Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3
2.7 Проверка выбранного электродвигателя по условиям пуска, перегрузочной способности и на допустимое число включений в час
Проверка по условиям пуска:
(15)
где , - пусковой и минимальный при пуске момент электродвигателя,Нм; , - момент требуемый для вращения рабочей машины при скорости и , соответствующий минимальному моменту электродвигателя; , - время пуска электродвигателя под нагрузкой и допустимое время пуска,с.
(16)
где - допустимое превышение температуры обмотки, принимаем из таблицы 2.6 [1]; V - скорость роста температуры при пуске, /с; см. приложения 10, 11, 12 [1]; - относительное снижение напряжения в сети в период пуска,
(17)
(18)
(19)
где , , - кратность пускового, минимального и критического моментов электродвигателя; см. приложения 10, 11, 12 [1].
(20)
где - номинальная угловая скорость ротора электродвигателя, рад/с.
(21)
(рад/с)
(Нм)
(Нм)
(Нм)
(Нм)
(с)
Время пуска двигателя под нагрузкой приближенно оцениваем по формуле
(22)
где - приведенный к валу электродвигателя момент инерции электропривода, кг;
- средний (за время пуска) момент сопротивления рабочей машины по ее механической характеристике; , Нм.
(с)
Проверка электродвигателя на преодоление максимальной нагрузки:
(23)
где - относительное снижение напряжения в сети, ;
- максимальный момент нагрузки, .
(24)
(Нм)
Вывод: по проверяемым условиям двигатель выбран правильно.
2.8 Проверка выбранного электродвигателя на нагревание за цикл нагрузочной диаграммы
Расчет кривой нагрева и охлаждения проводим по формуле:
(25)
где - установившаяся температура, ;
- время, мин;
- постоянная времени нагревания, мин;
- начальная температура превышения, .
Установившаяся температура превышения определяется по уравнению:
(26)
где - потери мощности в электродвигателе при нагрузке на валу , Вт;
- номинальная теплоотдача электродвигателя, Вт/.
(27)
(28)
где x - коэффициент нагрузки;
- КПД электродвигателя в номинальном режиме.
(29)
(о.е.)
(кВт)
(30)
где - номинальные потери мощности в электродвигателе, Вт.
(31)
(кВт)
(Вт/)
()
Постоянная времени нагревания:
(32)
где С - теплоемкость электродвигателя, Дж/; ;
- масса электродвигателя, кг.
(Дж/)
(с)
В начале работы . Зависимость имеет вид:
(33)
Задаемся значениями t и вычисляем величину температуры электродвигателя и строим кривую нагрева:
17,055 мин
34,11 мин
51,165 мин
60 мин
При отключении , а остывание электродвигателя происходит по уравнению:
(34)
Расчет кривой охлаждения проводим аналогично нахождению кривой нагрева. Графические зависимости представлены в графической части (лист 3). Вывод: температура нагрева выбранного электродвигателя не превышает допустимую для данного класса изоляции.
2.9 Построение механической и электромеханической характеристик электродвигателя
Механическую характеристику асинхронного электродвигателя расчитывают по формуле Клосса:
(35)
где , - рассчитываемый и максимальный моменты, Нм; , - задаваемое значение скольжения и максимальное (критическое) скольжение (приложения 10, 11, 12 [1]), о.е; Е - коэффициент, .
Момент максимальный из формулы (21) равен Нм. Максимальное скольжение находим по формуле:
(36)
(о.е.)
Коэффициент Е находится в сложной зависимости от скольжения S. Высчитываем его значения в четырех характерных точках:
1) при имеем , а коэффициент ;
2) при имеем , а коэффициент Е = 0;
3) при имеем , а коэффициент ;
4) при имеем , а коэффициент .
Значения Е в этих точках находим по выражению (37), подставляя в его значения в характерных точках (1)…(4).
(37)
1)
2)
3)
4)
По полученным четырем точкам строим ломаную линию .
Далее задаемся значением скольжения S, находим Е по кривой , заносим в таблицу 3 и производим расчет.
Таблица 3 Результаты расчета механической характеристики
Расчетные величины
|
Значения расчетной величины S
|
|
|
Sн (0,05)
|
Sмах (0,11)
|
0,2
|
0,3
|
0,5
|
0,6
|
0,85
|
0,9
|
1
|
|
Е по графику
|
-0,73
|
0
|
1,3
|
2,8
|
5
|
5,6
|
6,8
|
19
|
35
|
|
(1+Е)
|
0,27
|
1
|
2,3
|
3,8
|
6
|
6,6
|
7,8
|
20
|
36
|
|
2Е
|
-1,46
|
0
|
2,6
|
5,6
|
10
|
11,2
|
13,6
|
38
|
70
|
|
S/Sмах
|
0,45
|
1
|
1,82
|
2,73
|
4,54
|
5,45
|
7,73
|
8,18
|
9,09
|
|
Sмах/S
|
2,2
|
1
|
0,55
|
0,37
|
0,22
|
0,18
|
0,13
|
0,12
|
0,11
|
|
S/Sмах+Sмах/S+2E
|
1,19
|
2
|
4,97
|
8,69
|
14,76
|
16,84
|
21,46
|
46,3
|
79,2
|
|
2Ммах(1+Е)
|
21,91
|
81,14
|
186,6
|
308,3
|
486,8
|
535,5
|
632,9
|
1622,8
|
2921,0
|
|
|
18,41
|
40,57
|
37,56
|
35,46
|
32,97
|
31,8
|
29,5
|
35,0
|
36,88
|
|
|
298,3
|
279,46
|
251,2
|
219,8
|
157
|
125,6
|
47,1
|
31,4
|
0
|
|
|
14,91
|
32,86
|
30,42
|
28,72
|
26,71
|
25,76
|
23,89
|
28,39
|
29,87
|
|
|
Электромеханическую характеристику асинхронного электродвигателя строим по четырем точкам: 1) при ; 2) при ; 3) при ; 4) при . Ток холостого хода (в относительных единицах) определяем по выражению:
(38)
Ток при максимальном (критическом) скольжении определяем по выражению (в относительных единицах):
(39)
Номинальный ток в о.е. равен 1. Пусковой в о.е. указывается в каталогах или справочниках, например 10, 11 и 12 [1]. Пересчет тока в именованные единицы производим по формулам:
(40)
(41)
(о.е.)
(А)
(А)
(А)
(А)
Графики механической и электромеханической характеристик представлены в графической части.
3. Выбор элементов кинематической схемы
3.1 Выбор элементов клиноременной передачи
Выбор элементов передачи производим в следующей последовательности.
1. Выбираем тип ремня - УА (2 ремня) и диаметр ведущего шкива 100 .
2. Определяем геометрические размеры передачи, согласовывая их со стандартами.
Диаметр большого шкива:
(43)
(мм)
Принимаем 112 мм.
Межосевое расстояние:
(44)
(мм)
(45)
(мм)
Принимаем 710 мм.
3. Уточненное межосевое расстояние:
(46)
(мм)
4. Определяем угол обхвата малого шкива:
(47)
5. Линейная скорость ремня
(48)
(м/с)
6. Допустимая полезная мощность, преодолеваемая одним клиновым ремнем:
(49)
где - коэффициенты из таблиц 3.1…3.4 [1].
(кВт)
7. Ширина шкива передачи В зависит от числа и типа ремней:
(50)
где b - ширина верхней части ремня, мм
N - число клиновых ремней.
(мм)
3.2 Выбор монтажного исполнения электродвигателя
Конструктивное исполнение электрических машин по способу монтажа регламентируется в Публикации МЭК 34-7 и СТ СЭВ 264-76. Согласно этим документам при применении прямой передачи используем электродвигатель с фланцевым креплением исполнения IM 3011 без лап, с подшипниковыми щитами и с фланцем на одном переднем подшипниковом щите. Фланец большого диаметра, доступный с обратной стороны, с крепящими отверстиями без резьбы, с одного конца вала, расположенного вертикально.
3.3 Составление чертежа "Кинематическая принципиальная схема электропривода"
Выбранная кинематическая и ее параметры изображаем на листе №3 графической части по правилам выполнения кинематических схем (ГОСТ 2.703-68). Условные графические изображения элементов кинематических схем и обозначения регламентируются ГОСТ 2.770-63.
На схеме показываем все элементы передачи (электродвигатель, шкивы, ремни), а также рабочий орган (колесо измельчителя с ножами). Элементы передачи нумеруем и указываем их тип, момент инерции или массу и размеры. Нумеруем валы и указываем из скорости вращения.
3.4 Составление расчетной приведенной схемы механической части электропривода
Расчетная схема механической части - это условная схема связи всех моментов инерции и движущихся поступательно масс с учетом жесткости элементов связи.
Составляем четырехмассовую расчетную схему и производим ее расчет:
Моменты инерции вращающихся частей:
(51)
где - коэффициент;
- масса шкива (или колеса измельчителя с ножами), кг;
- наружный радиус шкива (или колеса измельчителя с ножами), м.
(кг)
(кг)
(кг)
Масса шкива:
(52)
где - удельный вес стали, ;
d - диаметр шкива, м;
B - ширина шкива, м.
(кг)
(кг)
Масса колеса измельчителя с ножами:
(53)
(кг)
Составляем приведенную двухмассовую расчетную схему и производим ее расчет:
Моменты инерции на валу 1и 2:
(54)
(55)
(кг)
(кг)
Составляем приведенную одномассовую расчетную схему и производим ее расчет:
Моменты инерции второго вала приводим к первому:
(56)
(кг)
(57)
(кг)
Момент сопротивления приводим к валу электродвигателя:
(58)
(Нм)
4. Расчет переходных процессов в электроприводе
4.1 Определение электромеханической постоянной времени
Различают два значения электромеханической постоянной времени для асинхронных электродвигателей: 1) - на рабочем участке механической характеристики (момент от нуля до номинального); 2) - на пусковом участке электромеханической характеристики (момент от пускового до номинального). Их определяем по формулам:
(59)
(60)
(мин)
(мин)
Значение позволяет оценить время пуска без нагрузки электродвигателя до номинальной скорости: .
5. Разработка принципиальной электрической схемы управления электроприводом
5.1 Требования к управлению машиной и пути их реализации
В пункте 1.5 были предъявлены требования к управлению рабочей машиной, в данном пункте представим пути их реализации. Для обеспечения световой сигнализации применяем сигнальную лампу. Для обеспечения дистанционного ручного управления применяем электромагнитный пускатель и кнопочную станцию. Для усовершенствования технологического процесса - реле времени. Применяемые аппараты защиты и управления электродвигателя будут рассчитаны в последующих пунктах.
5.2 Описание разработанной схемы управления электроприводом
При включении автоматического выключателя QF подается напряжение к цепи управления и на силовые контакты магнитных пускателей. При нажатии кнопки SB1 замыкается цепь магнитного пускателя KM1. О наличии напряжения в ящике управления сигнализирует лампа HL1. После завершения приготовления кормосмеси реле времени включает электродвигатель выгрузного транспортера M2, о чем свидетельствует лампа HL2. Выключение установки производиться нажатием кнопки SB2. Автоматический выключатель, аппараты защиты защищают электродвигатель от перегрузки и токов короткого замыкания. Для защиты цепей от токов короткого замыкания в данной схеме предусматриваем предохранитель.
5.3 Выбор аппаратов защиты электрических цепей и аппарата защиты электродвигателя в аварийных состояниях по критерию эффективности
Выбор аппаратов защиты электрических цепей. Автоматический выключатель выбираем по номинальному напряжению, номинальному току автомата, номинальному току расцепителей. Номинальное напряжение автомата должно соответствовать номинальному напряжению сети, В:
Страницы: 1, 2, 3
|