Выбор силового электрооборудования и расчет параметров электропривода. Номинальный ток электродвигателя

3. Выбор силового электрооборудования и

расчет параметров электропривода

Одной из самых важных задач при проектировании является выбор силовой аппаратуры. Для выбора этой аппаратуры необходимо знать такие параметры как ток и напряжение. Поэтому произведем некоторые расчеты.

Номинальный ток электродвигателя найдем из выражения:

                                           (3.1)

,где         

 - номинальный ток электродвигателя,

 -  номинальная мощность электродвигателя,

- номинальное напряжение питания электродвигателя, .

- КПД электродвигателя.

Номинальный ток электродвигателя 2ПФ250LГУХЛ4 согласно выражения 3.1

Выбор типоразмера электропривода производим исходя из следующих соотношений

                                          (3.2)

,где          - номинальный ток электродвигателя,

 - номинальный ток электропривода,

- номинальное напряжение питания электродвигателя, .

- номинальное напряжение питания электропривода, .

Из условия 3.2 выбираем комплектный электропривод ЭПУ-1М. Номинальный ток электропривода -100 А; номинальное напряжение -460 В.

При работе электродвигатель нагревается до некоторой рабочей температуры поэтому сопротивление его якорной обмотки изменяется. При расчете параметров необходимо этот учесть этот факт. Выражение описывающее изменение сопротивления обмотки якоря и добавочных полюсов при изменении температуры имеет следующий вид:

                                           (3.3)

,где         

 - сопротивление якоря электродвигателя и добавочных полюсов, приведенное к рабочей температуре,

 - номинальное сопротивление якоря электродвигателя,

 -  номинальное сопротивление добавочных полюсов электродвигателя,

- коэффициент учитывающий температурное изменение сопротивления, для меди  

- допустимое превышение температуры обмотки якоря над температурой .В нашем случае  так как для двигателей 2ПФ класс изоляции - В и допустимая рабочая температура составляет  .Тогда приведенное к рабочей температуре значение сопротивление якоря и добавочных полюсов будет:

Далее рассчитаем суммарные моменты инерции вращающихся масс рабочей машины.

Для загруженного электропривода момент инерции будет определяться выражением:

                           (3.4)

,где         

 - суммарный приведенный к валу электродвигателя момент инерции загруженного механизма,

 - момент инерции электродвигателя,

 - приведенный к валу электродвигателя момент инерции шпинделя с заготовкой и вращающихся масс зубчатой и ременной передач,

Для незагруженного электропривода момент инерции будет определяться выражением:

                           (3.5)

,где         

 - суммарный приведенный к валу электродвигателя момент инерции незагруженного механизма,

 - момент инерции электродвигателя,

 - приведенный к валу электродвигателя момент инерции шпинделя и вращающихся масс зубчатой и ременной передач, .

Момент инерции для загруженного электропривода, определяемый согласно выражения 3.4

Момент инерции для незагруженного электропривода, определяемый согласно выражения 3.5 будет :

Величинами характеризующими электромагнитную и электромеханическую инерционность являются электромагнитная постоянная времени и электромеханическая постоянная времени. Электромагнитная постоянная времени обусловлена наличием индуктивности в якорной цепи, и определяется выражением:

                                        (3.6)

,где         

 - полная индуктивность якорной цепи ,

 -полное сопротивление якорной цепи,

 - электромагнитная постоянная времени якорной цепи, с.

Питание электропривода производится от трехфазной сети напряжением 220/380 В через токоограничивающие реакторы по схеме:

Полная индуктивность якорной цепи определяется выражением:

                                (3.7)

,где         

 - индуктивность якоря,

 - индуктивность токоограничивающего реактора, .

Полное сопротивление якорной цепи определяется выражением:

                  (3.8)

,где         

 - сопротивление якоря и добавочных полюсов электродвигателя приведенное к рабочей температуре,

 - сопротивление токоограничивающего реактора,

 - индуктивное сопротивление токоограничивающего реактора, .

Индуктивное сопротивление токоограничивающего реактора определяется из выражения:

                             (3.9)

,где         

 -частота напряжения питающей сети,

Токоограничивающий реактор выбирается исходя из условий:

                                            (3.10)       

Согласно 3.10 выбираем  токоограничивающий реактор РТСТ-165-0,25У3. Номинальные данные токоограничивающего реактора заносим в таблицу 3.1

Таблица 3.1

Номинальные данные токоограничивающего реактора.

Согласно выражения 3.9 индуктивное сопротивление токоограничивающего реактора

Тогда полная индуктивность якорной цепи согласно выражения 3.7

Согласно выражения 3.8 полное сопротивление якорной цепи определяется выражением

Тогда электромагнитная постоянная времени согласно выражения 3.6

 с.

Электромеханическая постоянная времени определяется выражением:

                                 (3.11)

,где    -  приведенный к валу электродвигателя расчетный момент инерции  механизма,

 - Полное сопротивление якорной цепи,

- конструктивный коэффициент

- поток возбуждения,

Конструктивный коэффициент  и поток  отдельно не несут  в себе особого значения. Поэтому обычно их не рассматривают отдельно, а оперируют их произведением , что оказывается гораздо удобнее для произведения инженерных расчетов.

Для якорной цепи электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения справедлива следующая система уравнений:

                         (3.12)

,где    -мгновенное значение напряжения якоря электродвигателя,

 -мгновенное значение тока якоря электродвигателя,

 - сопротивление якоря и дополнительных полюсов электродвигателя, приведенные к рабочей температуре,

- индуктивность якоря электродвигателя,

- мгновенное значение момента

-скорость вращения электродвигателя,

Используя систему 3.12 можно получить следующее  уравнение для статического режима:

                             (3.13)

,где    - среднее значение напряжения якоря электродвигателя,

 - среднее значение тока якоря электродвигателя, .

Тогда из выражения 3.13 можно получить следующее выражение:

                             (3.14)

Для электродвигателя 2ПФ250LГУХЛ4 в номинальном режиме согласно выражения 3.14

Тогда согласно выражения 3.11 электромеханическая постоянная времени для загруженного механизма:

 с

Электромеханическая постоянная времени для незагруженного механизма:

 с