Нагрузочные диаграммы и выбор мощности двига телей приводов

Для расчета мощности электропривода используются нагрузочные диаграммы и диаграмма (тахограмма) скорости (рис. 3.3).

Нагрузочной диаграммой рабочего механизма называется зависимость приведенного к валу двигателя статического момента М от времени М = fit). Эта диаграмма рассчитывается на основе данных, характеризующих работу механизма.

Нагрузочная диаграмма электропривода - это зависимость момента, развиваемого двигателем, от времени: Мс + М = f(t).

Тахограмма - это зависимость скорости рабочего органа машины или вала двигателя от времени со =fit).

Расчет мощности зависит от режима работы двигателя. Различают продолжительный, повторно-кратковременный и кратковременный режимы работы.

При продолжительном и повторно-кратковременном режимах для расчета мощности двигателя используют метод эквивалентных величин (тока, момента, мощности).

Тахограмма и нагрузочная диаграмма рабочей машины

Рис. 3.3. Тахограмма и нагрузочная диаграмма рабочей машины

Эквивалентный ток (момент, мощность) - это соответствующие параметры (неизменные), которые вызывают такой же нагрев двигателя, как и реальные параметры, изменяющиеся при работе.

Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ):

ПВ 100, (26)

'р+'о

где tp, tQ - время работы и время паузы.

В кратковременном режиме двигатель продолжительного режима может быть перегружен, и отношение допустимой мощности нагрузки двигателя в кратковременном режиме Рк к номинальной мощности Ри в продолжительном режиме характеризуется коэффициентом механической пегде ап=р!р~ - отношение постоянных потерь р к переменным потерям в двигателе рj Т - постоянная времени нагрева.

регрузки:

i.= | 1+ап

Р„ Vl-e,p""

(27)

Постоянная времени нагрева двигателя - это время, за которое двигатель нагрелся бы до установившегося значения при условии отсутствия отдачи тепла в окружающую среду

Зависимость между коэффициентами механической рм и термической перегрузки рт при пренебрежении постоянными потерями I-------

(28)

Пример 4. Определить по заданной тахограмме и нагрузочной диаграмме рабочей машины нагрузочную диаграмму привода с предварительно выбранным двигателем. Двигатель привода имеет номинальные данные: мощность Рн = 50 кВт; скорость сон = 100 рад/с; момент инерции двигателя с передачей <7дв д = 5 кг-м2; момент Мп = Рн /сон = 500 Нм; момент рабочей машины = 1250 Нм; установившаяся скорость сом = 20 рад/с; ц = 0,5.

Тахограмма рабочей машины приведена на рис. 3.3. Время пуска t = 2 с; время торможения /т = 2 с; время работы Z = 26 с и время паузы tQ = 20 с. Коэффициент ухудшения теплоотдачи в периоды пуска и торможения у= 0,75; коэффициент, учитывающий ухудшение теплообмена при остановке, pt = 0,5.

Рассчитать и построить нагрузочную диаграмму привода рабочей машины при Jm = 62,5 кг-м2; J = 125 кг-м2; Jm = 250 кг-м2.

Решение. Момент двигателя при установившемся движении привода равен приведенному к валу двигателя моменту рабочей машины Мс (рис. 3.3) с учетом формулы приведения моментов:

М2с=!^ =500 Нм, (29)

'рП

где z = соп / сом = 5 - общее передаточное число редуктора.

Момент двигателя при пуске из основного уравнения движения электропривода

М,=М^Мюпс+Л — =^5{». (30)

Ускорение, согласно тахограмме:

cknldt = (й/tn = 50 рад/с2. (31)

Суммарный момент инерции привода равен

7?я.8+4 = 7.5кгм2, (32)

zp

где JJi = 2,5 кг-м2 - приведенный момент инерции механизма пр. Момент двигателя при торможении равен

Л/3=Л/с-/Е^ = 125Нм. (33)

Замедление, согласно тахограмме:

dud dt = соltm- 50 рад/с2. (34)

Исходя из нагрузочной диаграммы, с учетом ухудшения теплообмена, эквивалентный момент двигателя:

м = М/,Ул/ггЛ+... + ЛфЛ. _

V A+/2- + /W у('п+/т)ъ +/р+

где yt= 0,75 - коэффициент, учитывающий ухудшение теплообмена при пуске и торможении; 0t = 0,5 - коэффициент, учитывающий ухудшение теплообмена при остановке. Эквивалентная мощность:

Рэ = М,со = 45,4 кВт. (36)

Сопоставляется величина эквивалентной мощности с паспортным значением мощности выбранного двигателя:

Р, < Рн (45,4 < 50). (37)

Двигатель проверяется по допустимой перегрузке: Л/макс л

где Лм - коэффициент перегрузки по моменту выбранного двигателя Я = 1,9.

