Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

АНАЛИЗ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСА ПОДАЧИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ

Читайте также:
  1. D. обобщение, сравнение анализ ,синтез
  2. I) Однофакторный дисперсионный анализ .
  3. I)Однофакторный дисперсионный анализ (выполняется с применением программы «Однофакторный дисперсионный анализ» надстройки «Анализ данных» пакета Microsoft Excel).
  4. Ii) Двухфакторный дисперсионный анализ
  5. II. Анализ деятельности педагога
  6. II. Анализ программ по чтению и литературной подготовке учащихся начальной школы и УМК к ним. Познакомьтесь с требованиями ФГОС.
  7. II. Анализ результатов учебной деятельности.
  8. II.1. Прямые иммуноанализы
  9. II.2. Непрямые иммуноанализы
  10. III. Анализ работы с мотивированными учащимися


Приведение в движение исполнительных механизмов и управ­ление их движением для выполнения технологических операций являются основной задачей автоматизированного электроприво­да. Поэтому специалист по автоматизированному электроприводу должен знать общие особенности механической части элект­ромеханических систем, важнейшие их элементы, связи и пара­метры, а также математические методы описания и анализа. Он должен уметь на основе известной кинематики механизма, его технических данных и сведений о технологическом процессе со­ставлять расчетные схемы и рассчитывать параметры механичес­кой части электропривода, описывать движение электропривода дифференциальными уравнениями, рассчитывать частотные ха­рактеристики и механические переходные процессы на основе методов механики и теории управления.

Механическая часть электромеханической системы включает в себя все связанные движущиеся массы: дви­гателя, передаточного устройства и исполнительного механизма машины. К ротору двигателя при скорости ω приложен электро­магнитный момент М, под действием которого механическая часть приводится в движение и на рабочем органе машины со­вершается предусмотренная технологией механическая работа. Непосредственное представление о движущих массах установки и жесткостей механических связей между ними дает кинематическая схема электропривода, приведенная на рисунке 5.1.

Массы элементов и жесткости элементарных связей в кинема­тической цепи привода различны. Определяющее влияние на движение системы оказывают наибольшие массы и наименьшие жесткости связей. Поэтому одной из первых задач проектирова­ния и исследования электроприводов является составление упро­щенных расчетных схем механической части, учитывающих воз­можность пренебрежения упругостью достаточно жестких меха­нических связей и приближенного учета влияния малых движу­щихся масс. При этом следует учитывать, что в связи с наличи­ем

 

Рисунок 5.1- Кинематическая схема

 


передач различные элементы системы движутся с разными скоростями, поэтому непосредственно сопоставлять их моменты инерции Ji, массы mj, жесткости связей сi, и сj, деформации ∆φi, и ∆Sj, перемещения φi, и Sj и т.п. невозможно. Как следствие, для составления расчетных схем механической части электропривода необходимо приведение всех параметров элементов кинематиче­ской цепи к одной расчетной скорости. Обычно наибольшее удобство представляет приведение их к скорости двигателя, поэ­тому оно используется во всем последующем изложении. Одна­ко следует иметь в виду возможность приведения к скорости лю­бого элемента. В частности, при решении ряда задач оказывает­ся полезным приведение к скорости механизма, особенно при поступательном движении его органа.

Условием соответствия приведенной расчетной схемы реаль­ной механической системе является выполнение закона сохране­ния энергии. При приведении необходимо обеспечить сохране­ние запаса кинетической и потенциальной энергии системы, а также элементарной работы всех действующих в системе сил и моментов на возможных перемещениях. Соответственно при приведении момента инерции элемента системы, движущегося вращательно со скоростью ωi или массы, поступательно движу­щейся со скоростью υ j к расчетной скорости ω1, должны выпол­няться условия

(5.1)

(5.2)

 

Откуда получаем формулы приведения

(5.3)

(5.4)

где i1i1i — передаточное число от вала приведения до i -го вала;

ρ1j = υj1 — радиус приведения к валу со скоростью ω1.

При приведении вращательных φi и поступательных Sj переме­щений необходимо учитывать, что передаточное число и радиус приведения определяются соотношением скоростей. Исходя из этого, в общем случае перемещения в системе связаны так:

(5.5)

(5.6)

При линейных кинематических связях i1i= const и ρ1j= const. В этом случае формулы приведения перемещений имеют вид:

φпрiii1i; ( 5.7)

φпрj=Sj1j. (5.8)

При приведении жесткостей механических связей должно вы­полняться условие равенства запаса потенциальной энергии де­формации упругих элементов. Соответственно:

(5.9)

(5.10)

Откуда получим формулы приведения:

 

(5.11)

(5.12)

Приведение моментов и сил нагрузки элементов кинематиче­ской цепи должно осуществляться на основании условия равен­ства элементарной работы на возможных перемещениях:

Mпрiδφпрi=Miδφi; (5.13)

Mпрjδφпрj=FjδSj. (5.14)

Следовательно,

(5.15)

(5.16)

При проектировании и исследовании электроприводов момен­ты инерции, массы, жесткости связей реальных элементов обы­чно бывают известны, а действующие в системе силы либо зада­ны, либо рассчитываются по исходным данным механизма и ус­ловиям его технологии. После приведения их значений к расчет­ной скорости представляется возможным, сопоставив приведен­ные значения моментов инерции и жесткостей, осуществить вы­бор главных масс и главных упругих связей и на этой основе со­ставить приближенную расчетную схему механической части. Для большей наглядности сопоставления по результатам приве­дения можно построить исходную приведенную расчетную схе­му, представив в ней массы в виде прямоугольников, площадь которых пропорциональна приведенным моментам инерции, а жесткости связей между ними в виде соединений, длина которых обратно пропорциональна жесткости (прямо пропорциональна податливости связей).

В дипломном проекте вал насоса соединяется с валом двигателя через муфту, то есть следует в расчетах принять передаточное число i=1.

 

Рисунок 5.2- Кинематическая схема электропривода насоса

 

Учитывая то что вал двигателя с валом насоса соединен посредством муфты то упругие связи отсутствуют, следовательно данную механическую связь можно считать абсолютно жесткой, то есть принять С12= ∞. По формуле приведения (5.3) реальную кинематическую схему можно привести к одномассовой что позволяет упростить динамику системы, описывая ее следующим уравнением:

М - Мс= JS* dw/dt, (5.17)

где M - электромагнитный момент двигателя; Mc – момент статической нагрузки, состоящий из механических потерь двигателя и момента нагрузки рабочего колеса насоса.

Рисунок 5.3- Одно массовая кинематическая схема электропривода

В нашем случае приве­денный момент инерции электропривода будет рассчитываться по следующей формуле:

(5.18)

где JД и Jнасоса - момент инерции ротора двигателя и момент инерции рабочего колеса насоса.

Для центробежного насоса момент на валу самого насоса существенно зависит от скорости, и представляет собой так называемую вентиляторную нагрузку. Статический момент насоса будет увеличиваться с увеличением скорости вращения вала насоса.

Рассчитаем статический момент центробежного насоса и построим его механическую характеристику ω=f(M). Для определения номинального момента насоса воспользуемся следующей формулой:
Мн.ном = Р н.ном / wном (Н*м) (5.19)

где расчетная мощность насоса;

номинальная скорость насоса.( =155,43 рад/с)

Мн.ном=166000/155,43=1286, (Н*м)

Также мы можем определить номинальный момент двигателя по следующей формуле:

Мдв.номномном, (5.20)

где - номинальная мощность двигателя (Вт);

- номинальная скорость двигателя (рад/с).

Мдв.ном=160000/155,43=1029,(Н*м)

Определим статический момент центробежного насоса:

Мс=(ΔМн+(Мн.ном-ΔМн) (ω2ном)2,(Н*м) (5.21)

где – момент механических потерь насоса (возьмем как 2 % от номинального момента насоса).

Подставив значение в формулу 7.26 получим уравнение

- номинальная скорость насоса.

 

Исходя из данного уравнения построим механическую характеристику насоса ω=f(Mc):

Рисунок 5.4- Механическая характеристика центробежного насоса

Под механической характеристикой двигателя принято понимать зависимость скорости вращения ротора в функции от электромагнитного момента ω=f(M). Эту характеристику (рис. 5.4) можно получить, используя зависимость M=f(S) и пересчитав скорость вращения ротора при разных значениях скольжения.

 

Рисунок 5.4 -Механическая характеристика двигателя

Так как > , (5.22)

Отсюда = ω0 (1−S); (5.23)

ω0 - частота вращения магнитного поля; (5.24)

Участок 1-3 соответствует устойчивой работе, участок 3-4 – неустойчивой работе. Точка 1 соответствует идеальному холостому ходу двигателя, когда w =w0. Точка 2 соответствует номинальному режиму работы двигателя, ее координаты Mн и wн. Точка 3 соответствует критическому моменту Mкр и критической частоте вращения nкр. Точка 4 соответствует пусковому моменту двигателя Mпуск. Механическую характеристику можно рассчитать и построить по паспортным данным.


Точка 1:

w0=(2pf)/p, (5.25)

где: p – число пар полюсов машины;

f – частота сети.

w0 = = 157 рад/с;

Точка 2 с координатами wн и Mн. Номинальная частота вращения nн задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:

Mн ; (5.26)

где Pн – номинальная мощность (мощность на валу);

Mн = 1028 Н*м

Точка 3 с координатами Mкрwкр. Критический момент рассчитывается по формуле Mкр = Mн*λ. Примем λ = 2,3, λпуск = 1,6.

wкр=w0(1−Sкр ), (5.27)

(5.28)

Sн=(w0−wн)/w0 – номинальное скольжение (5.29)

Sн = = 0,01;

Sкр = 0,00229;

wкр=3000(1−0,052) = 1496,5;

Mкр = 1028 * 2,3 = 2364,4 Н*м

Точка 4 имеет координаты w=0 и M=Mпуск. Пусковой момент вычисляют по формуле

Mпуск=Mн * λпуск; (5.30)

Mпуск= 1028 * 1,6 = 1644 Н*м;

Асинхронные двигатели имеют жесткую механическую характеристику, т.к. частота вращения ротора (участок 1–3) мало зависит от нагрузки на валу. Это одно из достоинств этих двигателей.

Построим механическую характеристику двигателя ω=f(M) (рисунок 5.6)

Рисунок 5.6 -Механическая характеристика двигателя

Для определения точки установившегося режима работы при номинальной скорости вращения построим приведенную к валу двигателя механическую характеристику насоса ω=f(M) и механическую характеристику асинхронного двигателя:

Рисунок 5.7 -Механическая характеристика насоса и механическая характеристика двигателя

Точка 1 – это точка установившегося режима работы (с координатами М = 1005 Н м и w = 157рад/с).

Номинальный момент насоса определяется по точке пересечения приведенной механической характеристики насоса и механической характеристики двигателя.

В нашем случае по графику мы определили номинальный момент насоса ( = 1005 ), учитывая то что он не превышает номинальный момент двигателя ( =1028 можно сделать вывод, что двигатель АДЧР выбран верно, удовлетворяет требованиям по номинальному моменту.

Расчет суммарного момента инерции:

;

В связи с отсутствием данных по моменту инерции рабочего колеса насоса, примем = 0,4 JД , таким образом:

= 1,4 JД ;

= 1,4 × 3,57=4,998 кг× м2.

Вывод: В данной главе был проведен анализ кинематической схемы, был произведен переход с двухмассовой к одномассовой схеме с приведением всех параметров к валу двигателя, в результате были найдены суммарный момент инерции и статический момент электропривода приведенные к валу двигателя. Также с учетом рассчитанных параметров была построена приведенная механическая характеристика насоса и механическая характеристика двигателя и определена рабочая точка электропривода, исходя из чего мы сделали вывод, что двигатель АДЧР выбран верно, удовлетворяет требованиям по номинальному моменту.

Суммарный момент инерции электропривода насоса подачи оборотной воды составляет =4,998.

 

 




Дата добавления: 2015-01-12; просмотров: 85 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАНЯТИЯ 5| Расчет экологического риска

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.017 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав