Задание 4. Расчет и построение механической характеристики рабочей машины. Проверка выбранного электродвигателя по перегрузочной способности

Механическая характеристика рабочей машины при работе на холостом ходу и под нагрузкой представляет собой зависимость момента сопротивления от частоты вращения или угловой скорости и описывается уравнением:

(2.4.1)

где М_м – момент сопротивления механизма при угловой скорости ω_м Нм; М_мо – момент сопротивления механизма, не зависящий от угловой скорости (момент трогания), Нм; М_мн –.момент сопротивления при номинальной угловой скорости, Нм; ω_м – текущее значение угловой скорости вала рабочей машины, с^–1; ω_мн – номинальная угловая скорость вала рабочей машины, с^–1; х – показатель степени характеризующий изменение статического момента от угловой скорости.

Момент статического сопротивления на валу электродвигателя М_с, Нм равен:

(2.4.2)

(2. 4.3)

здесь i – передаточное отношение; w_д – текущее значение угловой скорости электродвигателя, с^–1; w_н – номинальная угловая скорость электродвигателя, с^–1.

Передаточное отношение равно:

(2. 4.3)

Значение показателя степени х механических характеристик:

0,3

Лебедок, ленточных транспортеров х = 0;

Вентиляторов, сепараторов, центробежных насосов х = 2;

Металлообрабатывающих станков х = –1.

По значению отношения момента трогания к моменту

номинальному механизмы и машины делятся на

три группы:

вентиляторы, центробежные насосы, молочные сепараторы,

зернодробилки, пускаемые вхолостую, пневмотранспортеры

транспортеры, конвейеры, подъемные машины, молотильные

агрегаты, пускаемые вхолостую, агрегаты приготовления

комбинированного силоса, смесители 0,3–1,0

дробилки и измельчители грубых кормов, пускаемые под

нагрузкой, пилорамы, прессы–грануляторы, погружные насосы>1,0.

Каждая из групп предъявляет определенные требования к электродвигателю при пуске. Механизмы первой группы допускают пуск асинхронных электродвигателей при пониженном напряжении питания переключением обмоток со звезды на треугольник в целях снижения падения напряжения в сети при пуске. Механизмы второй группы позволяют осуществлять прямое включение электродвигателя. При этом не исключается возможность применения в отдельных случаях средств облегчения условий пуска, например, путем применения центробежных фрикционных муфт. Механизмы с относительным моментом трогания, превышающим единицу, требуют применения способов и средств форсирования пуска схем переключения с треугольника на звезду.

Начальный пусковой момент электродвигателя должен быть достаточным для преодоления момента сопротивления троганию рабочей машины при снижении питающего напряжения (DU) на 20 – 30% номинального (большая величина относится к двигателям, не имеющим параллельно включенных токоприемников). При этом предпочтительным является прямой пуск электродвигателя. При необходимости допускается применение средств, облегчающих пуск электродвигателя. Пусковые устройства выбираются на основании технико–экономических расчетов.

Для обеспечения пуска электродвигателя должны выполняться условия:

, (2. 4.4)

, (2. 4.5)

где – напряжение сети с учетом снижения на 10 %, В,

; номинальное напряжение сети, В; пусковой момент электродвигателя при номинальном напряжении сети, В; минимальный момент электродвигателя при номинальном напряжении сети, Нм; – момент статического сопротивления на валу электродвигателя при трогании рабочей машины, Нм; – момент статического сопротивления на валу электродвигателя при скольжении S=0,8, Нм; минимальный избыточный момент, необходимый для пуска электродвигателя, обычно принимается равным .

Перегрузочная способность электродвигателя должна обеспечивать статистическую и динамическую устойчивость работы привода при возникновении характерных для технологического процесса повышений момента сопротивления нагрузки и снижении питающего напряжения на 10% от номинального [13].

Статическая устойчивость ЭП при снижении напряжения питающей сети проверяется соотношением

, (2. 4.6)

где напряжение сети с учетом снижения на 10%, максимальный (критический) момент, развиваемый электродвигателем, Нм;

максимальный статический момент сопротивления на валу электродвигателя, Нм.

Номинальный момент электродвигателя равен:

, (2. 4.7)

где – номинальная угловая скорость ротора электродвигателя, :

(2. 4.8)

здесь –номинальное скольжение электродвигателя; – угловая скорость поля статора (синхронная угловая скорость вращения ротора), :

, (2. 4.9)

где p - число пар полюсов обмотки статора.

Пусковой , минимальный , максимальный моменты электродвигателя определяются как произведение номинального момента электродвигателя на кратность пускового момента , минимального момента , и максимального момента :

; (2. 4.10)

; (2. 4.11)

. (2. 4.12)

Пример 2.7. По данным примеров 1, 2, 3 выбрать электродвигатель для привода скребкового транспортера. Снижение питающего напряжения принять равным 20%.