Автоматизированный электропривод центрифуги (стр. 3 из 10)

Для центрифуг периодического действия характерно то, что момент инерции центрифуг может в 50-100 раз превышать момент инерции двигателя, причем в процессе работы центрифуги значение его изменяется в широких пределах в связи с выделением жидкой фазы из обрабатываемого продукта. Это характерно для всех центрифуг периодического действия.

Для центрифуг периодического действия при расчете мощности электродвигателя необходимо учитывать динамические моменты, возникающие при переходных процессах и составляющие при больших моментах инерции центрифуг весьма значительную величину. Для центрифуг периодического действия широко применяются многоскоростные АД.

Выполним операцию приведения моментов сопротивления, действующих на центрифугу, к валу двигателя.

Статический момент на валу рабочей машины, приведенный к валу электродвигателя, без учета потерь в передаче определяется выражением:

,

где Мм - момент сопротивления на валу рабочей машины;

j - передаточное число.

автоматизированный электропривод центрифуга двигатель

Передаточное число рассчитаем из условия соблюдения соответствия максимальных скоростей электродвигателя и механизма с учетом регулирования, то есть максимальная скорость вращения центрифуги за цикл работы должна соответствовать номинальной скорости вращения двигателя.

(3.1)

для механизма

(3.2)

Приведем моменты к валу электродвигателя:

, ,

Кинематическая схема:

4. Расчет динамических моментов и построение упрощенной нагрузочной и скоростной диаграммы электропривода

Нагрузочная диаграмма электропривода представляет собой зависимость электромагнитного момента М, тока I или мощности Р от времени. В тех случаях, когда момент и ток связаны линейной (или примерно линейной) зависимостью, обычно нагрузочную диаграмму строят для момента, который определяют из основного уравнения движения электропривода:

, (4.1)

где МС - статический момент на валу двигателя;

Мдин - динамический момент электропривода;

JΣ - суммарный момент инерции электропривода, кг·м².

Динамический момент электропривода Мдин определим приближенно, принимая линейным закон изменения скорости, т.е.

, (4.2)

где ωуст - установившаяся скорость двигателя на данном участке скоростной диаграммы, рад/с;

tп. т. - время пуска (торможения), с;

εдоп - допустимое угловое ускорение (замедление), рад/с

В нашем случае допустимое ускорение выберем, исходя из обычных условий запуска двигателя:

(4.3)

Определим угловое ускорение. Для этого предположим, что время разгона нашего двигателя до номинальной скорости будет равно 5 секунды, тогда:

Определим суммарный момент инерции электропривода:

, (4.4)

где δ=1,15÷1,3 - коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся масс передаточного механизма;

Jдв - момент инерции ротора двигателя;

Jмуф - момент инерции соединительной муфты, тормоза и других частей механизма, непосредственно связанных с валом двигателя;

Jм - момент инерции вращающихся частей механизма;

j - передаточное число редуктора;

m - масса поступательно движущихся частей механизма, кг;

ρ - радиус приведения.

В нашем случае суммарный момент инерции будет равен:

, при

Далее определим моменты на каждом интервале нагрузочной диаграммы работы центрифуги. Исходя из основного уравнения электропривода:

(4.5),

В соответствии с заданным циклом работы электропривода, рассчитаем три момента системы:

,

Естественный останов двигателя после выключения обеспечивает тормозной момент

. Время естественного останова двигателя принимаем 10 с. Тогда имеем:

- ускорение естественного останова электродвигателя;

- динамический момент естественного торможения электродвигателя;

- время остановки двигателя после выключения.

На основе произведенных расчетов строим упрощенную нагрузочную и скоростную диаграмму электропривода.

t= [0 5 5 39 39 42 42 74 74 76 76 92 92 102 102]

y= [1013 1013 950 950 563 563 500 500 2493 2493 2430 2430 2398 2398 0]

figure (1)

subplot (2,1,1)

plot (t,y)

xlabel ('t')

ylabel ('M')

title ('Nagruzochnaia diagramma')

T= [0 5 39 42 74 76 92 102]

R= [0 180 180 1240 1240 70 70 0]

figure (1)

subplot (2,1,2)

plot (T,R)

xlabel ('t')

ylabel ('w')

title ('Skorostnaia diagramma')

Рисунок.4.1 Упрощенная нагрузочная и скоростная диаграмма электропривода.

5. Проверка выбранного двигателя по нагреву, пусковой и перегрузочным способностям

Упрощенная нагрузочная диаграмма используется для предварительной проверки двигателя по нагреву, пусковой и перегрузочной способностям.

Для проверки двигателя по нагреву используется несколько методов: метод средних потерь и методы эквивалентных величин (тока, момента и мощности). Первый из них является наиболее точным, остальные же (методы эквивалентных величин) отличаются большей удобностью применения, но меньшей точностью.

Для двигателей, работающих с постоянным магнитным потоком (двигатели постоянного тока независимого и параллельного возбуждения, асинхронные двигатели, работающие при скольжениях, меньших критического), наиболее часто применяется метод эквивалентного момента, для которого условием правильного выбора двигателя по нагреву является условие:

Эквивалентный момент двигателя, работающего в кратковременном режиме с переменной нагрузкой определяется следующим образом:

, (5.1)

tо. i - продолжительность i-ой паузы;

tn. m. i - продолжительность пуска (торможения) на i-ом интервале;

tу. i - продолжительность установившегося движения на i-ом интервале;

l - количество пауз;

m - число интервалов пуска и торможения;

n - число рабочих интервалов в цикле;

N - количество интервалов установившегося движения;

αо - коэффициент ухудщения условий охлаждения при пуске, торможении двигателя с самовентиляцией (αо≈0,75 для двигателей постоянного тока; αо≈0,5 для асинхронных двигателей);

βо - коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения самовентилируемого двигателя при отключении (βо=0,5 для закрытых двигателей и βо=0,3 для защищенных).

В нашем случае

, (6.2)

Таким образом, условие проверки двигателя на нагрев выполняется:

По приближенной нагрузочной диаграмме двигатель также проверяется и по перегрузочной способности в соответствии с условием

,

где М_{С. МАХ} - максимальное значение статического момента на валу двигателя; λm - допустимый коэффициент перегрузки двигателя по моменту.

Максимально допустимый момент асинхронного двигателя необходимо рассчитывать с учетом возможного снижения питающего напряжения на 10%:

(6.3)

Для выбранного двигателя получаем:

,

Условие адекватности выбора двигателя по перегрузочной способности выполняется: