова швидкість обертання агрегату, - 7,5 рад/с;

Постійна часу нагріву, Т - 27 хв.;

;

.

Додаткові умови:

- передаточне число редуктора ;

- ККД редуктора ;

- коефіцієнт запасу прийняти рівним 1,2…1,3;

- момент інерції агрегату в 20 разів більше моменту інерції двигуна;

- асинхронний двигун (АД) вибирати серії 4А.

Порядок розв'язання

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: ; Вт, 14,5 кВт;

- кутова швидкість двигуна: ; ;

- частота обертання двигуна: ; .

Вибираємо тип двигуна за розрахованими значеннями. Це двигун 4А180М8У3 з наступними параметрами:

- номінальна потужність ;

- номінальний коефіцієнт корисної дії при 100 % ;

- коефіцієнт потужності при 100% ;

- пускове значення моменту ;

- мінімальне значення моменту ;

- критичне значення моменту ;

- номінальне ковзання ;

- критичне ковзання ;

- момент інерції двигуна .

2. Розрахуємо і побудуємо для АД механічну і моментну характеристики

Розглядають дві характеристики асинхронних двигунів:

- моментну, тобто момент функції ковзання, ;

- механічну, .

Моментна характеристика АД має два максимуми:

1) в режимі двигуна;

2) в режимі генератора.

Для того, щоб побудувати моментну характеристику використаємо формулу Клосса:

;

Якщо знехтувати активним опором статора, то для розрахунків можна використовувати більш спрощену формулу Клосса:

,

де -- критичний момент двигуна; -- критичне ковзання.

В паспортних даних на двигун не завжди вказують величину критичного ковзання, але якщо відома величина номінального ковзання , то величина критичного ковзання може бути розрахована при підстановці в формулу Клосса замість - . Тобто:

В нашому випадку .

Розрахуємо номінальну кутову швидкість обертання двигуна:

,

де --швидкість обертання магнітного поля,

,

де - частота струму, Гц, - кількість пар полюсів, .

;

.

Знайдемо номінальний момент двигуна:

;

Визначимо критичний момент двигуна:

,

Змінюючи ковзання від 0 до 1 і підставляючи його у спрощену формулу Клосса одержимо моменту характеристику (рис.1).

Для побудови механічної характеристики асинхронного двигуна запишемо та розрахуємо наступні його параметри:

- швидкість обертання магнітного поля , це точка холостого ходу;

- номінальний момент двигуна , номінальна кутова швидкість обертання двигуна , це точка номінального режиму роботи;

- критичний момент двигуна , критичну кутову швидкість визначимо за формулою:

-

це точка критичного режиму роботи;

- момент пуску двигуна визначимо за формулою:

це точка короткого замикання (пуску) двигуна.

Одержимо механічну характеристику зображену на рис. 2.

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

Якщо немає можливості розв'язання рівняння руху аналітично, або отримати результати за допомогою цифрового моделювання на ЕОМ, застосовують наближенні методи розв'язання рівняння руху: графічні та графоаналітичні.

Розрахунок перехідного процесу пуску електропривода при проведемо графоаналітичним методом( методом площин) (Додаток 1).

Порядок розрахунку:

1) криву механічної характеристики ділимо на ряд ділянок таким чином, щоб , .

2) тоді час пуску на кожному інтервалі розрахуємо за формулою:

;

, ,, , , , , , .

0,04

0,037

0,034

0,031

0,029

0,027

0,026

0,025

0,029

3) сумарний час пуску розрахуємо за формулою:

,

0,278с

Примітка. При побудові характеристики слід враховувати масштаби величин, які зв'язуються між собою співвідношенням:

,

де - масштаб моменту; - масштаб моменту інерції; - масштаб моменту кутової швидкості; - масштаб моменту часу.

Якщо задатися масштабами трьох величин , то із наведених співвідношень визначимо масштаб моменту інерції:

,

,

Розрахунок перехідного процесу пуску електропривода при проведемо графічним методом (Додаток 2).

Сутність методу полягає в заміні нескінченно малого приросту швидкості та часу малим кінцевим приростом та :

Даний метод базується на тому, що на кожному інтервалі зміни швидкості в рівняння підставляємо середню величину динамічного моменту для даного інтервалу. Ці величини розраховуються графічним методом на підставі механічних характеристик двигуна.

асинхронний двигун електропривід

В результаті знаходимо графічну залежність і розраховуємо час пуску привода.

Порядок розрахунку:

1) побудуємо в лівому квадранті характеристику ;

2) графічно визначаємо різницю - це крива динамічного моменту, яка будується в тому ж квадранті. Криву замінюємо ступінчастою з ділянками ;

3) отримані на окремих ділянках значення динамічних моментів відкладаємо вверх на осі ординат. Щоб відкласти ці значення, враховуємо масштаби величин.

Маємо наступні значення динамічних моментів, відкладених по осі ординат: В1, В2 ,…В9.,

4) відкладені на осі ординат точки з'єднуємо прямими з т.А, яка розташована на осі абсцис на відстані від початку координат, що пропорційна величині J. Оскільки , а , то А=205,4.

5) із початку координат проводимо пряму ОС , яка паралельна відрізку АВ. Ця пряма характеризує шукану функцію для першої ділянки моментів, аналогічно й для інших ділянок. Із подібності трикутників АОВ і ОДС слідує, що , , таким чином відрізок .

6) в результаті всіх дій можемо знайти час пуску:

0,9с

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

Порядок розрахунку

1) величини масштабних втрат в номінальному режимі роботи двигуна розраховуються за паспортними данними:



- номінальні втрати в обраному двигуні.

Запишемо відношення втрат в сталі до втрат в міді:

.

Так як номінальні втрати у двигуні розраховуються за ще однією формулою:

,

то номінальні втрати в міді знайдемо з наступних рівнянь:

та номінальні втрати в сталі:

Вт

.

2) для даного часу перевантаження Т1 розраховуємо величину відповідних масштабних втрат:

.

Перевантажувальну здатність при роботі протягом часу розраховуємо за формулою:

,

де Т = 27 хв -- постійна часу нагріву.

2) визначаємо втрати в обмотці при короткочасному режимі:

.

4) розраховуємо потужність двигуна при короткочасному режимі роботи:

Внесемо розраховані значення до табл. 1.

Таблиця 1.

, хв
	10	20	30	40	50
	3,23	1,91	1,49	1,29	1,19
, Вт	5426	3209	2503	2167	1999
,Вт	4386	2169	1463	1127	959
, Вт	39268	27614	22679	19905	18362

Висновок

В результаті виконання роботи ми вибрали двигун за каталогом, розрахували і побудували для нього механічну і моментну характеристики. Розрахували перехідний електромеханічний процес пуску привода з обраним двигуном для пуску з навантаженням при - час пуску 0,278 і в холосту - час пуску 0,9. Розрахували можливе перевантаження обраного двигуна при роботі в короткочасному режимі із часом роботи хв. З отриманих значень можна сказати, що чим більший час роботи в короткочасному режимі роботи, тим меншим є перевантаження двигуна.

Размещено на Allbest.ru