Пример 5. Привод с двигателем мощностью Рн = 28 кВт при ПВст = 25 % предназначен для работы в повторно-кратковременном режиме. Цикл работы включает работу в течение /р = 2,5 мин с моментом на валу М= 300 Н м и скоростью со = 73,3 рад/с и паузы в течение tQ = 5 мин.

Проверить правильность выбора электродвигателя.

Расчет. Реальная относительная продолжительность включения двигателя при работе в повторно-кратковременном режиме

ПВГ=-^—100. (39)

Мощность на валу двигателя:

Р = Мсо. (40)

В общем случае для определения мощности Рст требуется привести реальное значение ПВ к стандартному значению ПВ : -----

ст Ггто

Выбранный двигатель должен иметь при ПВст мощность СТ (42)

Пример 6. Привод повторно-кратковременного режима работы выполнен с двигателем, имеющим следующие данные: Р = 100 кВт; а>н= 100 рад/с; Л/ = 1000 Н м при ПВст = 60 %.

Найти мощность Р и номинальное значение момента М, при работе привода с ПВст1 = 40 %; ПВст2 = 25 %; ПВсг3 = 15 %.

н.х

Расчет. Номинальное значение момента Мн х для привода, работающего с продолжительностью включения ПВ при паспортном значении двигателя ПВс1Л по формуле эквивалентного момента:

(43)

ПВС

Мощность при новом значении продолжительности ПВ:

Лл = М.лЮн. (44)

Пример 7. Проверить по методу эквивалентного момента двигатель привода повторно-кратковременного режима работы по нагрузочной диаграмме, приведенной на рис. 3.4.

Данные привода: ПВст = 25 %; Рн = 2 кВт; сои = 100 рад/с; М = 20 Нм; Л = 5 с; М, = 25 Н м; 1 = 10 с; Д = 17 Н м; tQ= 35 с; = 50 с.

Найти: коэффициент продолжительности включения двигателя ПВ.; эквивалентное значение момента двигателя при ПВ ; эквивалентное значение момента двигателя при ПВ =25%.

СТ

Расчет. Фактический коэффициент продолжительности включения двигателя при известной нагрузочной диаграмме (рис. 3.4)

ПВ, = —100= <|+<2 100.

  • (45)
  • (46)

'?+'« t,+t2+k

Эквивалентное значение момента при ПВх

Если фактическая ПВ соответствует стандартной, то двигатель выбирают из условия М > МпВх.

Если фактическая ПВ не соответствует стандартной, эквивалентный момент приводят к стандартному (15; 25; 40; 60 %):

МСТ = МП & (47)

V 1,ВСТ

Задача 2. Привод с двигателем (Рн = 15 кВт; а>н = 100 рад/с; М = 150 Н м) работает по тахограмме, приведенной на рис. 3.3. Коэффициент ухудшения теплоотдачи в периоды пуска и торможения yt= 0,75; коэффициент, учитывающий ухудшение теплообмена при остановке (3t= 0,5. Моменты: М1п = 200 Н м; м2 = мр = М= 150 Нм; М=Мх = -141 Нм.

Найти эквивалентный момент двигателя: при t = 5 с; t = 40 с; /т = 5 с; tQ = 155 с; при у( = 1; Pt = 1; tQ = 75 с.

Диаграмма повторно-кратковременного режима

Рис. 3.4. Диаграмма повторно-кратковременного режима

Контрольные вопросы

  • 1. Какие элементы относятся к механической части ЭП?
  • 2. Какое движение называется установившимся и какое неустановившимся?
  • 3. Какие условия определяют установившееся и не установившееся движение?
  • 4. Для чего выполняется операция приведения?
  • 5. Что такое динамический момент?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >