Расчет электропривода вентиляционной установки

 

     Потребная мощность вентилятора: 
 
 

                                                                                 (14)

     

     

     

     где К_З — коэффициент запаса; К_З= 1,2; η_в — коэффициент полезного действия вентилятора; η_в = 0,58; η_п—коэффициент полезного действия передачи; η_п = 1.

     Выбор электрического двигателя. Опыт эксплуатации вентиляционных установок животноводческих помещений показывает, что приводы приточных вентиляторов в основном работают в длительном режиме.

     В связи с этим выбирают электрический двигатель, исходя из следующих условий:

     1.  Климатическое исполнение и категория  размещения СУ2.

     2.  Способ защиты от воздействия  окружающей среды IP54.

     3.  Конструктивное исполнение и  способ монтажа IM1081.

     4.  По модификации (двигатель сельскохозяйственного исполнения со встроенной температурной защитой).

     5. По частоте вращения:

     n_нд>n_в; 1395 > 1 330 мин^-1.

     6. По роду тока и напряжения (переменного  тока ~I, U_H = 380/220 В).

     7. По мощности:

     По  литературе [элтехсправочник] выбираем электродвигатель

     Выбирают  двигатель АИР80А4БСУ2;³

P, кВт	n, об/мин	Iн, A	nн, %	Cos	Mп	М*К	КI	J кг-м2	m кг
0,75	1395	2.3	75	0.81	2,2	2,2	5.5	3.2-10"3	13,8

 
     

     

Максимальные  потери в приводе вентилятора: 

                                                                                      (15)

                                            

     

                                                

                                             

     где М_н— номинальный момент двигателя, Н·м; ω_ои ω_н—угловая синхронная н номинальная скорости вращения приводного двигателя; ω₀ = 157 рад/с; ω_н = 146,5 рад/с.

                                                                             (16)

     

     Относительные максимальные потери:

                                                                                (17)

     

 

     Потери  при номинальной скорости вращения:

                                                                (18)

     

 
 
 
 
 
 
 

4 Проверка электродвигателя по пусковому моменту 

1) По  пусковому моменту:

   М_{пуск.дв.} ≥ (1,2...1,3) М_тр.р.м.

     или  

                                                 (19)

где - коэффициент, учитывающий снижение напряжения (до 30%) на зажимах  пускаемого двигателя; М_{пуск.дв} = μ_пуск М_ном - пусковой момент двигателя; при этом μ_пуск = М_{пуск.дв}/М_ном - кратность пускового момента ( берется из каталога); М_ном = Р_ном/w_ном - номинальный момент двигателя;  Р_ном - номинальная мощность двигателя в Ваттах (каталог); w_ном - номинальная частота вращения электродвигателя (каталог), если в каталоге вместо w_ном приводится синхронная w_о, то  номинальную частоту вращения, рад/с, определяют как:

                                          w_ном = w_о · (1 - S_ном),                         (20)

здесь S_ном - номинальное скольжение (каталог), обычно оно изменяется в пределах 0,06...0,07. При этом связь между синхронной скоростью вращения, об/мин, и синхронной частотой вращения, рад/с имеет вид: w_о = 0,105 n_о ;

      М_тр.р.м. - момент трогания рабочей машины (берется из нагрузочной диаграммы рабочей машины для нулевого значения ее скорости). 

6,25 Н·м>0,6 Н·м

Следовательно, условие выполняется. 
 

       

         

                          

         5 Построение характеристик рабочей машины

       1) Механическая характеристика машины представляет собой зависимость между моментом сопротивления, т. е. Mс=f(w).

       Механическая характеристика механизмов в общем случае описывается уравнением:                                   (24)

       где   Мтр — момент трогания механизма;

       Мсн — момент сопротивлении при номинальной угловой скорости;

       х — показатель степени.

       Для вентиляторов показатель степени х =2.

       Момент  трогания насосов, вентиляторов и дробилки ориентировочно можно принять Мтр= (0,2—0,3) Мсн. Номинальный момент сопротивления Мсн определяется, исходя из анализа усилий, возникающих в механизме при его работе.

       Номинальный момент сопротивлений дробилки, вентиляторов, насосов определяется из выражения:

                                                                                           (25)

              где Рн—номинальная мощность машины, Вт;

                   ω_Н—номинальная угловая скорость вала двигателя, рад/с.

       

       Мтр= 0,2*2,5=5Нм

       

         

         
 
 

       Таблица 1 – расчет механической характеристики

W	0	50	100	150	200	250	296,1	350
Мс	0,5	0,56	0,73	1,01	1,41	1,92	2,5	3,29

       

       Рисунок 3 – Механическая характеристика вентилятора.

       2) Нагрузочная характеристика или нагрузочная диаграмма рабочей машины представляет зависимость усилий или моментов сопротивлений от времени или пути, т. е. Fc, Mc=f(t, а). При постоянной скорости зависимость Fc, Мс =f(t) равноценна зависимости Fc, Mc=f(a). Поэтому для машин, предусмотренных заданиями, нагрузочные диаграммы строятся как зависимости приведенного к валу двигателя момента сопротивлений от времени. Характер нагрузочной диаграммы машины в значительной степени зависит от ее технологической и кинематической характеристик. Необходимо тщательно проанализировать эти характеристики и установить величины и длительность действия тех или иных моментов или усилий сопротивлений.

       Для вентиляторной характеристики характерный  спокойный пуск и постоянный момент сопротивления, равный рассчитанному  выше. Нагрузочная характеристика представлена на рисунке 4.

       

       

       Рисунок 4 – Нагрузочная характеристика вентилятора

       3) Инерционная характеристика машины представляет собой данные о величине момента инерции машины и законов его изменения от различных факторов.

       Величина  момента инерции машин определяется массами движущихся деталей и грузов и радиусами инерции. Приведенный к валу двигателя момент инерции зависит также or кинематической характеристики системы двигатель — машина.

       Величину  приведенного к валу двигателя момента  инерции машины необходимо определить как для холостого хода, так и для работы под нагрузкой.

       Приведенный к валу электродвигателя момент инерции  машины определяется, исходя из равенства запасов кинетической энергии до приведения и после приведения.

                                                                 (26)

       где Jдв - момент инерции двигателя, кг/м²;

            Jрм - момент инерции рабочей машины, кг/м²    

       Jрм = 8* Jдв=8*0,0008=0,0064кг/м²

       J=0,0064+0,0008=0,0072 кг/м² 
 
 
 

6.Построение  нагрузочной диаграммы электропивода.

   Определение времени пуска  проводится следующим порядке

   1.По  пяти точкам строится механическая  характеристика АД. (рис 5)

   2.На  этом графике строится приведенный  момент сопротивления рабочей  машины  (справочная величина). Н*м.

   3.Находим  динамический момент  графическим способом.

   4.Находим  масштаб по моменту инерции  по формуле:

               

,                                                     (15)         

   где - приведенный момент инерции, ;

         - отрезок соответствующий

   Заменим график  прямоугольником (ломаной линией). Стороны прямоугольников параллельные оси абсцисс знают значения . Стороны параллельные оси ординат показывают значение приращения скорости .

   5.Из  точки А проведём окружность  радиусом  , делаем насечку на оси ординат в точке 1 соединяем точку О с горизонталью 1 линией параллельной линии [А-1], получаем на горизонтали 1 точку 1̀. Остальные построения производятся аналогично.

   6.Определяем  масштаб по оси вращения, для  чего применим основное уравнение  движения электропривода.

                                              

,                                   (16)

                                                

,                                                  (17) 
 
 

       

         
 
 

,                                                          (18)

   где - масштаб к моменту инерции, ;