Ім'я файлу: РР_Федін_Вадим_ЛА-п01.docx
Розширення: docx
Розмір: 149кб.
Дата: 24.05.2021
скачати

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО»

Кафедра теоретичної електротехніки

РОЗРАХУНКОВА РОБОТА

З КРЕДИТНОГО МОДУЛЯ «ЕЛЕКТРОПРИВОД»

Варіант 8

Перевірив: Виконав:

доктор технічних наук, студент групи ЛА-п01

професор Островерхов М.Я. Федін В.М.

Київ 2021

1 РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ТА ВИБІР ДВИГУНА РОБОЧОЇ МАШИНИ

Розрахувати потужність двигуна робочої машини з маховиком згідно даних табл. 1.1 та вибрати асинхронну електричну машину з табл. 1.2. Представити кінематичну схему робочої машини. Розрахувати момент інерції маховика робочої машини.

Дано:Аоп = 46086 Дж – повна робота операції машини, Ахх = 20116 Дж – робота холостого ходу, і = 32,56 – коефіцієнт передачі кінематичного ланцюга, η = 0,85 – ККД кінематичного ланцюга, число ходів = 44.

Розв’язок: середній момент навантаження:

Середня швидкість головного валу:

Розрахункова потужність електродвигуна:

Частота обертання електродвигуна:
об/хв;
З довідника вибирається асинхронний електродвигун найближчої більшої потужності з наступними основними паспортними даними: Рн=75 кВт – номінальна потужність; nс=1500 об/хв – синхронна частота обертання; sн=4,5 – номінальне ковзання.

Раціональне значення нерівномірності ходу головного валу:
;
Електричний двигун головного електропривода робочої машини з маховиком, яка використовується в даній розрахунковій роботі, працює в режимі S1. Спрощена кінематична схема машини складається з повзуна 1, кривошипно-шатунної передачі 2, головного валу 3, маховика 4, ремінної передачі 5 та електродвигуна 6 (рис. 1.1). ЛА-п01 Федін


Рисунок 1.1 – Кінематична схема робочої машини

Момент інерції маховика:


2 РОЗРАХУНОК ТА ПОБУДОВА ПРИРОДНОЇ МЕХАНІЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Розрахувати й побудувати в І-му квадранті природну механічну характеристику вибраного асинхронного двигуна в координатах ω=f(M) та s=f(M) за даними табл. 1.2.

Дано:Рн= 75 кВт – потужність, fн = 50 Гц – частота напруги, U = 380 В- напруга статора, ККД-90%, Cos φ= 0,88, Е= 180 В – ЕРС ротора, I = 250 А- струм ротора , R1=0,0149 Ом – активний електричний опір обмотки статора; х1=0,1962 Ом – індуктивний електричний опір обмотки статора; R2=0,0187 Ом – активний електричний опір обмотки ротора; х2=0,0439 Ом – індуктивний електричний опір обмотки статора; р=2 – кількість пар полюсів; схема з’єднання обмотки статора – „зірка”.

Розв’язок: Розрахунок механічних характеристик двигуна у форматі ω=f(M) чи s=f(M) здійснюється за формулою Клосса:

і залежністю швидкості двигуна від ковзання:
.
Спочатку обчислюються параметри цих формул для природної характеристики. Синхронна швидкість двигуна дорівнює:

Обчислюємо коефіцієнт трансформації:

Приведений активний електричний опір обмотки ротора:
Ом;
Приведений індуктивний електричний опір обмотки ротора:
Ом;
Сумарний індуктивний опір обмоток двигуна:
Ом;
Критичне ковзання для І-го квадранту береться із знаком „+”:

Критичний момент для І-го квадранту також береться із знаком „+”. Крім того, при з’єднанні обмотки статора в схему „зірка” фазна напруга дорівнює:






Номінальне ковзання двигуна:



Номінальна частота обертання:

Номінальна кутова швидкість двигуна:

