Расчет и выбор электродвигателя по нагрузочной диаграмме

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Исходные данные

Расчет и выбор электродвигателя по нагрузочной диаграмме

Расчет и построение механической характеристики электродвигателя

Расчет и построение механической характеристики рабочей машины

Определение времени пуска и торможения электродвигателя

Определение потерь энергии при разгоне и торможении

Проектирование и описание схемы управления электродвигателя

Расчет и выбор аппаратов управления и защиты

Выбор марки проводки способов прокладки и расчет сечения провода (кабеля) для питания электродвигателя

Выводы, предложения

Литература

Введение

В основных направлениях экономического и социального развития страны, предусматривается ускорение научно-механического прогресса во всех отраслях народного хозяйства.

Важная роль в вычислении поставленных задач принадлежит механизации и электрификации. Намечено увеличить выпуск высокоэффективных машин и оборудования для заготовки, приготовления и раздачи кормов животным, уборки навоза, вентиляции помещений, машинного доения коров, а также комплектов машин и оборудования, составляющие единую техническую линию, которая будет механизировать как основные, так и вспомогательные работы.

Исходные данные

-1

1) Пн = 945 мин

Момент инерции

г

2) У = 3.3 кг*м

3) х=1 - показатель степени характеризующий изменение (Мс) в зависимости от угловой скорости (w).

4) Передача: клиноременная.

5) Моменты: Время:

М1 = 55 н*м t1 = 5 мин

М2 = 48 н*м t2 = 4 мин

М3 = 50 н*м t3 = 3 мин

М4 = 58 н*м t4 = 4 мин

М5 = 40н*м t5 = 7 мин

М5 = Мх*х t6 = 2 мин

t7 = 3 мин

t х*х = 1 мин

Расчет и выбор электродвигателя по нагрузочной диаграмме

Расчеты по выбору энергии двигателя начинаем с построения нагрузочной диаграммы по заданным моментам и времени.

Находим эквивалентное значение момента.

2

2 2 2 t 2 2 2 t4

М1t1 + (М1+М1*М2+М2) 3 + M2 * t3 + (М2+М2*М3+М2) 3 +

Мэкв = v t1+t2+t3+t4+t5+tx*x

2 2 2 t6 2 2 2 2 2 4

M3t5+ (M3+M3*M4+M4) 3 + M4t7 +M5 *tx*x = v 55*5+(55+55*48+48) 3+5+4+3+4+7+2+3+1

2 2 2 2 2 2

+50*7+(50+50*58+58) 3 +58*3+40*1 = v 1512+9605.33+6912+

29

+9581.32+17509+5871.88+10092 +1600 = v 76287.53 = 51.3 н.м

29

3) Выбираем электродвигатель для повторнократковременного режима по условию

Е 0.965

Ри?Мэкв*шv Ен = 51.3*98.91v 0.6 = 5074.1*1.3 = 6596.3

где ш -

П*n 3.14*945

определяем ш = 30 = 30 =98.91

где n - номинальная частота вращения вала электродвигателя;

Е - определяем по формуле:

tю 28

Е = tр+t0 = 29 = 0.965

Где tр - расчетное время, сумма всех.

tр = t1+t2+t3+t4+t5+t6+t7 = 29 мин

t0 - время холостого хода t0 = 1 мин

Еn -

Pн ? 6596.3

7.5 ? 6596.3

Выбираем: АИР ВГМ 693 с номинальными данными:

Pн = 7.5 квт; Пn = 960 об/мин; In = 16.5 A

Kj=7; Mn = 2; Mmax= 2.2; Mmin = 1.6

Выбранный электродвигатель проверяем на возможность запуска.

1.25*Мм*р 1/25*51/6

Мн ? 2 = 2 = 44.5 н.м

Mmin*4 1.6* 0.95

Где Mmin - кратность минимального момента двигателя.

Мм*р - момент.

U - напряжение при пуске, в относительных единицах.

Мн? 44.5

Определяем номинальный момент по формуле.

9550* Рн 9550*7.5

Мн = Пн = 960 = 74.61 п

Где Рн - номинальная мощность двигателя;

Пн - номинальная частота вращения ратора.

Мн ? 44.5

74.6?44.5

Условие выполняется, номинальный момент больше расчетного.

