Расчёт мощности и выбор двигателей главного движения и приводов подач

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчёт мощности и выбор двигателей главного движения и приводов подач

Основным требованием при выборе электродвигателя является его соответствие условиям технологического процесса рабочей машины. Задача выбора состоит в поиске такого двигателя, который обеспечивает заданный технологический цикл рабочей машины, соответствует условиям окружающей среды и компоновки с рабочей машиной и при этом имеет нормативный (допустимый) нагрев.

Выбор двигателя недостаточной мощности может привести к нарушению заданного цикла, снижению производительности рабочей машины. При этом будут иметь место также его повышенный нагрев, ускоренное старение изоляции и преждевременный выход двигателя из строя, что вызовет останов рабочей машины.

Недопустимым является также использование двигателей завышенной мощности, так как при этом не только повышается первоначальная стоимость ЭП, но и увеличиваются потери энергии за счет снижения КПД двигателя, а для асинхронного и вентильного ЭП, кроме того, снижается коэффициент мощности. Таким образом, обоснованный выбор электродвигателя является весьма важной задачей, во многом определяющим технико-экономические показатели работы комплекса «ЭП - рабочая машина».

Выбор электродвигателя производится обычно в такой последовательности: расчет мощности и предварительный выбор двигателя; проверка выбранного двигателя по условиям пуска, перегрузки и нагреву. Если выбранный двигатель удовлетворяет условиям проверки, то на этом выбор двигателя заканчивается. Если же двигатель не удовлетворяет условиям проверки, то выбирается другой двигатель (как правило, большей мощности) и проверка повторяется.

При выборе электродвигателя должно проверяться также его соответствие условиям пуска рабочей машины и возможных перегрузок.

Выбор серийных электродвигателей производится с учетом следующих показателей. электродвигатель асинхронный мощность привод

1.Род тока. Двигатель должен иметь род и величину напряжения, соответствующие сетям переменного или постоянного тока данного предприятия.

2. Значение скорости. Выбор номинальной скорости двигателя при уже имеющемся (выбранном) редукторе производится по заданной скорости исполнительного органа рабочей машины и передаточному числу редуктора. Для вновь проектируемого электропривода выбор номинальной скорости двигателя и передаточного числа редуктора (механической передачи) должен производиться путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов. Особое внимание такому выбору следует уделить для электроприводов, работающих с частыми пусками, реверсами и остановами, так как правильный выбор номинальной скорости двигателя и передаточного числа редуктора позволяет во многих случаях повысить технико-экономические показатели работы электропривода и рабочей машины.

3. Конструктивное исполнение. Конструкция выбираемого двигателя должна соответствовать условиям его компоновки с исполнительным органом. Выпускаемые двигатели имеют разнообразное конструктивное исполнение по расположению валов и способам крепления на рабочей машине.

4. Способ вентиляции и защиты от действия окружающей среды. От правильного выбора двигателя для работы в определенных условиях окружающей среды зависят его долговечность, надежность и безопасность обслуживания. По способам защиты от действия окружающей среды различают открытые, защищенные и герметичные двигатели. Для работы в особых условиях окружающей среды--тропический климат, химически активные среды, повышенная влажность, взрывоопасная среда и т. д -- выпускаются специализированные двигатели.

По способу вентиляции различают двигатели с естественной вентиляцией, самовентиляцией и независимой (принудительной) вентиляцией.

Выбор электродвигателя в математическом отношении представляет собой задачу синтеза, в результате решения которой должен быть найден такой двигатель, который обеспечивает заданный технологический цикл рабочей машины, соответствует условиям окружающей среды и компоновки с рабочей машиной и при этом будет иметь нормативный нагрев.

Выбор электродвигателя производится обычно в следующей последовательности:

1) расчет мощности и предварительный выбор двигателя;

2) проверка выбранного двигателя по условиям пуска и перегрузки;

3) проверка выбранного двигателя по нагреву.

Если выбранный в п. I двигатель удовлетворяет условиям проверки по п. 2 и З, то на этом выбор двигателя заканчивается. Если же выбранный двигатель не удовлетворяет условиям п. 2 или 3, то выбирается другой двигатель (как правило, большей мощности) и проверка повторяется.

Следует отметить, что проверка двигателя по нагреву выполняется не только при выборе вновь проектируемого электропривода, но и для работающих двигателей для определения их загрузки и теплового режима.

Выбор двигателя по мощности для регулируемого но скорости электропривода имеет ту особенность, что в этом случае имеет место изменение нагрузки двигателя. В то же время для полного использования двигателя его мощность должна быть выбрана так, чтобы нагрузка при работе на любой скорости не превосходила допустимой по условиям нагрева. Достигается это выбором соответствующего способа регулирования скорости, при котором соблюдается данное условие. Рассмотрим решение этой задачи на основе конкретных примеров.

Напомним, что рассмотренные ранее способы регулирования скорости по условию допустимой нагрузки делятся на две основные группы. К первой из них, относятся способы, при использовании которых допустимой нагрузкой при всех скоростях является постоянный момент, равный номинальному (например, регулирование с помощью резисторов в роторе АД и якоре ДПТ, изменением напряжения на якоре ДПТ и статоре СД, в некоторых каскадных схемах). В силу этого их называют способами регулирования скорости при постоянном моменте.

Вторую группу составляют способы, при которых максимально допустимой является нагрузка постоянной мощностью, равной номинальной при всех скоростях, или, как говорят, способы регулирования при постоянной мощности. К таким способам относятся регулирование скорости уменьшением (ослаблением) магнитного потока ДПТ и с помощью некоторых каскадных схем и схем изменения числа полюсов АД.

Произведём расчёт привода главного движения, имеющего асинхронный двигатель.

Частота вращения магнитного поля статора n1 зависит от числа пар полюсов обмотки статора p и частоты переменного тока f.

Поэтому ряд возможных синхронных частот вращения магнитного поля статора при частоте 50Гц может быть: 3000; 1500; 1000; 750; 600 и т.д. При частоте вращения ротора n2 = =950 из этого ряда выбираем ближайшую к ней частоту вращения поля n1 = 1000. В документации на станок указан максимальный момент на валу, равный в данном случае Мmax = =145Н·м.

Определим номинальный момент на валу двигателя:

где Kмс = 2,2.

Определим номинальную (потребляемую) мощность на валу двигателя из формулы:

По заданной потребляемой мощности на валу двигателя определим расчётную мощность электродвигателя:

где - КПД передачи. КПД передачи берётся из таблицы и для зубчато-конической или зубчато-цилиндрической равна 0,88…0,92.

Выбираем электродвигатель 4А132М4У3 с номинальной мощностью 7,5кВт и частотой вращения ротора 1450 , расшифруем его условное обозначение. Это двигатель четвёртой серии, асинхронный, корпус полностью чугунный, высота оси вращения 132мм; размеры корпуса по длине М (промежуточный), четырёх полюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.

Расчет привода подач. Mc=const при всех скоростях. При таком характере нагрузки во всем диапазоне изменения скорости от минимальной щmin до максимальной щmax момент нагрузки постоянен (Mc=const), а мощность нагрузки Рс=Мсщ возрастает при увеличении скорости по линейному закону. Оценим мощность выбираемого электродвигателя, ориентируясь на требуемые моменты на валу и скорости вращения. Двигатель должен обеспечивать момент равный 23Нм, и частоту вращения n=700мин?З

Регулирование скорости при постоянном моменте. Этот способ обеспечивает регулирование скорости вниз от номинальной. Поэтому номинальная скорость двигателя соответствует максимальной в заданном диапазоне, т. е. щном.д=щmaxс. Номинальный момент двигателя должен быть принят равным моменту нагрузки, т.е Мном=Мс и номинальная мощность выбираемого двигателя должна быть равна

Произведем расчет номинальной мощности двигателя привода подач:

Р=23Нм*750мин?З /9,55=3613Вт=1,8кВт.

Как видно номинальная мощность двигателя равна максимально возможной мощности станка и при этом на всех скоростях двигатель загружен полностью и работает в нормальном тепловом режиме. Очевидно, что выбранный для данного характера нагрузки способ регулирования скорости при постоянном моменте является рациональным, оправданным.

По параметрам для данного станка подходит двигатель 4МТА.

По характеристикам двигателя, можно произвести проверку двигателя по нагреву. Двигатель обеспечивает момент 23Нм, при частоте вращения 700мин?З (механическая характеристика), и способен длительное время работать в установившемся температурном режиме, не превышая допустимой температуры.

Для проверки двигателя по перегрузочной способности сопоставляется максимально допустимый момент двигателя с максимальным моментом сопротивления станка. Мmax>Мс

Данное условие выполняется, следовательно, двигатель обеспечит ускорение на участке разгона.

Размещено на Allbest.ru