Дрючин В.Г., Ткачев Р.Ю. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи

Подождите немного. Документ загружается.

391

(

)

(

)

.мкГ5,35

277,036

58,03603000

2ηi

DGG

под

⋅=

⋅⋅

⋅

⋅⋅

⋅

3. Скорость вращения барабана

58,014,3

2306,0

Dπ

230V

⋅

об/мин.

4. Скорость вращения электродвигателя

7203620inn

бд

⋅

об/мин.

5. Статическая мощность электродвигателя при подъеме груза (в

соответствии с рис. 1.22)

975

7205,35

975

nМ

дпод

⋅

= кВт.

6. Вращающий момент, развиваемый электродвигателем при спуске груза,

(

)

(

)

.мкГ8,20

77,058,03603000

Dη

сп

⋅=

⋅

7. Статическая мощность электродвигателя при спуске груза (согласно

рис. 1.22)

975

7208,20

975

nМ

дсп

⋅

= кВт.

8. Расчетная величина относительной продолжительности включения

электродвигателя

100t

%ПВ

⋅

= %.

392

Продолжительность цикла

= 120

3600

= с.

Полное рабочее время

п1

п2

При неизменной скорости вращения электродвигателя время, затраченной

на подъем и спуск груза,

17c7,16

6,0

≈==

с.

Приняв ориентировочно t

п1

п2

= 7,1t1,0

⋅

с, получим:

=1,7+17+1,7+17=37,4 с.

Тогда

( )

%25ПВ%31

120

1004,37

%ПВ

станд

=⇒=

⋅

= .

Время паузы t

-t

=82,6 с.

9. Определение величины динамического момента электродвигателя при

подъеме и спуске груза.

По каталогу крановых электродвигателей трехфазного тока делается

предварительный выбор электродвигателя, близкого по скорости вращения и

мощности к следующим величинам:

26 кВт; ПВ=31%; 720 об/мин.

393

Таким двигателем будет двигатель типа МТ-52-8 с фазным ротором:

=30 кВт; n

=725 об/мин; ПВ=25%; GD

=5,7 кГм

= 5,40

725

975

=⋅=⋅ кГм.

Динамические моменты при пуске двигателя для подъема и опускания

груза:

;

375

⋅=

с другой стороны М

=М

-М

,* следовательно

( )

приМММ

спд

−−+=

′

подъеме;

приМММ

спд

−+=

″

спуске в режиме генераторного торможения.

Задается пусковыми условиями для двигателя.*

Наибольшее значение пускового момента

пmax

= кГм1025,405,2М5,2

⋅

Переключение ступеней пусковых сопротивлений в фазах обмотки ротора

производится при вращающем моменте, равном 125% момента статического

сопротивления.

а) При подъеме груза

;кГм5,445,3525,1М25,1М

подminп

=⋅=⋅=

′

б) При спускании груза

.кГм268,2025,1М25,1М

спminп

=⋅=⋅=

″

Тогда среднее значение пускового момента будет равно

- при подъеме груза

394

;кГм5,77

5,44102

ММ

minпmaxп

ср.п

′

- при спуске груза

.кГм64

26102

ММ

minпmaxп

ср.п

″

Тогда из обобщенной формулы приведенного махового момента

(

)

+⋅=

⋅

⋅+

⋅+= 7,515,1

nη

VGG

365GDδGD

общ.пр

(

)

;кГм6,71,15,6

72577,0

6,03603000

365

=+=

⋅

⋅+

приняв δ=1,15

(

)

;мкГ425,355,77МММ

подср.пд

⋅=−=−+

′

.мкГ858,2064МММ

спср.пд

⋅=+=+

″

Время пуска перед подъемом и спуском груза

;с35,0

42375

7256,7

375

1п

⋅

′

⋅=

.с18,0

85375

7256,7

375

2п

⋅

″

⋅=

10. Пусковые мощности двигателя (в соответствии с рис. 1.22):

395

а) ;кВт58

975

7255,77

975

nМ

нср.п

⋅

′

б) .кВт5,47

975

72564

975

nМ

нср.п

⋅

″

11. Окончательный выбор электродвигателя производится способом

эквивалентного момента с учетом пусковых режимов.

Определение величины эквивалентного момента производится с учетом

паузы (ст. §1.10)

⋅+⋅

″

+⋅+⋅

′

сп2п

срп1

српод1п

срп

tМt)М(t)М(t)М(

,кГм16

120

5,168,2018,06435,165,3535,05,77

2222

⋅+⋅+⋅+⋅

где t

35,1635,0

6,0

=−

с;

5,1618,0

6,0

=−

с;

335,1618,035,1635,0t

с;

8733120ttt

рцо

−

с.

Пересчитывая на режим работы при ПВ=25%, получаем:

.кГм32

25,0

%)25(э

Так как М

=40,5кГм, то М

<М

;

396

975

72532

975

nМ

д%)25(э

⋅

= кВт.

Следовательно, выбранный предварительно электродвигатель типа МТ-

52-8 удовлетворяет условиям работы крановой лебедки.

Действительный график работы электродвигателя приведен на рис 1.23.

Рисунок 1.23

1.12 Краткие сведения о нагрузочных диаграммах

Выбор требуемой мощности привода определяется нагрузкой последнего

как при установившемся режиме работы, так и при переходных процессах. Для

определения мощности приводного двигателя из условий нагревания пользуются

кривыми изменения вращающего момента, развиваемого электродвигателем, тока

или мощности двигателя во времени, т. е.

);

(

)

(

)

(

или

[

]

.)t(fi,Р,М

Эти кривые называются нагрузочными диаграммами двигателя.

397

Диаграмма самого производственного механизма представляет собой

зависимость момента статического сопротивления на валу самого механизма от

времени: ).t(fМ

При установившемся режиме работы привода, когда скорость движения не

изменяется и М=М

, обе указанные нагрузочные диаграммы совпадают, если

пренебречь потерями в промежуточных передачах или привести моменты трения

механизма и двигателя к одной оси вращения.

При переходных режимах работа привода зависит как от свойств

двигателя, так и от особенностей работы механизма, и нагрузочная диаграмма

должна отражать характерные особенности их совместной работы, для чего при

выборе параметров привода должны быть учтены: 1) характер изменения момента

статического сопротивления механизма; 2) специфика работы электродвигателя в

переходных режимах.

Нагрузочная диаграмма двигателя зависит от маховых масс отдельных

элементов привода, влияющих определенным образом на работу двигателя.

Построение нагрузочной диаграммы двигателя производится на основании

нагрузочной диаграммы механизма, которая в свою очередь может быть

построена исходя из сущности производственного процесса, длительности

рабочего периода и паузы и подсчета моментов статического сопротивления или

мощностей статической нагрузки (как это было показано на примере расчета

двигателя привода подъемной лебедки ориентировочным графиком нагрузки

механизма, данным на рис. 1.22).

В зависимости от характера изменения статического момента

механизмов последние можно разделить на следующие группы:

1) механизмы с моментом сопротивления, практически неизменным при

их работе (момент сопротивления от веса грузов подъемно-транспортных машин);

2) механизмы, момент сопротивления которых изменяется в зависимости

от скорости движения (вентиляторы);

3) механизмы, имеющие момент сопротивления, зависящий от пути их

перемещения (кривошипные механизмы, поршневые устройства);

398

4) механизмы с моментом сопротивления, изменяющимся в

зависимости от свойств и особенностей обрабатываемого материала (пилы,

шлифовальные станки, металлорежущие станки).

Нагрузочные диаграммы характеризуют работу привода и самого

нагрузочного механизма и помогают проверить правильность выбора мощности

двигателя.

Нагрузочные диаграммы могут быть представлены аналитически и

графически на основании общего уравнения движения привода:

375

ММ

сэ

⋅=− .

Например, для электродвигателя постоянного тока с параллельным

возбуждением и асинхронного двигателя с фазным ротором, имеющих

прямолинейную механическую характеристику, это уравнение преобразуется на

основании аналитического выражения механической характеристики: .nnn

∆

−

Такая механическая характеристика представлена на рис. 1.24.

Рисунок 1.24 – Зависимость вращающего момента от скорости вращения

для двигателя с параллельным возбуждением при переходном режиме работы

двигателя

Используя основные соотношения между вращающим моментом и

перепадом скоростей согласно рис. 1.24 получают в результате интегрирования

399

уравнения движения и ряда последующих преобразований окончательное

выражение, на основании которого могут быть построены нагрузочные

диаграммы двигателя:

сначсэ

)ММ(ММ

−

−+=

(1.49)

или

сначс

)nn(nn

−

−+= , (1.50)

где М

=const и М

нач

представляет собой значение вращающего момента в

первый момент переходного режима работы двигателя.

Исследуя механическую характеристику 1 (рис. 1.25, а) для двигателя с

параллельным возбуждением можно построить нагрузочные диаграммы

двигателя для того или другого переходного процесса.

Рисунок 1.25 – Нагрузочная диаграмма механизма для длительного режима

работы с изменяющейся нагрузкой

400

Например, в начальный момент включения двигателя n=0 и М

=М

нач1

Далее, начинается пусковой процесс, при котором скорость вращения возрастает,

и по мере увеличения э.д.с. ( nФCE

⋅

) ток (

ояп

яя

ЕU

−

= ) и вращающий

момент двигателя ( nФCМ

мэ

⋅

) уменьшаются до тех пор, пока скорость не

достигнет установившегося значения n=n

при М

=М

Подставляя в уравнение (1.49) различные значения вращающего момента

на участке механической характеристики от М=М

нач1

до М=М

, строят

нагрузочную диаграмму М=f(t), соответствующую процессу пуска двигателя.

Примерная зависимость n=f(t) для одного цикла работы механизма обычно

задается для конкретного технического процесса. Из этой зависимости известны

времена ускорения двигателя t

, работы с установившейся скоростью t

замедления t

и отключенного состояния двигателя (паузы) t

. Если по

достижении двигателем установившейся скорости требуется регулировать

скорость в ту или другую сторону, работа двигателя будет протекать по другой

механической характеристике (кривая 2, рис. 1.25, а), причем в первый момент

нового переходного процесса n=n

и М=М

нач2

Например, уменьшая скорость вращения двигателя, достигают процесса

его торможения, так как М

нач2

<М

. При этом э.д.с. двигателя снижается, а так и

вращающий момент возрастают до тех пор, пока скорость не достигнет

установившегося значения n=n

при М=М

Подставляя в (1.49) разные значения от М=М

нач2

до М=М

, строят

нагрузочную диаграмму, соответствующую процессу регулирования скорости

вращения двигателя.

На рис. 1.25, б приведена нагрузочная диаграмма М=f(t) для

рассмотренных режимов.

Нагрузочная диаграмма I=f(t) может быть построена по координатам тока,

представляющим собой значения М

. Например, для двигателя постоянного тока

ФС

IIФСМ

яямэ

⋅

=⇒⋅⋅= .