Тема: «Выбор электродвигателя приводного механизма».

Цель: Сформировать умение выбирать тип электродвигателя для электропривода конкретного вида электрического и электромеханического оборудования.

По окончании выполнения практической работы студент должен

знать:

- классификацию электрических двигателей;

- назначение и область применения, режимы работы основных видов электрического и электромеханического оборудования;

- способы регулирования электропривода;

 

уметь:

- выбирать электрический двигатель для конкретного электропривода.

 

Основные теоретические положения:

 

Общие требования, которые предъявляются к электроприводам всех механизмов:

1) обеспечение заданного технологического процесса и требуемой производительности, надежности работы установки;

2) организация простого управления;

3) улучшение экономических показателей – снижение стоимости, уменьшение массогабаритных показателей, снижение потребления электроэнергии;

4) выполнение экологических требований – снижение уровня шума, ограничение вредного влияния электропривода на питающую сеть, уменьшение действия помех для работы других электропотребителей;

5) обеспечение конструктивного исполнения электрооборудования по способу монтажа, по способу защиты от воздействия климатических факторов и состояния окружающей среды и др.

Чтобы выполнить перечисленные требования, необходимо последовательно решить следующие вопросы:

1) изучить особенности работы исполнительного механизма, построить нагрузочную диаграмму движения его рабочего органа;

2) выбрать тип электропривода – регулируемый или нерегулируемый, редукторный или безредукторный и т. д.;

3) выбрать род тока и тип приводного электродвигателя;

4) произвести расчет мощности и выбрать электродвигатель;

5) построить нагрузочную диаграмму электропривода и проверить выбранный электродвигатель на нагрев, перегрузочную способность и по условиям пуска;

6) разработать систему управления электропривода и выбрать недостающие элементы силового, информационного и управляющего каналов;

7) разработать схемы электропривода и разместить электрооборудование на технологической установке.

Мощность электродвигателя выбирается, исходя из необходимости выполнения заданной работы электропривода, при соблюдении нормального теплового режима и допустимой перегрузочной способности двигателя.

При завышенной мощности:

1) возрастают габариты двигателя и стоимость электропривода;

2) ухудшаются технико-экономические показатели привода – коэффициент мощности и КПД.

При заниженной мощности:

1) перегрев обмоток двигателя, что способствует преждевременному выходу из строя двигателя;

2) нарушение заданного цикла работы и снижение производительности.

Значение номинального момента двигателя, при котором он может работать длительное время, определяется условиями допустимого нагревания, что в свою очередь, определяется нагревостойкостью применяемых изоляционных материалов.

Ниже приведены шесть классов нагревостойкости изоляции двигателей:

1) А<105⁰С – пропитанные электроизоляционной жидкостью волокнистые материалы (хлопок, бумага, шелк);

2) Е<120⁰С – синтетические органические пленки;

3) В<130⁰С – асбест, слюда, стекловолокно, пропитанные органическими веществами;

4) F<155⁰С – асбест, слюда, стекловолокно, пропитанные синтетическими веществами;

5) Н<180⁰С – асбест, слюда, стекловолокно, пропитанные кремнеорганическими веществами;

6) С>180⁰С – слюда, керамика, стекло без пропитки или пропитанные неорганическими веществами.

По характеру нагрузки рассматривают три классических режима работы:

1. Длительный режим S1 при неизменной нагрузке характеризуется тем, что превышение температуры двигателя успевает достигнуть установившегося значения. Время работы в таком режиме t>>10 мин – от нескольких часов до нескольких суток.

2. Кратковременный режим S2 характеризуется тем, что двигатель работает ограниченное время tк, в течение которого температура не успевает достигнуть τуст. После этого двигатель отключается на время паузы, в течение которой он не успевает охладиться до температуры окружающей среды.

3. Повторно-кратковременный режим S3 характеризуется чередующимися периодами нагрузки и пауз. Этот режим характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ).

Кроме основных трех режимов существуют пять дополнительных.

Режимы S4, S5 являются разновидностью режима S3 и характеризуется частыми пусками и торможениями, влияющими на нагрев двигателя. В режиме S5 торможение производится самим двигателем, а в S4 с помощью механического тормоза или трения.

Режимы S6-S8 называются перемежающимися режимами, в этих режимах не происходит отключения двигателя от сети, а происходит изменение параметров.

S6 – режим, в котором периоды неизменной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами холостого хода работающего двигателя.

S7 – режим, цикл работы которого состоит из рабочего участка с неизменной нагрузкой и реверса.

S8 – режим, характеризующийся работой на двух и большем числе уровней скорости за цикл.

Если график статического момента неизвестен, то используют эмпирические формулы:

Для насоса:

 

 

где V – производительность насоса, м³/с;

γ – плотность жидкости, Н/м³;

Н – расчетная высота подачи;

η_нас – КПД насоса;

η_пер – КПД передачи.

Для вентилятора:

 

 

Для механизмов передвижения:

 

 

Область применения электрических двигателей в электроприводах приведена в таблице 14.

 

Порядок выполнения работы:

1. Выполнить задание практической работы.

2. Составить отчет.

3. Ответить на контрольные вопросы.

Ход работы:

Изучить теоретические сведения по практической работе.

Изучить рекомендации, приведенные в таблице 15.

Выбрать электродвигатель для электропривода оборудования, указанного в таблице 14. Номер варианта определяется по списку в журнале.

 

 

Задание.

 

Таблица 14 – Задание для практической работы №4

 

Вариант	Вид электрического оборудования
1,9,17,25	Промышленный центробежный вентилятор
2,10,18,26	Ленточный конвейер
3,11,19,27	Промышленный компрессор
4,12,20,28	Мостовой кран
5,13,21,29	Промышленный центробежный насос
6,14,22,30	Грузовой лифт
7,15,23,31	Токарный станок
8,16,24,32	Улгеразмольная мельница

 

Таблица 15 – Данные о применении электрических двигателей в электроприводах

 

Область применения	Тип двигателя	Регулирование электропривода
Центробежные насосы, вентиляторы, мукомольные мельницы, агрегатные станки, транспотрные устройства	Трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором; синхронный	Не регулируется
Поршневые насосы и компрессоры, шаровые мельницы, дробильные барабаны	Трехфазный асинхронный с короткозамкнутым и фазным роторами	Не регулируется
Ковочные машины, молоты, прессы, прокатные станы	Трехфазные асинхронные	Не регулируется
Прядильные машины, центрифуги, роликовые транспортеры	Трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором	Плавное
Металлорежущие станки, прессы	Трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором	Ступенчатое
Краны, дымососы, насосы (требующие регулирования)	Трехфазный асинхронный с фазным ротором	Плавное
Металлорежущие станки, прокатные станы	Постоянного тока с независимым возбуждением	Плавное
Электрическая тяга, краны	Постоянного тока с последовательным возбуждением	Плавное

 

Контрольные вопросы:

1. В каких видах промышленного оборудования применяются тихоходные, а в каких быстроходные электродвигатели?

2. В каких случаях целесообразно применять синхронные электродвигатели в электроприводах?

3. Какими преимуществами и недостатками обладают асинхронные электродвигатели с фазным ротором? Где они применяются?

4. Какими способами можно влиять на скорость вращения того или иного вида электродвигателя?

 

Практическая работа №5