Проверяем выбранный электродвигатель на перегрузочную способность.

1.25 * Мнаиб. 1.25 * 58

Мн? 2 = 2.2*0.95 = 33.6 н.м

Ммах*4

Где Мнаиб. - наибольшее значение момента по диаграмме;

Ммах - мощность максимального момента двигателя

Мн ? 33.6

74.61 > 36

Условие выполняется.

Расчет и построение механической характеристики электродвигателя

1) Определяем пусковой момент.

М пуск = Мпуск*Мн = 2*74.62 = 149.24 н.м

Где Мпуск - кратность пускового момента двигателя.

2) Определяем максимальный момент двигателя.

Ммах = Ммах* Мн = 2.2*74.61=164.14 н.м

Где Ммах - кратность максимального момента двигателя.

3) Определяем минимальный момент двигателя.

Мmin = Mmin * Мн = 1.6*74.61 = 119.4 н.м

Где Mmin - кратность минимального момента двигателя.

4) Определяем номинальное скольжение двигателя:

n0-nн 1000-960

Sн = n0 = 1000 = 0.04

Где n0 - скорость вращения магнитного поля статора (зависит от числа полюсов)

5) Определяем критическое скольжение двигателя.

2 2

Sкр= S н(Мкр + v Мкр - 1)-0.04(2.2+v2.2-1)=0.04(2.2+1.95)=0.168

6) Построение механической характеристики, задавая значение скольжения, определяем момент по формуле Клосса.

2 Ммах

Ммах= Sкр + S

S Sкр

Где S- задаваемые значения скольжения.

S	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9
M	156.3	139.1	116.4	99.6	82.1	73.9	65.7	58.6

При S = 0.1

2*164.14

M = 0.168+ 0,2 = 156.3 н.м

0.2 0.168

При S = 0.2

2*164.14

M = 0.168+ 0,3 = 139,1 н.м

0.3 0.168

При S = 0.4

2*164,14

M = 0.168+ 0,4= 116,4 н.м

0.4 0,168

При S = 0.5

2*164,14

M = 0.168+ 0,5 = 94.6

0.5 0,168

При S = 0.6

2*164,14

M = 0.168+ 0,6 = 82.1

0.6 0,168

При S = 0.7

2*164,14

M = 0.168+ 0,7= 73.9

0.7 0.168

При S = 0.8

2*164,14

M = 0.168+ 0,8 = 65.7

0.8 0.168

При S = 0.9

2*164.14

M = 0.168+ 0,9 = 58.6

0.9 0.168

При S = 1

M = Mп = 143.24 н.м

Строим график механической характеристики электродвигателя на миллиметровой бумаге.

электродвигатель пуск торможение управление

Расчет и построение механической характеристики рабочей машины

Для построения механической характеристики рабочей машины применяем общую формулу.

w х

Мс=Мо+(Мсн-Мо)(wн), н.м,

Где Мс - момент механизма при скорости w;

Мо - начальный момент механизма;

Мсн - момент сопротивления механизма при номинальной скорости wн;

w

w = V - окончательная угловая скорость.

w - фактическая угловая скорость;

П * пн 3.14*360 -1

w= 30 = 30 = 100.5 с

wн - номинальная угловая скорость;

-1

wн = 0.105*пн = 0.105*960 = 100.8 с

х - показатель степени, характеризующей изменение момента сопротивления за счет изменения скорости.

Определяем момент сопротивления механизма при номинальной скорости определяем по формуле:

3

Рм 7.5*10

Мсн = Wн*Zn = 100.8*0.98= 76 н.м

Где Рм - потребная мощность машина.

Zn - КПД передач клиноременной равны 0.98

Мо - начальный момент;

Мо=0.1*Мсн=0.1*76=7.6 н.м

Определяем w задавая скольжение от 0 до 1 по формуле:

wн = 0.105(nо-S*no)

где no - скорость вращения магнитного поля статора (зависит от типа полюсов);

S- задаваемые значения скольжения.

S	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
W	105	94.5	84	73.4	63	52.5	42	31.5	21	10.5	0
Мс	77.1	71.9	64.85	57.8	51	43.4	36.5	29.1	21.9	14.7	7.6

При S = 0

-1

W= 0.105(1000-0*1000)= 105 с

При S = 0,1

-1

W= 0.105(1000-0.1*1000)= 94.5 с

При S = 0.2

-1

W= 0.105(1000-0.2*1000)= 84 с

При S = 0.3

-1

W= 0.105(1000-0.3*1000)= 73.4 с

При S = 0.4

-1

W= 0.105(1000-0.4*1000)= 63 с

При S = 0.5

-1

W= 0.105(500)= 42 с

При S = 0.6

-1

W= 0.105*400= 31.5 с

При S = 0.7

-1

W= 0.105* 300= 31.5 с

При S = 0.8

-1

W= 0.105* 200= 21 с

При S = 0.9

-1

W= 0.105* 100= 10.5 с

При S = 1

W= 0.105* 0= 0

3) Определяя момент сопротивления для рассчитанных значений W угловая скорость.

При w = 105

w х 105

Мс=Мо+(Мсн-Мо)(wн) = 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 77.1 н.м

При w = 94.5

94.5

Мс= 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 71.9 н.м

При w = 84

84

Мс= 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 64.85 н.м

При w= 73.4

73.4

Мс= 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 57.8 н.м

При w = 63

63

Мс= 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 51 н.м

При w = 52.5

52.5

Мс= 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 43.6 н.м

При w = 42

42

Мс= 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 36.5 н.м

При w = 31.5

31.5

Мс = 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 29.1н.м

При w = 21

21

Мс = 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 21.9 н.м

При w = 10.5

10.5

Мс = 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 14.76н.м

При w = 0

0

Мс= 7.6+(76-7.6)*( 100.8) = 7.6 н.м

Строим механическую характеристику рабочей машины на миллиметровой бумаге.

Определение времени пуска и торможения электродвигателя

1) Расчет времени пуска методом конечных инерций.

Tп=ОЕМt = 10*0/77=7/7 c

Где ОЕ- из графика;

Мt - масштаб времени;

1 * 1

Му*Мw 3.3 10.5

Мt = Мм = 1 =0.77

20

Где Мм - масштаб момента;

Мw - масштаб угловой скорости;

Му - масштаб момента инерции.

2) Определяем время торможения, так как осуществляется полная остановка от номинальной скорости, по продолжительности торможения.

У*Wн 3.3*100.8

tТ = Мс = 76 = 4.4 с

где I - момент инерции;

Wн - номинальная скорость вращения вала;

Мс - статистический момент.

Определение потерь энергии при пуске и торможении электродвигателя

1) Определяем потери энергии при пуске в холостую (Мс=0)

2 2

У*Wо У*Wо * R1

Ап = 2 + 2 R2

2

У*Wо

Где 2 - потери в моторной цепи, равные запасу кинетической энергии вращающихся масс;

2

У*Wо * R1

2 R2 - потери в статорной цепи;

R1 - активное сопротивление статора;

1

R2 - приведенное активное сопротивление цепи ротора, для синхронных двигателей с короткозамкнутым ротором R1 = R2 = 0.225* Zк Ом

Где Zк - полное сопротивление неподвижного двигателя.

4н 380 380

Zк = v3*Iпуск= 1.73*115.5 = 199.8 = 1.9 Ом

Где 4н - номинальное напряжение двигателя.

Iпуск - пусковой ток двигателя.

Iпуск=Iн.у* кс=16.5*7= 115.5 А

2 2 2 2

У*Wо У*Wо * R1 3.3*105 3.3*105

Ап = 2 + 2 R2 = 2 + 2 * 1 = 36382.5 вт.с = 0.01 квт.ч

Проектирование и описание схемы управления электродвигателя

Описание схемы работы:

Включаем автоматический включатель QF, нажимаем на кнопку SB3, запитывается катушка магнитного пускателя КМ1, замыкает свои контакты, двигатель начинает работать - лента кормораздатчика движется, на нее загружается корм, после того как лента пройдет до конца, она упрется в концевой выключатель зажимом, КМ1 обесточится и разомкнет свои контакты, двигатель обесточится. После того как животные поедят, нажимаем на кнопку SB4, запитывается КМ2, он зажимает свои контакты двигатель запитывается и начинает вращаться в обратную сторону в результате все, что было на ленте, удаляется с нее, когда лента вернется, в начальное положение она, упрется зажимом в концевой выключатель SQ2 и остановится.

