Расчет и построение механических характеристик электрического двигателя и рабочей машины

1.1.1 Для асинхронного трехфазного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором номинальной мощности Р_н, включенного на номинальное напряжение сети U_н, определить следующие параметры:

- номинальный вращающий момент М_н, Н× м;

- максимальный (критический) момент M_max (М _к), Н× м;

- минимальный момент M_min, Н× м;

- пусковой момент M_п, Н× м;

- номинальный ток I_н, А;

- пусковой ток I_п, А;

- скольжение при номинальной нагрузке S_н;

- мощность Р₁, кВт, потребляемую электрическим двигателем из сети при номинальной нагрузке.

1.1.2 Построить естественные механические характеристики электродвигателя по его каталожным данным и по упрощенной формуле Клосса [6] для значений скольжения: S = 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 1:

 

, (1.1)

 

где М_к – критический (максимальный) момент, Н∙м;

S_к – критическое скольжение, ;

– кратность максимального момента [2, 6].

Построение характеристик выполнить на одном графике, привести оценку сходимости характеристик на различных участках.

1.1.3 Для указанных значений скольжения определить момент статического сопротивления рабочей машины М_с ,приведенного к валу двигателя [6]:

 

, (1.2)

 

где η_п – КПД передачи;

i – коэффициент передачи;

М_сн – номинальный момент рабочей машины, Н∙м;

М_со – начальный момент сопротивления рабочей машины, Н∙м:

М_со = 0,2 М_сн ;

ω_с – скорость вращения рабочей машины, рад/с; ω_с = ω_сн / i ;

ω_сн – номинальная скорость вращения рабочей машины, рад/с;

a – показатель степени в уравнении механической характеристики рабочей машины (приложение А, таблица А1).

1.1.4 Построить электромеханическую характеристику двигателя по четырем характерным точкам: холостого хода; номинального режима; критического и пускового режимов.

1.1.5 Построить искусственную механическую характеристику двигателя при пониженном напряжении, равном 0,8 U_н.

1.1.6 Построить механическую характеристику рабочей машины, совместив ее с графиком естественной механической характеристики электродвигателя. Произвести оценку устойчивости работы электропривода, определить координаты точки установившегося режима работы(М_уст; ω_уст)и указать их на графике.

 

1.2 Расчет приведенных моментов и времени разгона

электродвигателя

 

Определить приведенный момент инерции электропривода и время разгона приводного двигателя от неподвижного состояния до установившейся частоты вращения ω_уст. Исходные данные приведены в задании.

Построить график разгона электроприводного двигателя ω = f (t).

Приведенный момент инерции электропривода:

, (1.3)

где J_ДВ – момент инерции ротора двигателя, кг∙м², [2, 6];

J_П – момент инерции передачи, кг∙м²;

, (1.4)

где β = 0,1…0,3;

J_РМ – момент инерции рабочей машины, кг∙м²;

i – коэффициент передачи.

Для определения времени разгона электродвигателя применить любой графоаналитический метод, например, метод Эйлера [6].

Выполнить необходимые построения. Для этого использовать совместную механическую характеристику АД и рабочей машины. Разбить ось скоростей на равные интервалы Δω_i. Для каждого i-го интервала скорости вращения Δω_i по механическим характеристикам определить средние на этом интервале моменты двигателя М_дi и рабочей машины М_сi.

Время разгона электропривода на интервале от ω_i-1 до ω_i определяют по формуле:

, (1.5)

 

где J_ПР – приведенный момент инерции электропривода;

Δω_i – приращение скорости на соответствующем интервале;

М_дi – средний момент АД на соответствующем интервале;

М_сi – средний момент рабочей машины на соответствующем интервале.

Сумма времени Δt_i на всех интервалах является временем разгона АД.

При разбиении оси скорости вращения на интервалы Δω_i по методу Эйлеранеобходимо стремиться к тому, чтобы момент двигателя на каждом интервале разбиения изменялся незначительно. Метод Эйлера обеспечивает необходимую точность при количестве интервалов разбиения не менее двадцати.