Методические указания по выполнению курсовой работы
Дисциплина «Устройства и элементы ЭМС», 7 семестр 2006/07 уч. года, 4 курс.
Правильный выбор исполнительного двигателя к производственному механизму предполагает обеспечение выполнения технологического процесса в любых режимах, экономичную, надежную, безаварийную работу электромеханической системы в течение нормативного срока эксплуатации.
Общие задачи выбора исполнительного двигателя по мощности.
Основной задачей при выборе электродвигателя является расчет требуемой мощности. При установке двигателя завышенной мощности ухудшаются технико-экономические показатели ЭМС: КПД (cosφ), увеличивается стоимость, амортизационные отчисления, эксплуатационные затраты. Заниженная мощность приводит к перегреву двигателя и быстрому снижению надежности. Кроме того, перегруженный двигатель работает с пониженной частотой вращения, что уменьшает производительность оборудования.
Допустимый перегрев (Θдоп) для любого двигателя лимитируется классом изоляции: A – 650C, E – 800C, В – 900С, F – 1150C, Н – 1400С. Температура окружающей среды Т0 = 400С. При Т0 < 400С нагрузка может быть увеличена, а при Т0 > 400С нагрузка должна быть уменьшена по отношению к номинальной мощности двигателя.
В общем случае допустимая по нагреву мощность двигателя определяется как
Р = кт Рном , где кт =√1 – [(Т0 – 40)(кр +1)]/Θдоп, а кр = рпост/рперем при номинальных условиях работы, рпост/рперем- постоянные и переменные потери.
Методика расчета мощности электродвигателя зависит от режима работы производственного механизма. ГОСТ 183 - 74 устанавливает восемь режимов работы (S1÷ 8).
Необходимая для работы механизма мощность (момент) исполнительного двигателя изменяются в соответствии с нагрузочным графиком, представляющим собой зависимость мощности, момента или тока от времени. Для обеспечения условий технологического процесса электродвигатель должен удовлетворять, во-первых, условиям нагрева; во-вторых, обладать моментом, достаточным для преодоления возможных толчков нагрузки и, в-третьих, необходимо, чтобы пусковой момент превышал момент сопротивления нагрузки, т.е. должен быть создан надлежащий момент для обеспечения разгона системы.
Во время работы исполнительного двигателя, в результате преобразования электрической энергии в механическую, создаются потери, которые превращаются в теплоту и вызывают нагрев всех частей электродвигателя. Следовательно, мощность выбранного исполнительного двигателя должна иметь такую величину, чтобы он не перегревался при наиболее тяжелых условиях работы механизма.
Для преодоления возможных толчков нагрузки максимальный или предельный момент электродвигателя должен обеспечить необходимую перегрузочную способность, т.е. отношение максимального к номинальному моменту. Обычно перегрузочная способность исполнительных двигателей Км= Ммакс/ Мном составляет величину 1,5 ÷ 3. Для двигателей постоянного тока контролируют кратность тока Кi= Iдоп/ Iном, которая обеспечивает удовлетворительную коммутацию. Для двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением Кi = 2,5 ÷ 3, а электродвигателей с последовательным возбуждением Кi = 4 ÷ 5.
Исполнительные двигатели проверяют по условиям пуска или по развиваемому пусковому моменту. Величина пускового момента указывается в каталоге в виде отношения Кп = Мпуск/ Мном, равного, как правило, 0,8 ÷ 2.
Нагрев и охлаждение электрических двигателей.
Нагрев электродвигателей связан с потерями мощности, зависящими от нагрузки и не зависящими от неё, все вместе они и определяют степень нагрева машины. Следовательно, на температуру любой точки электродвигателя влияют все потери, находящиеся в сложной связи друг с другом. Допустимую температуру всегда выбирают для наиболее нагретой части изоляции. Обычно контролируют температуру по изменению сопротивления обмотки.
Среднее превышение температуры можно определить по формуле
Θ =(Rн - Rх )/Rх∙ (235 + Tх) + Tх - Tо ,
где Θ – среднее превышение температуры обмотки, оС;
Rн- сопротивление обмотки при нагрузке (в нагретом состоянии),
Rх – сопротивление обмотки в холодном состоянии,
Tх – температура обмотки в холодном состоянии,
Tо – температура окружающей среды.
В установившемся режиме (постоянные нагрузка, частота вращения, температура окружающей среды и т.д.) двигатель работает в условиях теплового равновесия. Это означает, что образовавшаяся в нем энергия потерь под воздействием разности температур без остатка передается окружающей среде и, следовательно, температура отдельных частей двигателя не изменяется.
При изменении нагрузки, частоты вращения, температуры окружающей среды изменяются и потери, которые определяют превышение температуры. Процесс нагрева исследуется при постоянной нагрузке двигателя. С момента включения двигателя, возникающие потери частично передаются окружающей среде, а другая часть вызывает возрастание температуры, т.е. ∑р = рокр + рнагр. В момент включения рокр = 0 и ∑р полностью идет на нагрев. С увеличением температуры рокр возрастают, соответственно, рнагр уменьшаются. При тепловом равновесии рнагр = 0, и тогда, ∑р = рокр.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.