Также можно осуществлять реверсирование и во время движения ленты. Нажимаем SB4 или SB3 (в зависимости от направления), и остановку можно осуществить в процессе работы нажатием кнопки SB1 или SB2.

Расчет и выбор аппаратов управления и защиты

1) Выбор распределительного устройства.

Выбираем по условиям, устройство и автоматический выключатель, реверсивным пускателем и кнопочным постом, поэтому выбираем РУСА-5407; Iн = 1.6 - 20А.

2) Выбираем автоматический выключатель трехполость по условию, для установки в шкафу:

Iн.р ?1.1 Iн.у

Iн.р ? 16.5 * 1.1

20?18.15

Выбираем АЕ2036 р; 25А; 500 В с пределами регуляции (0.9….1.15).

3) Выбранный автоматический выключатель настраиваем на ток двигателя, для этого определяем кратность тока уставки и сравниваем с пределами регулирования.

1.1 * Iрасч 18.15

К= I н.ю = 20 = 0.91

Где Iрасч = Iн.у - номинальный ток двигателя;

Iн.р - номинальный ток расцепителя

0.91 - входит в пределы регулирования (0.9….1.15).

Устанавливаем регулятор на полученное деление.

4) Выбранный автоматический выключатель проверяем на возможность ложных срабатываний при пуске электродвигателя по условию:

Iср.р.к?1.25*Iк.р=1.25*Kj*Iн.у=1.25*7*16.5=144.4 А

Где Iср.р.к - каталожное значение тока срабатывания разделителя.

Iср.к = 12 * Iн = 300А

144.4<300

Условие соблюдается.

5) Выбираем электромагнитный пускатель по условию.

Iн.п? Iн.у

25?16.5

Где Iн.у - номинальный ток двигателя.

Iн.п - номинальный ток пускания.

6) Выбранный электромагнитный пускатель проверяем на нормальные условия коммутации контактов.

Iпуск Iн.у * Kj 16.5*7

Iн.п = 6 = 6 = 6 = 19.5 A

25> 19.5

Условие соблюдается.

Выбор марки проводки способов прокладки и расчет сечения провода (кабеля) для питания электродвигателя

1) Выбираем проводку до цикла управления по двум условиям (1.1), По нагреву длительным током, по формуле:

Iдоп?Iрасч? Iн.у

Iдоп - допустимый ток провода или кабеля.

Iдоп?16.5

19>16,5

Выбираем АВВГ4х2.5 мм

(1.2) По соответствующему току защитного аппарата.

Iдоп?К3*Iу

29?25

К3 - коэффициент зависящий от пожаростойкости помещения.

Iу- ток зауличного аппарата.

Выбираем АВВГ 4х2.5 мм

Окончательно выбираем АВВГ 4х2.5 мм

2) Выбираем проводку после цикла управления способ прокладки в пластмассовых и клальных трубах, по двум условиям:

(2.1) По нагреву длительным расчетным током, по формуле:

Iдоп?Iрасч?Iн.у.

Iдоп?16.5

19>16/5

Выбираем АРТО 4х2.5

(2.2) По соответствующему току защитного аппарата, по формуле:

Iдоп? К3*Iу

Iдоп?20

28>20

Выбираем АПРТО 4х2.5 мм

Окончательно выбираем АПРТО 4х2.5 мм

Выводы, предложения

В данном курсовом проекте основной задачей был выбор электродвигателя, изображение его механической характеристики и характеристики рабочей машины, а также определение времени пуска электродвигателя, и времени его торможения.

Потерь энергии при разгоне и торможении.

Литература

1. А.М. Боков и другие «Основы электропривода и автоматическое управление электроприводом в сельском хозяйстве», Москва, «Колос», 1972 г., 344 с.

2. Л.С. Герасимович и другие «Электрооборудование в сельскохозяйственных агрегатов и установок Москва, «Колос», 1988 г., 390с.

3. Г.И. Назаров «Практикум по основам электропривода и применение электроэнергии в сельском хозяйстве», Москва, «Колос», 1967 г., 288 с.

4. И.Ф. Кудрявцев и другие «Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок», Москва, «Агропромиздат», 1988 г., 480 с.

5. М.А. Комар «Основы электропривода и аппарата управления», Москва, «Энергоиздат», 1968 г., 343 с.

Размещено на Allbest.ru