Електропривід очисного агрегату ЗАВ 20 (стр. 2 из 3)

Розрахуємо потужність електродвигуна для отримання реальних навантажувальних діаграм:

Р_(дв.розр)=(Q_x∙H_x∙γ∙ Кз )/(η_x∙η_пер ), (4.3.1)

де Qx - передача насоса, M3/C;

Нх - повний напір насоса, м;

γ - питома вага рідини, Н/м3;

Кз - коефіцієнт запасу, залежить від потужності;

𝜂x - ККД насоса;

𝜂пер-ККД передачі.

Кз=1,07;

𝜂пер=1.

Р_(дв.розр.)=(0,0008∙700∙8800∙1,07)/(0,35∙1)=15065 Вт.

Режим роботи електродвигуна автомобілепідйомника повторно короткочасний - S3.

Визначимо повторність вмикання електродвигуна:

〖ПВ〗_(%факт)=[t_p/((t_p+t_on+t_n))∙100%] (4.3.2)

〖ПВ〗_(%факт.)=30/((30+20+70)∙100%=25%

Отримане значення повторення вмикання є стандартним, що визначає методику вибору потужності електродвигуна. По каталогу режиму роботи електродвигунів S3 для ПВ%ст=25% виходячи з умови: Р„.д„.>Рд„ рі,зр обираємо двигун серії 4АС160М(„ з номінальною потужністю на валу 19 кВт, останні паспортні дані наведені нижче.

𝜂=81,5%, cos⁡〖φ=0,86〗, 𝜇п=1,9, 𝜇min=1,5, 𝜇max=2,1,

Sн=7,7%, Smax=59,2%, In=6,5, У=0,14 кгм2, M=180 кг,

4.4 Вибір (ЕД) за електричними модифікаціями по ГОСТ та ТУ

Двигуни серії 4АМС підвищеним ковзанням (4АСМ) використовують для приводу механізмів з пульсуючим навантаженням, а точніше для машин, працюючих в повторно-короткочасному режимі з повторюваними пусками. Номінальна потужність двигуна з підвищеним ковзанням, вказівками на паспорті двигуна віднесена до продовження увімкнення (ПВ) 40%. Крім номінального режиму двигуни можуть працювати при ПВ: 15,25,60 та 100%. Дозволена потужність у вказівках ПВ різна.

Встановлений розмір за довжиною станини обраного двигуна - середня (М), кількість полюсів - 6.

4.5 Вибір (ЕД) за ступенем захисту, кліматичному виконанню та категорії розміщення по ГОСТ

Виконання обраного електродвигуна за ступенем захисту від навколишнього середовища ІР44.

По кліматичному виконанню двигун відноситься д двигунів встановлених для експлуатації в помірному кліматі (У) для роботи на відкритому повітрі (1).

Повне умовне визначення обраного електродвигуна: 4АС160М6У1.

4.6 Перевірка вибраного (ЕД) за умовами запуску та перевантажувальної здібності

Щоб двигун пройшов за умовою пуску потрібне здійснення слідуючої нерівності:

〖М '〗_(н.дв)>М_(п.р.м.,) (4.6.1)

де М'н.дв- наведений пусковий момент електродвигуна при змішаній напрузі живлення, Н м;

Мп.р.м - пусковий робочий момент машини.

〖М '〗_(н.дв)=М_н∙μ_п∙К_u2, (4.6.2)

де 𝜇п, - кратність пускового моменту;

Кu - коефіцієнт, що враховує зниження напруги мережі живлення.

Кu=0,9

М_(п.дв)=(Р_н∙30)/(П∙пн)∙μ_п∙Ku2 (4.6.3)

М_(п.дв)=(19∙〖10〗^3∙30)/(3,14∙923)∙1,9∙0,81=196,57 Н∙м

〖М '〗_( н.дв)>М_(п.р.м)≡196,57>35,38

отже умова виконується.

