Проводниковые материалы Электропроводность полупроводников

Цель работы: настоящее домашнее задание ставит своей целью систематизировать знания, полученные при изучении раздела «электропривод» курса электротехники, и привить навык по выбору мощности двигателя для конкретного электропривода.

Содержание работы:

1. По заданной производительности производственного механизма выберете тип и серию (марку) двигателя для электропривода.

2. Рассчитайте мощность и ток, потребляемые двигателем из сети, а также номинальный момент и пусковой ток двигателя.

3. Изобразите схему управления и защиты и опишите принцип работы.

Методические указания по выполнению работы

Понятие об электроприводе

Электроприводом называется электромеханическое устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии в механическую, и обеспечивающее электрическое управление механической энергией. Таким образом, электрический привод состоит из электрического двигателя , передаточного механизма и средств управления и автоматизации. Современный электрический привод позволяет осуществлять работу машины по заданной программе [1].

Правильный выбор мощности двигателя является одной из важнейших задач при разработке электропривода производственного механизма. Завышенная мощность двигателя увеличивает капитальные затраты и ухудшает технико-экономические показатели. При этом снижается КПД и ухудшается коэффициент мощности двигателей переменного тока. Заниженная мощность двигателя не обеспечивает заданного режима рабочей машины и может привести к выводу двигателя из строя.

 

Рис. 11. Нагрузочные диаграммы для длительного режима

Одним из основных факторов, определяющих выбор мощности двигателя, является мощность и характер нагрузки. Мощность двигателя выбирается в зависимости от характера нагрузки так, чтобы в процессе работы он не нагревался выше допустимой температуры и допускал кратковременную перегрузку. Различают следующие режимы работы электропривода:

1.Длительный режим. Продолжительность работы такова, что все части успевают нагреться до установленной температуры. При этом нагрузка может быть равномерной (постоянной) (рис. 11,а) или непрерывной (рис. 11,б).

2. Кратковременный режим. Режим считается кратковременным, если за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы успевает остыть до температуры окружающей среды.

3. Повторно-кратковременный режим. Режим работы называется повторно-кратковременным, если двигатель так часто включается и выключается, что за время работы не успевает нагреться до установившееся температуры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды.

На практике электродвигатели часто работают при нагрузке, которая меняется с течением времени. В этом случае режим работы двигателя удобно представить в виде перегрузочной диаграммы, показывающей, как меняется мощность, момент или ток двигателя во времени в процессе работы (рис. 11,б).

ВЫБОР ТИПА ДВИГАТЕЛЯ

Выбор типа двигателя зависит от ряда факторов: характера окружающей среды (влажная, активно-химическая, высокая или низкая температура и пр.); требований к конструктивному исполнению, охлаждению, креплению, управлению и регулированию; требуемых механических и регулировочных характеристик; напряжения и частоты электрической сети; требуемой частоты вращения и др.

Из многочисленных типов двигателей переменного и постоянного тока для привода той или иной производственной машины должен быть выбран двигатель, который наиболее полно удовлетворял бы технико-экономическим требованиям. Это значит, что необходимо выбрать двигатель наиболее простой по управлению, надежный при эксплуатации, имеющий наименьшую стоимость, вес и габаритные размеры, а также высокие энергетические показатели.

В сравнении со всеми существующими типами двигателей этим требованиям наиболее полно отвечают асинхронные двигатели с короткозамкнутным ротором. Двигатели обладают высокими техническими показателями (жесткая механическая характеристика; cosφ = 0,6÷0,92; η = 0,6÷0,94; Мпуск/Мном = 0,9÷2,2; Iпуск/Iном = 4÷7,5). Технические условия, определяющие требования к асинхронным двигателям, сформулированы в ГОСТ 19523-81. По этой причине асинхронные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях народного хозяйства для привода различного рода механизмов и машин, не требующих регулирования частоты вращения в процессе работы.

Для нерегулируемых электроприводов средней и большой мощности, работающих в продолжительном режиме с редкими пусками (преобразовательные установки, компрессоры, мощные насосы, воздуходувки и т. д.), следует использовать синхронные двигатели. Они отличаются более высоким КПД, допускают регулирование коэффициента мощности, что имеет большое практическое значение там, где необходимо компенсировать реактивную мощность. Применение синхронных машин малой мощности экономически менее выгодно, т. к. капитальные затраты не окупаются эксплуатационными преимуществами.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Рассчитайте мощность двигателя. Расчетная мощность для электродвигателя, используемого для привода насоса, работающего с постоянной производительностью, определяется по формуле:

где Q – производительность насоса, м3/с (определяется из справочника-каталога);

Н – расчетая высота подачи (напор), м (определяется заданием к домашней работе);

ϒ – удельный вес жидкости, Н/м3, (ϒ = gρ, g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; ρ – плотность жидкости, кг/м3);

ηнас. – КПД насоса (определяется из справочника-каталога);

ηпер. – КПД передач (клиноременной – 0,97÷0,98).

Расчетная мощность для электродвигателя, используемого привода вентилятора, работающего с постоянной производительностью, определяется по формуле:

где Q – производительность вентилятора, м3/с (определяется заданием к домашней работе);

Н – давление, Н/м (определяется из справочника-каталога);

ηнас. – КПД вентилятора (определяется из справочника-каталога);

ηпер. – КПД передач (клиноременной – 0,97÷0,98).

По расчетной мощности и частоте вращения двигателя (определяется из рабочего задания) выберете тип и марку двигателя.

Если температура окружающей среды не отличается от принятой ГОСТом, то выбор двигателя для продолжительного (длительного) режима с постоянной нагрузкой сводится к выбору его по каталогу. При этом должно удовлетворяться условие:

Рном ≥ Ррас,

Рном. – номинальная мощность на валу двигателя (по каталогу);

Ррас. – расчетная мощность электродвигателя.

Выбор типа двигателя производится согласно соображениям, приведенным выше (см. выбор типа двигателя).

По паспортным данным рассчитайте мощность, потребляемую двигателем из сети.

,

где P1 – мощность двигателя, потребляемая из сети;

P2 – мощность на валу двигателя (Pном);

η – КПД двигателя.

По расчетному значению потребляемой мощности и паспортным данным вычислите силу потребляемого тока.

4. По паспортным данным кратности пускового тока определите пусковой ток. Например: , тогда

5. По паспортным данным номинальной мощности и частоты вращения найдите номинальный момент двигателя.

.

6. Начертите соединение обмоток статора (при номинальном напряжении 380 В схема соединения обмоток статора – звезда, при номинальном напряжении 220 В схема соединения обмоток статора – треугольник).

7. Начертите схему управления и защиты двигателя и опишите ее работу.


Магнитные цепи