Проектирование электродвигателя транспортера (стр. 2 из 3)

2) минимум:

3) критическая:

1.7. Расчеты по определению температуры электродвигателя за цикл нагрузочной диаграммы

Для определения повышения температуры электродвигателя над окружающей средой воспользуемся уравнением нагрева электродвигателя:

где Uуст = DP/А – установившееся превышение температуры электродвигателя;

T = C/A – постоянная времени нагрева электродвигателя;

t – время от начала участка;

Uнач – превышение температуры в начале участка;

A – удельная теплоотдача электродвигателя:

Принимаем Uун = 70°С;

DPн – потери мощности при номинальной загрузке:

С – удельная теплоемкость электродвигателя массой m:

Подставив числовые значения в формулы, получаем:

Принимая, что в начале работы Uнач = 0 строим кривую нагрева электродвигателя. Расчеты сводим в таблицу 3.

Таблица 3.Зависимость U от времени.

t, с	U, °С
0	0
500	36,5
1000	54
1500	62,3
2000	66,4
2500	68,2
3000	69,2
3600	69,7

2. Проектирование передаточного устройства

2.1 Выбор и обоснование кинематической схемы

Согласно технологической схеме рабочей машины, транспортер приводится в движение электродвигателем через цепную передачу. Цепная передача отличается простотой в монтаже и эксплуатации, исключает проскальзывание, в отличие от ременных передач, а также является намного дешевле и легче, чем редукторы.

2.2 Расчет (выбор) элементов передачи или редуктора

В соответствии с п. 2.1. выбираем элементы кинематической схемы: в качестве передаточных устройств служат ведомая и ведущая звездочки, а также цепь.

Определяем угловую скорость приводного вала транспортера:

гдеr-радиус переднего (ведущего) вала транспортера, м.

Тогда:

Определяем общее передаточное число:

Принимаем передаточное число цепной передачи i_ц равным 10.

2.3 Обоснование и выбор монтажного исполнения двигателя

Поскольку помещение является пыльным, то в качестве проводника для подведения сети к электродвигателю целесообразно применить кабель типа АВВГ с алюминиевыми жилами.

Высота оси вращения выбранного электродвигателя равна 100 мм.

Поскольку ширина транспортера равна 560 мм, то целесообразнее будет выбрать исполнение, при котором габариты двигателя будут не более 560 мм.

Наиболее удобны при монтаже электродвигатели, крепящиеся на лапы.

Исходя из этого, выбираем электродвигатель исполнения IM2081.

3. Переходные процессы в электроприводе

3.1 Определение электромеханической постоянной времени при рабочем и критическом скольжениях

Для вычисления приведенного момента инерции энергетического машинного устройства необходимо знать момент инерции ротора электродвигателя Iрот, момент инерции машины Iм, момент инерции редуктора Iр.

Момент инерции рабочей машины приближенно можно определить по следующей формуле:

где m_тр- масса транспортера, кг;

J_ред=0,2×J_рот=0,2×0,013=0,0026 кг×м²- момент инерции редуктора;

Получаем:

Электромеханическая постоянная времени переходных процессов привода с асинхронным электродвигателем вычисляется по формуле:

гдеw0 – угловая скорость машинного устройства, w0 = 73,1рад/с;

S – скольжение электродвигателя.

Находим электромеханическую постоянную при критическом скольжении:

Находим электромеханическую постоянную при номинальном скольжении:

3.2 Обоснование способа пуска и торможения электропривода

Поскольку электродвигатель включается и выключается под нагрузкой (масса транспортера) то наиболее целесообразным будет способ самоторможения, поскольку в этом случае время выбега будет очень мало.

При пуске необходимо, чтобы транспортер был менее тяжелым для облегчения пуска, поэтому перед выключением рекомендуется подождать освобождения транспортера от корма, и только затем его выключить.

3.3 Определение времени пуска и торможения, максимального ускорения графо-аналитическим методом

Для начала определим продолжительность разбега и остановки электродвигателя.

Время пуска tп определяется следующим образом:

гдеI – приведенный момент инерции;

wн – номинальная угловая скорость;

Mп – вращающий момент электродвигателя при пуске;

Mс – средний приведенный момент сопротивления рабочей машины при пуске;

Получаем:

Время остановки tт определяется следующим образом:

В итоге имеем:

Время самоторможения составляет всего 0,11 секунд, что подтверждает выбор способа торможения электропривода.

Для более полного расчета воспользуемся графо-аналитическим способом. При этом, построив механические характеристики двигателя и рабочей машины, строим кривую избыточного момента.

Для более точного расчета времени пуска воспользуемся графоаналитическим методом (рис.3). Строим механическую характеристику двигателя 1 по данным п. 1.7 и рабочей машины 2, затем строим кривую избыточного момента 3, полученную вычитанием момента сопротивления рабочей машины от момента электродвигателя. Кривую избыточного момента представляем ступенчатым графиком 4 для упрощения расчета. Для этого делим график на 10 равных частей. В пределах каждой ступени избыточный момент не изменяется. Кривая разгона 5 строится по данным таблицы 4. При этом время на каждом участке находим по формуле:

гдеw_i,w_i_-1- угловые частоты в конце и в начале каждого участка соответственно;

М_изб_i- избыточный момент на каждом из участков:

Также находим угловое ускорение вала:

Расчеты сводим в таблицу 4.

Таблица 4.Данные расчета времени пуска двигателя.

Точка	М_дв,Н×м	w,рад/с	М_изб,Н×м	t,с	e,рад/с²
1	32,8	0	18,5	0,009	902
2	26,3	8,12	12
				0,014	580
3	28,5	16,24	14,2
				0,012	677
4	30,8	24,36	16,5
				0,01	812
5	33,6	32,48	19,3
				0,008	1015
6	37,1	40,61	22,8
				0,007	1160
7	39,1	48,73	24,8
				0,007	1160
8	38,5	56,85	24,2
				0,007	1160
9	32,8	64,97	18,5
				0,009	902
10	14,3	73,1	0

Итого: 0,083 с.

3.4 Расчеты по определению превышения температуры обмоток и электродвигателя во время пуска

Повышение температуры обмоток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором во время пуска можно определить упрощенным методом, считая, что все потери идут на нагрев:

где DW – потери энергии во время пуска, Дж;

C1 – теплоемкость обмоток, для меди массой 1,49 Кг:

Для асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором можно считать, что за период пуска средний эквивалентный ток составляет 0.9Iп.