Перевіримо електродвигун за навантаженням. Необхідне виконання слідкуючої нерівності:

〖М '〗_(max.дв)≥М_(max.p.м) (4.6.4)

〖М '〗_(max.дв)=М_н∙μ_max∙K_u2 (4.6.5)

〖М '〗_(max.дв)=127,72∙2,1∙0,81=217,26 Н∙м

〖М '〗_(max.дв)>М_(max.р.м)≡217.26>141,53, тому умова виконується.

5. РОЗРАХУНОК ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ ЕЛЕКТРОПРИВОДА

5.1 Визначення наведеного моменту інерції

Наведений до валу двигуна момент інерції рухливих частин електроприводу дорівнює:

I=Kn∙I∂+Iм (ω^(2 ) м)/(ω^2 д), (5.1.1)

де Iд - момент інерції ротора обраного електродвигуна, кг м2; '

Кп - 1,1... 1,2 - коефіцієнтний, враховуючий момент інерції механічної передачі;

Iм.- момент інерції частини привода, що обертається, кг м2;

ωм - кутова швидкість вала робочої машини, рад/с. Момент інерції обертаючої частини насоса можна визначити за наступним виразом:

I_н=(М_м (R^2-r^2) )/2, (5.1.2)

де Мм - маса обертаючої циліндричної частини робочої машини, кг.

Діаметр (R) робочого колеса насоса Г12-23 дорівнює 150мм, маса колеса (Мм)12кг.

I=1,1∙0,14+ (12∙(〖0,15〗^2-0^2))/2=0,286 кг∙м^2

5.2 Розрахунок та побудова механічної характеристики (ЕД)

Розрахунок механічної характеристики асинхронного двигуна здійснюється на основі уточненої формули Клосса з її інтерполяції в пусковій частині відносно мінімального і пускового моментів двигуна, розрахованих через каталожні скорочення моментів.

Механічна характеристика асинхронного електродвигуна записується виразом:

М=(2М_(k ) (1+aS_k))/(S/S_k +S_k/S+2aS_k ) (5.2.1)

де Мк - максимальний момент, що розвиває електродвигун, Н м;

S - поточне значення ковзання;

Sk - критичне значення ковзання.

а= 1.

Дані для побудови механічної характеристики вводимо в таблицю 5.2.1

Таблиця 5.2.1. Координати механічної характеристики АД

S, o.e.	S_k=0,592	S_н=0,077	1	0,25 S_н	0,5 S_н	0,075 S_н	0
ω,c^-1	42,7	96,6	0	102,7	100,6	98,67	104,7
M, Hм	268,12	64,15	242,6	26,7	52,28	82,49	0

ω_min=(0,1…0,2) ω_н, (5.2.2)

ω_min=0,1∙(3,14∙923)/30=96,6∙0,1=9,66c^(-1)

M_min=μ_min∙M_н (5.2.3)

Де 𝜇min-кратність мінімального момента.

М_min=1,5∙127,72=191,58 H∙м

5.3 Визначення часу запуску та гальмування електропривода

Визначення часу запуску виконуємо графоаналітичним способом. Для цього на одному графіку з'єднуємо механічну характеристику електродвигуна та робочої машини і будуємо криву динамічного моменту, як різницю між моментом електродвигуна при зниженій напрузі та робочій машині. Криву динамічного моменту розділяємо на частини.

Мінімальний момент при. зниженій напрузі знижується пропорційно квадрату напруги:

М_ќ=М_к ((V ́)/V_н ) 2 (5.3.1)

де Мк', Мк - максимальні моменти, що розвиває двигун при зниженій та номінальній напрузі;

V', Vн- відповідно понижена та номінальна напруга.

М_к'=127,72∙2,1∙(342/380)2=217,26 Н∙м

Механічну характеристику двигуна з урахуванням зниження напруги розраховуємо за формулою Клосса:

М'=(〖2М〗_(k )^' (1+aS_k))/(S/S_k +S_k/S+2aS_k )

Дані розрахунку механічної характеристики заносимо в таблицю 5.3.1.

Малюнок 5.3.1 Механічна характеристика електродвигуна при зниженій напрузі та робочій машині.

Малюнок 5.3.2 Крива динамічного моменту

Таблиця 5.3.2 Продовження запуску на ділянці

∆ω_і,с^-1	5	5	5	5	5	5	5	5	5
∆_Мдин.і, Нм	142	127	143	156	155	137	120	60	21
T_пі,с	0,01	0,011	0,01	0,009	0,009	0,01	0,02	0,024	0,068

Продовження запуску на ділянці визначається за допомогою виразу:

t_пі=І 〖∆ω〗_і/〖∆М〗_(дин.і) (5.3.3)

де ∆Мдин.і - середнє значення динамічного моменту на ділянці, Н'м;

∆ωі - значення кутової швидкості електродвигуна на ділянці, с"'.

Дані та результати підрахунку продовження запуску електродвигуна заносимо до таблиці 5.3.2.

∆ω_і, с^-1	10	10	10	10	10	10	10	10	10
∆М_дин.і, Нм	20	6,5	8	5	5	15	20	21,5	20
T_пі,с	0,143	0,44	0,357	0,527	0,527	0,190	0,143	0,133	0,144

Продовження запуску дорівнює доданку значень часу розбігу по всій ділянці:

t_n=∑_(i=1)^(i=n)▒〖∆t〗_ni (5.3.4)

tn=0,143+0,440+0,357+0,572+0,572+0,190+0,143+0,133+0,144=2,694с.

Залежність ω=f(t) будується за раніше визначеними значеннями (див. малюнок 5.3.3).

Час гальмування системи двигун - робоча машина визначається за формулою:

t+=I ω_д/М_с (5.3.5)

де Мс - момент опору механізму приведений до валу електродвигуна, Н∙м.

t+=0,286∙88/115=1,2c.

Малюнок 5.3.3. Графік залежності ω=f(t)

5.4 Розрахунок та побудова навантажувальної діаграми (ЕД) на період запуску

Для побудови навантажувальної діаграми електродвигуна визначаємо значення моменту двигуна на кожній ділянці (див малюнок 5.3.1 та 5.3.2) і знаючи продовження розбігу на кожній ділянці, будуємо залежність Mg=f(tn).

Навантажувальна діаграма ЕД в період запуску відображена на малюнку 5.4.1.

Дані для побудови графіка залежності Мдин=f(t) вводимо до таблиці 5.4.1.

Таблиця 5.4.1

М_д, Нм	122	134	151	162	152	124	83	40	0	163
T_п,с	0,143	0,583	0,94	1,512	2,084	2,274	2,417	2,55	2,697	0

5.5 Визначення допустимого числа запусків привода

Перевірка електродвигуна на сумісність режиму роботи проводиться на припустиме число увімкнень за годину і за умовою запуску:

Z_прип≥Z_факт, (5.5.1)

де Z прип- припустиме число включень за годину;

Z факт- фактичне число включень за годину.

t_(розб.прип) 〖≥t〗_(розб ,) (5.5.2)

де t розб - дійсний час розбігу , с;

t розб.прип - припустимий час розбігу електродвигуна, с. Для асинхронних електродвигунів згідно інструкції по обранню апаратів і пристроїв теплового захисту допустимий час запуску нормується

tрозб.прип < 21с.

21с>2,094с, умова виконується.

Припустиме число включень електродвигуна за годину визначимо за формулою:

Z_прип=K ((1-ε)(1+λ))/(K_i Т∙t_рорзб ), (5.5.3)

де ε - коефіцієнт відносності продовження включення електропривода;

λ - коефіцієнт втрат, λ = 0,5.. .0,7;

Кі - кратність пускового струму;

t розб - час розбігу електропривода, с;