Расчет моментов инерции движущихся инерционных масс привода. Определение приведенных к скорости вращения электродвигателя моментов статического сопротивления для двух режимов работы электродвигателя

Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ МЕХАТРОНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

Расчётно-графическое задание

Задача 1, 2, 3

Вариант 51

Выполнил:

Студент гр. ЭМ – 51                                  «     »               2008 г.  Солнцев А.С.

Проверил:

К.т.н., доцент                                              «    »               2008 г.  Абакумов И.Д.

Новосибирск 2008

Технические данные электродвигателя 4MTF(H) 112LB6:

 − номинальная мощность;

 – номинальное напряжение;

 − частота питающей сети;

 − номинальная частота вращения;

 − максимальная частота вращения;

 – максимальный момент;

 – момент инерции электродвигателя;

 − продолжительность включения;

 – число ступеней пуска.

Статор:

 − номинальный ток статора;

 − коэффициент мощности в номинальном режиме;

 − ток холостого хода;

 − коэффициент мощности при холостом ходе;

;

 − активное сопротивление обмотки;

 − индуктивное сопротивление обмотки;

Ротор:

 − номинальная эдс ротора;

 − номинальный ток ротора;

 − активное сопротивление обмотки;

 − индуктивное сопротивление обмотки;

 − коэффициент приведения обмоток.

 − сопротивление обмоток при .

Технические данные механизма подъёма:

 − диаметр барабана;

 − масса поднимаемого груза;

 − передаточное число редуктора;

 − высота подъёма груза;

.

Кинематическая схема механизма подъёмника представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 Кинематическая схема механизма подъёмника

Принимаем механическую схему электродвигателя жёсткой одномассовой, т.е. не учитываем упругие деформации в кинематических звеньях привода.

Задача №1

Пункт 1

Привести моменты инерции движущихся инерционных масс привода к скорости вращения электродвигателя. Определить суммарный момент инерции расчётной эквивалентной механической системы привода. При этом принять суммарный момент инерции соединительных муфт и шестерни редуктора, вращающихся со скоростью двигателя , равным , а суммарный момент инерции соединительных муфт и шестерни редуктора, вращающихся со скорость механизма , равным .

На рисунке 2 представлена расчётная схема механизма.

Рисунок 2. Расчётная схема механизма

Общее управление движения электропривода:

,

где  − момент электродвигателя;

 − статический момент сил сопротивления;

 − момент инерции приведённой системы.

Расчёт  выполним из условия равенства кинетической энергии реальной схемы и кинетической энергии приведенной массы .

Приведём моменты инерции движущихся инерционных масс привода к скорости вращения электродвигателя. Кинематическая схема электропривода показана на рисунке 1.

Принимаем:

 и

.

Тогда с учётом этого запишем уравнение:

где  − энергия электродвигателя;

 − энергия барабана;

 − энергия груза;

 − суммарная энергия соединительных муфт СМ1 и шестерни редуктора, вращающихся со скоростью двигателя ;

 − суммарная энергия соединительных муфт СМ2 и колеса редуктора, вращающихся со скоростью барабана .

Т.к.  и , то можно записать:

Помножим это уравнение на , тогда получим:

Введём обозначения:

.

Запишем:

Подставив численные значения, получим:

.

Пункт 2

Определить приведенные к скорости вращения электродвигателя моменты статического сопротивления для двух режимов работы электродвигателя:

1.  Двигательный режим при подъёме груза.

2.  Генераторный режим (торможения) при спуске груза.

При этом КПД механизма принять равным , а КПД редуктора .

1.  Для двигательного режима работы:

Приведение моментов статического сопротивления осуществляется на основе равенства элементарных работ, выполняемых в реальной и эквивалентной расчётных схемах.

Работа, совершаемая электродвигателем:

.

Работа, затрачиваемая на вращение механизма:

,

где  − время работы электродвигателя.

Часть работы двигателя затрачивается на потери в редукторе и в рабочем органе, эти потери учитывают КПД механизма и редуктора.

 и

Работа, затрачиваемая на подъём груза:

.

Учёт потерь в механизме:

.

После учёта потерь в механизме получим:

.

Учитывая, что  и , получим:

.

Приведём механический момент к скорости вращения электродвигателя с учётом потерь в редукторе:

, тогда

,

,

подставим численные значения:

.

2.  Генераторный (тормозной) режим работы электродвигателя: