Требования к электроприводу ручных электрифицированных машин

 

    Строим  механические характеристики Мс=f(ω_дв) и М=f(ω_дв) и Мдин = М – Мс (рис 1.2.) 

    

    Рис.1.2. Механические характеристики привода. 

    Задание 2. Определить время разбега системы до номинальной скорости вращения t_р и построить кривую разбега. 

    Решение. 

    Время разбега системы определяем на основе уравнения движения электропривода: 

    Мдв – Мст.м.пр. = Мдин = Jпр dω/dt, Нм. 

    Мдин – динамический момент системы, Нм; 

    Jпр – приведенный момент инерции движущихся частей системы, кгм². 

    Время разбега системы определим графо-аналитическим  способом. Для этого на рис.1.2. строим график Мдин = f(ω_дв). Разбиваем кривую динамического момента Мдин = f(ω_дв) на ряд участков, в которых приращение времени разбега на каждом из участков определяется выражением: 

    Δt_i = Jпр Δω_i / Мдин_i  

    где

    Jпр = Jдв + Jпер + Jрм/ i_пер² = 0,37 кг·м² 

    Jпер = (0,1…0,3) Jдв; Принимаем Jпер = 0,2Jдв = 0,036 кг·м² 

    Jрм = GD²/(4g) = 1,27 кг·м² 

    Общее время разбега будет определяться как сумма приращений на всех участках: 

    t_р = ∑ Δt_i 

    Разбиваем динамическую характеристику на 7 участков. Результаты вычислений сводим в таблицу 2.1. 
 
 
 

    Таблица 2.1. 
 

 

Строим  кривую разгона ω = ψ(t) (рис 2.1)

Общее время разбега системы равно  t_р  

Рис.2.1. Кривая разгона системы. 

Задание 3.

Определить:

    - время торможения системы при  отключенном двигателе от сети  от номинальной скорости до полного останова под нагрузкой t_тн;

    - время разбега двигателя на  холостом ходу t_рхх;

    - время торможения двигателя отключенного  от сети на холостом ходу  t_тхх;

    - время торможения противовключением t_тпв. 

    Решение. 

    Время торможения системы при отключенном двигателе от сети от номинальной скорости до полного останова под нагрузкой t_тн  

t_тн = Jпр ω_н.дв/ Мст.н.м.пр = 0,21998 с 

    Время разбега двигателя на холостом ходу t_рхх 

t_рхх = Jпр ω_н.дв/( М_пуск - Мст.нач.м.пр) = 0,1478 с

    Время торможения двигателя отключенного от сети на холостом ходу t_тхх; 

t_тхх = Jпр ω_н.дв/Мст.нач.м.пр = 1,22195 с 

    Время торможения противовключением t_тпв. 

М_ср = 0,5(М_пуск + М_макс) =  258,31 Н·м 

t_тпв = Jпр ω_н.дв/( Мст.н.м.пр + М_ср) = 0,06994 с 
 
 

    Задание 4. Определить потери энергии:

    - в цепи ротора при пуске  под нагрузкой ΔА_2пн;

    - в цепи ротора электродвигателя  при пуске без нагрузки ΔА_2хх;

    - в цепи ротора при торможении  под нагрузкой ΔА_2тн;

    - в цепи ротора электродвигателя  при динамическом торможении  ΔА_2дт;

    - в цепи ротора электродвигателя при торможении противовключением ΔА_2пв. 

    Решение. 

    Потери  энергии в цепи ротора электродвигателя при пуске при пуске без  нагрузки ΔА_2хх  

ΔА_2хх = Jпр ω₀²/2 = 1140 Дж 

    Потери  энергии в цепи ротора при пуске  под нагрузкой ΔА_2пн 

ΔА_2пн = ΔА_2хх М_ср /(М_ср - Мст.н.м.пр) = 2135,75 Дж 

    Потери  энергии в цепи ротора при торможении под нагрузкой ΔА_2тн; 

ΔА_2тн = ΔА_2хх М_ср /(М_ср + Мст.н.м.пр) = 777,52 Дж 

    Потери  энергии в цепи ротора электродвигателя при динамическом торможении ΔА_2дт; 

ΔА_2дт = ΔА_2хх = 1140 Дж 

    Потери  энергии в цепи ротора электродвигателя при торможении противовключением  ΔА_2пв 

ΔА_2пв = 3 ΔА_2хх = 3420 Дж 
 

    Задание 5. Определить:

    - КПД двигателя при нагрузках  составляющих 0,5; 0,75 1.0 и 1,25 номинальной;

    - потери мощности в Вт при  нагрузках составляющих 0,5; 0,75 1.0 и 1,25 номинальной; 

    Решение.

    Для определения КПД двигателя при  различных нагрузках используем соотношение: 

      
 
 

    α – для асинхронных двигателей (0,5…0,7), принимаем α = 0,5 

    Потери  мощности при различных нагрузках  определим по формуле: 

ΔΡ_i = Р_н (1 - η_i)/ η_i

    Результаты  расчетов сводим в таблицу

    Потери  мощности на холостом ходу:

      
 
 

    ΔΡ_хх = 1,644 кВт 
 
 
 

    Задание 6. Произвести выбор мощности электродвигателя для режима работы S₁ методом средних потерь на основании нагрузочной диаграммы:

 
 

    Решение. 

    Для выбора мощности электродвигателя для  режима работы S₁ методом средних потерь рассчитаем значение средней мощности по формуле: 

    Рср.м. = ∑ Р_i t_i/∑ t_i = 8.0143 кВт 

    Выбор мощности электродвигателя проведем из условия: 

    Рн  ≥ (1,2…1,3)Рср.м. 

Рн  ≥ 1,25Рср.м.= 10.018 кВт 

    Выбираем  электродвигатель:

 
 

    Находим КПД для каждой нагрузки из нагрузочной диаграммы по формуле:

      
 
 
 

    α – для асинхронных двигателей (0,5…0,7), принимаем α =0,5 

    χ_i = Р_i/Р_н  

    Определяем  потери мощности для каждого участка: 

    ΔΡ_i = Р_н (1 - η_i)/ η_i 

    Результаты  сводим в таблицу

 

    Определяем  среднее значение потерь: 

    ΔРср = ∑ ΔР_i t_i/∑ t_i 

ΔРср = 1.646287кВт 

    Определяем  эквивалентную мощность:

      
 

Рэ = 8.418517 кВт 
 

          3.2. Расчет и выбор аппаратов защиты электродвигателя

      Расчет аппаратов защиты проведем для основного двигателя.