Після проведених обчислень формула Клосса для знаходження моменту двигуна приймає такий вигляд:





а залежність для визначення швидкості двигуна наступна:

Для обчислення природної механічної характеристики у І-му квадранті задаються значеннями ковзання в межах від s=0 до s=1 та за формулами (2.1), (2.2) знаходяться момент і швидкість двигуна. Для зручності результати обчислень розміщуються у наступній табл. 2.1
Таблиця 2.1

Момент і швидкість двигуна для природної механічної характеристики


S

M, Нм


ω, рад/с


0

0



0,01

129,710



0,035

436,153



0,05

599,440



0,1

991,553



0,198

1193,660



0,3

1084,298



0,4

934,086



0,5

803,600



0,6

698,813



0,7

615,427



0,8

548,445



0,9

493,870



1

448,744







Рисунок 2.1 − Природна механічна характеристика асинхронного двигуна в координатах ω=f(M)



Рисунок 2.2 − Природна механічна характеристика асинхронного двигуна в координатах s=f(M)

3 РОЗРАХУНОК ТА ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ЗМІНІ НАПРУГИ СТАТОРА
Розрахувати для І-го квадранту та побудувати разом із природною характеристикою штучні механічні характеристики ω =f(M) та s=f(M) при зміні напруги статора U1 відповідно до даних табл. 1.3.

Дано:Рн= 75 кВт – потужність, fн = 50 Гц – частота напруги, U = 380 В- напруга статора, ККД-90%, Cos φ= 0,88, Е= 180 В – ЕРС ротора, I = 250 А- струм ротора , R1=0,0149 Ом – активний електричний опір обмотки статора; х1=0,1962 Ом – індуктивний електричний опір обмотки статора; R2=0,0187 Ом – активний електричний опір обмотки ротора; х2=0,0439 Ом – індуктивний електричний опір обмотки статора; р=2 – кількість пар полюсів; схема з’єднання обмотки статора – „зірка”.

U1= 0,925*U та U1= 0,825*U- напруга статора.

Розв’язок: для обчислення штучних механічних характеристик розраховуються заново тільки ті аргументи формули Клосса і швидкості, що залежать від змінених параметрів двигуна. Всі інші аргументи, що не змінюються, беруться із розрахунків для природної характеристики.

Для обчислення першої штучної механічної характеристики при зменшенні напруги статора до рівня U1=0,925U1н і U1=0,825U1н розраховується заново критичний момент, бо тільки він залежить від напруги.

Для U1 = 0,925*U:







Після цього формула Клосса приймає наступний вигляд:


Залежність для визначення швидкості двигуна залишається незмінною.

Таблиця 3.1

Момент і швидкість двигуна для штучної механічної характеристики


S

M, Нм


ω, рад/с


0

0



0,01

110,3299



0,035

370,9862



0,05

509,8766



0,1

843,4027



0,198

1015,3122



0,3

922,2907



0,4

794,5221



0,5

683,5323



0,6

594,4017



0,7

523,4744



0,8

466,5003



0,9

420,0795



1

381,6964




Для U1 = 0,825*U:




Після цього формула Клосса приймає наступний вигляд:


Залежність для визначення швидкості двигуна залишається незмінною.

Таблиця 3.2

Момент і швидкість двигуна для штучної механічної характеристики

S

M, Нм


ω, рад/с


0

0



0,01

87,7015



0,035

294,8979



0,05

405,3022



0,1

670,4229



0,198

807,0742



0,3

733,1312



0,4

631,5677



0,5

543,3415



0,6

472,4914



0,7

416,1111



0,8

370,8223



0,9

333,9223



1

303,4114






Рисунок 3.1 − Природна і штучна механічні характеристики асинхронного двигуна в координатах ω=f(M)



Рисунок 3.2 − Природна і штучна механічні характеристики асинхронного двигуна в координатах s=f(M)

4 РОЗРАХУНОК ТА ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ОДНОЧАСНІЙ ЗМІНІ НАПРУГИ СТАТОРА ТА ЧАСТОТИ

Розрахувати для І-го квадранту та побудувати разом із природною характеристикою штучні механічні характеристики ω=f(M) при зміні напруги статора одночасно із зміною частоти за законом керування U1/f1=const відповідно до даних табл. 1.3.

Дано:Рн= 75 кВт – потужність, fн = 50 Гц – частота напруги, U = 380 В- напруга статора, ККД-90%, Cos φ= 0,88, Е= 180 В – ЕРС ротора, I = 250 А- струм ротора , R1=0,0149 Ом – активний електричний опір обмотки статора; х1=0,1962 Ом – індуктивний електричний опір обмотки статора; R2=0,0187 Ом – активний електричний опір обмотки ротора; х2=0,0439 Ом – індуктивний електричний опір обмотки статора; р=2 – кількість пар полюсів; схема з’єднання обмотки статора – „зірка”.

U1= 0,925*U та U1= 0,825*U- напруга статора.

Розв’язок: Для обчислення штучної механічної характеристики при зменшенні напруги статора до рівня U1=0,925U і U1=0,825Uі частоти за співвідношенням U1/f1= U/fрозраховуються заново ті параметри, які залежать від напруги та частоти.

Для U1 = 0,925*U:

Нове значення частоти напруги статора знаходиться із заданого співвідношення:

Нове значення синхронної швидкості двигуна дорівнює:

Сумарний індуктивний опір обмоток двигуна також залежить від частоти і його нове значення знаходиться на основі пропорції із відомим значенням для природної характеристики xkп=0,3718 Ом:

Нове значення критичного ковзання становить:

Нове значення критичного моменту дорівнює:


Після цього залежність для визначення швидкості двигуна приймає такий вигляд:

а формула Клосса наступний:





Таблиця 4.1

Момент і швидкість двигуна для штучної механічної характеристики


S


M, Нм


, рад/с


0

0



0,01

117,0956



0,035

395,8649



0,05

547,1844



0,1

930,1664



0,215

1185,9866



0,3

1118,3458



0,4

984,3493



0,5

857,6987



0,6

751,8421



0,7

665,6438



0,8

595,3815



0,9

537,5612



1

489,4119




Для U1 = 0,825*U:

Нове значення частоти напруги статора знаходиться із заданого співвідношення:

Нове значення синхронної швидкості двигуна дорівнює:

Сумарний індуктивний опір обмоток двигуна також залежить від частоти і його нове значення знаходиться на основі пропорції із відомим значенням для природної характеристики xkп=0,3718 Ом:

Нове значення критичного ковзання становить:


Нове значення критичного моменту дорівнює:


Після цього залежність для визначення швидкості двигуна приймає такий вигляд:


а формула Клосса наступний:



Таблиця 4.2

Момент і швидкість двигуна для штучної механічної характеристики


S

M, Нм


, рад/с


0

0



0,01

102,4701



0,035

348,4150



0,05

484,5667



0,1

849,1840



0,241

1161,5795



0,3

1152,5582



0,4

1046,8637



0,5

930,0789



0,6

825,5640



0,7

737,1099



0,8

663,2257



0,9

601,4078



1

549,3167






Рисунок 4.1 − Природна і штучна механічні характеристики асинхронного двигуна в координатах ω=f(M)



Рисунок 4.2 − Природна і штучна механічні характеристики асинхронного двигуна в координатах s=f(M)

5 РОЗРАХУНОК ТА ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ЗМІНІ ЕЛЕКТИЧНОГО ОПОРУ КОЛА РОТОРА, ШЛЯХОМ ПІДКЛЮЧЕННЯ ДОДАТКОВОГО РЕЗИСТОРА
Розрахувати для І-го квадранту та побудувати разом із природною характеристикою штучні механічні характеристики ω =f(M) та s=f(M) при зміні електричного опору кола ротора відповідно до даних табл. 1.3.

Дано:Рн= 75 кВт – потужність, fн = 50 Гц – частота напруги, U = 380 В- напруга статора, ККД-90%, Cos φ= 0,88, Е= 180 В – ЕРС ротора, I = 250 А- струм ротора , R1=0,0149 Ом – активний електричний опір обмотки статора; х1=0,1962 Ом – індуктивний електричний опір обмотки статора; R2=0,0187 Ом – активний електричний опір обмотки ротора; х2=0,0439 Ом – індуктивний електричний опір обмотки статора; р=2 – кількість пар полюсів; схема з’єднання обмотки статора – „зірка”.

0,017*Rн, 0,037*Rн

Розв’язок: Для обчислення третьої штучної механічної характеристики при введенні в коло ротора додаткового реостата з електричним опором Rд=0,017Rн і Rд=0,037Rн розраховується заново критичне ковзання, бо тільки воно залежить від цього опору.

Номінальний електричний опір асинхронного двигуна:

Для Rд=0,017Rн:

Приведений електричний опір додаткового резистора:

Нове значення критичного ковзання становить:

Після цього формула Клосса приймає наступний вигляд:


Залежність для визначення швидкості двигуна залишається незмінною.

Таблиця 5.1

Момент і швидкість двигуна для штучної механічної характеристики


S

M, Нм


, рад/с


0

0



0,01

91,6370



0,035

313,8787



0,05

439,2446



0,1

790,9926



0,2

1149,6103



0,274

1193,5979



0,4

1115,6661



0,5

1009,0006



0,6

905,8383



0,7

814,8818



0,8

736,9937



0,9

670,7497



1

614,2908




Для Rд=0,037Rн:

Приведений електричний опір додаткового резистора:

Нове значення критичного ковзання становить:

Після цього формула Клосса приймає наступний вигляд:


Залежність для визначення швидкості двигуна залишається незмінною.

Таблиця 5.2

Момент і швидкість двигуна для штучної механічної характеристики


S

M, Нм


, рад/с


0

0



0,01

68,8327



0,035

237,7045



0,05

335,3687



0,1

629,3946



0,2

1024,388



0,362

1181,3201



0,4

1193,9343



0,5

1140,3564



0,6

1063,3566



0,7

982,5919



0,8

906,0936



0,9

836,6026



1

774,5891







Рисунок 5.1 − Природна і штучна механічні характеристики асинхронного двигуна в координатах ω=f(M)



Рисунок 5.2 − Природна і штучна механічні характеристики асинхронного двигуна в координатах s=f(М)

ВИСНОВКИ
У першому розділі середній момент навантаження становить Нм, розрахункова потужність двигуна Вт; момент інерції маховика

У другому розділі синхронна швидкість двигуна дорівнює рад/с, критичне ковзання ; критичний момент Нм.

У третьому розділі на першій штучній характеристиці змінювалася напругу статора і в результаті виявилося, що критичний і пусковий моменти зменшуються. Критичний момент зменшився від Нм до Нм та Нм відповідно. Залежність для визначення швидкості двигуна залишається незмінною. Критичне ковзання не змінилося.

У четвертому розділі для обчислення штучної механічної характеристики при зменшенні напруги статора до рівня U1= 0,925*U та U1= 0,825*Uі частоти за співвідношенням U1/f1= U/fрозраховуються заново ті параметри, які залежать від напруги та частоти. Для U1= 0,925*U критичне ковзання , критичний момент Нм, синхронна швидкість рад/с. Для U1= 0,825*U нове критичне ковзання , критичний момент Нм та синхронна швидкість рад/с.

У п’ятому розділі для обчислення штучної механічної характеристики при введенні в коло ротора додаткового реостата з електричним опором 0,017*Rн, 0,037*Rнрозраховується заново критичне ковзання, бо тільки воно залежить від цього опору. Критичне ковзання змінилося від до та 0,36 відповідно. Номінальний електричний опір асинхронного двигуна Ом.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас