Выбор и проверка электродвигателя

4.1 Расчет мощности двигателя

Для выбора двигателя необходимо рассчитать его требуемую номинальную мощность, исходя из нагрузочной диаграммы механизма (т.е. временной диаграммы моментов или сил статического сопротивления механизма на его рабочем органе). По рассчитанной мощности затем выполняется предварительный выбор двигателя.

Определим массу противовеса и построим нагрузочную диаграмму лифта (график статических моментов на канатоведущем шкиве). Расчет времени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняем приблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгона и замедления (суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).

Масса противовеса выбирается таким образом, чтобы противовес уравновешивал кабину и половину массы номинального груза:

m_пр = 0,5m_гп + m_к;

m_пр=0.5·2000+500=1500 кг.

Активные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве определяются силами тяжести кабины с грузом и противовеса:

Реактивные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве определяются силами трения кабины и противовеса о направляющие:

= - 491 Нм;

Моменты статического сопротивления на канатоведущем шкиве представляют собой сумму активной и реактивной составляющей:

М^ш_с(41)=М^ш_са(41)+М^ш_ср(41)=2453-491=1962 Нм;

М^ш_с(12)=М^ш_са(12)+М^ш_ср(12)=-1471+294=-1177 Нм;

М^ш_с(23)=М^ш_са(23)+М^ш_ср(23)=981+417=1398 Нм;

М^ш_с(34)=М^ш_са(34)+М^ш_ср(34)=0 +368=368 Нм.

Угловая скорость канатоведущего шкива:

Расстояние между этажами:

Время движения при перемещении на три этажа (приблизительно):

Время движения при перемещении на один этаж (приблизительно):

Время работы в цикле (приблизительно):

t_p=3t_1э+t_3э =3·9,524 +28,571 = 57,143 с.

Время стоянки на этаже (приблизительно):

Возможный вид нагрузочной диаграммы лифта представлен на рис.4.

Рис.4. Нагрузочная диаграмма лифта

Эквивалентный статический момент на канатоведущем шкиве за время работы в цикле (с учетом влияния потерь в редукторе) составит:

Учет влияния потерь в редукторе выполняется подстановкой следующих значений в формулу (1):

• в тормозном режиме:

• в двигательном режиме:

;

Примечание. Двигательныйрежим имеет место, если знаки электромагнитного момента двигателя и его скорости одинаковы, тормозной режим - если различны. Скорость двигателя считается положительной при подъеме кабины, отрицательной - при опускании кабины. Положительное направление момента двигателя совпадает с положительным направлением его скорости.

При расчете требуемой номинальной мощности двигателя предполагаем, что будет выбран двигатель, номинальные данные которого определены для повторно-кратковременного режима работы и стандартного значения продолжительности включения ПB_N=40%.

где К_з –коэффициент запаса (примем К_з=1.2)

4.2 Предварительный выбор двигателя и расчет его параметров

Из приложения 1 выбираем двигатель серии Д для повторно-кратковременного режима работы и стандартного значения продолжительности включения IIB_N=40%, номинальная мощность которого не меньше расчетной номинальной мощности Р_рас=6,5 кВт и наиболее близка к ней. Таким требованиям соответствует двигатель Д31 с напряжением питания 220 В, данные, которого сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Данные выбранного двигателя ДЗ1

Параметр	Обозначение	Значение
Мощность номинальная, кВт	Pn	4,8
Номинальное напряжение якоря, В	UяN	220
Номинальный ток якоря, А	IяN	26
Номинальная частота вращения, об/мин	nN	1150
Максимально допустимый момент, Нм	Mmax	108
Сопротивление обмотки якоря
(Т=20 °С), Ом	Rяо	0,37
Сопротивление обмотки добавочных
полюсов (Т=20 °С), Ом	Rдп	0,196
Момент инерции якоря двигателя, кг· м^2	Jд	0,15
Число пар полюсов	рп	2
Максимально допустимый коэффициент
пульсаций тока якоря	kI(доп)	0,15

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей температуре:

R_я =k_T(R_яo +R_ДП),

где k_T - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (k_T =1,38 для изоляции класса Н при пересчете от 20°С),

R_я= 1,38·(0.325 + 0.093) = 0.577 Ом.

Номинальная ЭДС якоря:

E_яN= U_яN -I_яNR_я;

E_яN= 220-26· 0,781 = 199,7 B.

Номинальная угловая скорость:

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

Номинальный момент двигателя:

Момент холостого хода двигателя:

∆ M=M_N

Индуктивность цепи якоря двигателя:

(2)

В формуле (2) коэффициент С принимается равным 0,2 для компенсированного двигателя и 0,6 для некомпенсированного (двигатель серии Д - некомпенсированный).

4.3 Расчет передаточного числа редуктора

Расчет передаточного числа редуктора i_p выполняется так, чтобы максимальной скорости рабочего органа механизма соответствовала номинальная скорость двигателя.

I_p=Ω_N/ Ω_ш=120,37/2,8=43

4.4. Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных переходных процессов). Для ее построения произведем приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, определим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода. По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма, а также тахограмма двигателя.

Моменты статического сопротивления, приведенные валу двигателя:

·∆M,(3)

где sign(Ω) - функция знака скорости; sign(Ω)=1 при подъёме Ω>0;

sign(Ω)= -1, при спуске Ω<0.

X,Y - индексы, которые принимают значения 41, 12, 23, 34 (т.е. данная формула используется четыре раза);

· ∆M

· ∆M

· ∆M

· ∆M

·∆M

Суммарный момент инерции механической части привода:

где δ - коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт и редуктора (принимаем δ=1,2).

Примечание. Считаем, что момент инерции не зависит от массы груза в кабине, поэтому подставляем в формулу массу номинального груза.

Модуль динамического момента двигателя определяем по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

|M_дин | =k(M_max-|M_c|_max),

где k - коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме, k=0,95;

|M_c|_max - максимальный по модулю статический момент, приведенный к валу двигателя.

|М _дин |= 0,95·(108-57,5)=48 Нм.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

Ускорение кабины лифта:

Расчетное ускорение кабины лифта не превышает максимально допустимое по исходным данным.

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 16 интервалов: 4, 8, 12, 16 -интервалы пауз; 1, 5, 9, 13 - интервалы разгона; 3, 7, 11, 15 - интервалы замедления; 2, 6, 10, 14 - интервалы работы с установившейся скоростью. Вид тахограммы и нагрузочной диаграммы двигателя показан на рис.2. Выполним расчет нагрузочной диаграммы.

Продолжительность интервалов разгона-замедления:

t_пер= t₁= t₃= t₅= t₇= t₉= t₁₁= t₁₃ =t₁₅ = .

Путь кабины при разгоне-замедлении:

Путь кабины при перемещении на три этажа, пройденный на постоянной скорости:

Путь кабины при перемещении на один этаж, пройденный на постоянной скорости:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на три этажа:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на один этаж:

Время работы в цикле:

Время стоянки на этаже:

Моменты двигателя на интервалах разгона:

М₁=М_С(41)-|М_ДИН| = 24,1 –48=-23,9 Нм;

М_{5 =} М_С(12) + |М_ДИН| = -13,2 +48=34,8 Нм;

М₉ = М_C(23) + |М_ДИН| = 57,5 + 48=105,5 Нм;

М₁₃ = М_C(34) + |М_дин| = 17,5+48=65,5 Нм.

Моменты двигателя на интервалах замедления:

М₃ = М_C(41) + |М_ДИН| = 24,1 +48= 72,1 Нм;

М₇ = М_C(12) - |Мдин|=-13,2-48=-61,2 Нм;

M₁₁ = М_C(23)-|М_дин| = 57,5 – 48 = 9,5 Нм;

M₁₅ = М_С(34)-|М_ДИН| = 17,5-48=-30,5 Нм.

Моменты двигателя на интервалах движения с постоянной скоростью:

М₂ = М_C(41) = 24,1 Нм; М₆ = М_C(12) = -13,1 Нм;

М₁₀ = М_C(23) = 57,5 Нм; М₁₄ = М_C(34) = 17,5 Нм.

По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма и тахограмма двигателя (рис.5)

Ω

4.5 Проверка двигателя по нагреву

Для проверки выбранного двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента.

Используя нагрузочную диаграмму двигателя, определяем эквивалентный по нагреву момент за время работы в цикле.

,

где n – число интервалов нагрузочной диаграммы, на которых двигатель находится в работе (интервалы пауз не учитываются).

М_экв = 34,26 Нм.

Для механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме, продолжительность включения в рабочем цикле отличается от номинальной продолжительности включения двигателя. Поэтому для этих приводов необходимо выполнить приведение эквивалентного момента к номинальной продолжительности включения двигателя.

Проверка теплового состояния двигателя осуществляется сравнением приведенного эквивалентного момента с номинальным моментом двигателя. Двигатель проходит по нагреву, если выполняется неравенство:

М_экв(пр)≤М_N.

Если данное условие не выполняется, то необходим выбор другого двигателя большей номинальной мощности.

36,3 Нм < 43,14Нм.

Так как условие М_экв(пр)≤М_N выполняется, то выбранный двигатель проходит по нагреву.

Запас по нагреву:

∆ = %.

Запас более 5%.

Дата добавления: 2015-08-09