Механика электропривода. Основное уравнение движения

Выбор мощности и типа электродвигателя

Для электропривода металлургических агрегатов

 

 

Методические указания к выполнению контрольной работы

по дисциплине

" Электропривод металлургических машин и агрегатов "

для студентов специальности 1703

 

 

Новотроицк 2003

 

 

Составитель: канд. техн. наук С.Н. Басков

 

Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры технологии и оборудования в металлургии от 10 сентября 2003 г. протокол № 1.

 

Зав. каф. ТиОМ _______________Басков С.Н.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Теретическое введение 3

1.1. Общие сведения 3

1.2. Механика электропривода. Основное уравнение движения 3

1.3. Приведение моментов и сил 4

1.4. Приведение моментов инерции 5

1.5. Нагрузочные диаграммы 6

1.6. Нагрев электродвигателей 7

1.7. Номинальные режимы работы электроприводов 9

1.8. Выбор типа электродвигателя 11

2. Варианты заданий 12

2.1. Задание 1 12

2.2. Задание 2 13

2.3. Задание 3 14

2.4. Требования к оформлению работы 16

3. Пример расчета 17

3.1. Построение тахограммы двигателя и нагрузочной диаграммы механизма 17

3.2. Предварительный выбор двигателя 18

3.3. Проверка двигателя по нагреву 19

3.4. Проверка двигателя по перегрузочной способности 23

3.5. Расчет переходного процесса 23

4. Контрольные вопросы к защите 25

 

 

Теретическое введение

Общие сведения

Электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. В отдельных случаях в этой системе могут отсутствовать преобразовательное и передаточное устройства.

Электроприводы классифицируются по ряду признаков. Различают главный электропривод, обеспечивающий основную операцию технологического процесса (например, привод валка прокатного стана, привод механизма поворота конвертера и т.п.) и вспомогательный (например, привод нажимного устройства, кантователя, заслонки печи и т.п.).

По возможному направлению движения электродвигателя привод может быть реверсивный и не реверсивный (с одним направлением вращения).

По соотношению числа электродвигателей и исполнитель­ных органов рабочих машин различают электроприводы: групповой, индивидуальный и многодвигательный.

Групповой электропривод обеспечивает движение от одно­го двигателя нескольких исполнительных органов одной ра­бочей машины с помощью механических связей. Кинематичес­кая схема его сложна и громоздка, вследствие чего приме­няется он редко. В качестве примера можно указать лишь применяемый иногда групповой привод валков прокатного стана через шестеренную клеть и универсальные шпиндели.

Индивидуальный электропривод обеспечивает движение одного исполнительного органа рабочей машины от собственного двигателя; он отличается более высокими энергетическими показателями, более простой кинематической схемой механизма, позволяет оптимизировать режим работы машины повысить ее производительность, более полно автоматизировать технологический процесс. Индивидуальный электропри­вод широко используется на прокатных станах, МНЛЗ, металлургических кранах и других механизмах. Многодвигательным взаимосвязанным называют такой, электропривод в котором несколько электродвигателей работают на один исполнительный орган или вал.

 

Механика электропривода. Основное уравнение движения

Рабочий орган производственного механизма (валок про­катного стана, подъемный механизм и т.п.) потребляет ме­ханическую энергию, источником которой является электро­двигатель. Рабочий орган характеризуется моментом нагруз­ки М при вращательном движении и усилием F при поступа­тельном. Моменты нагрузки и усилия совместно с силами трения в механических передачах создают статическую на­грузку (момент Мс или силу Fc). Как известно, механичес­кая мощность Вт и момент Нм на валу механизма связаны соотношением

(1)

где (2)

- угловая скорость вала механизма, рад/с; - частота вращения (внесистемная единица), об/мин.

Для тела, вращающегося с угловой скоростью , запас кинетической энергии определится из выражения

(3)

где - момент инерции, кг м²; - масса тела, кг; - радиус инерции, м.

Момент инерции определяется также формулой

(4)

где - маховой момент, приводимый в каталогах на электродвигатели, Нм²; - сила тяжести, Н; - диаметр, м.

Направление вращения электропривода, при котором вращающий момент, развиваемый двигателем, совпадает с направлением скорости, считают положительным. Соответственно, момент статического сопротивления может быть либо отрицательным, либо положительным в зависимости от того, совпадает он с направлением скорости или нет.

Режим работы электропривода может быть установившимся, когда угловая скорость неизменна (), или переходным (динамическим), огда происходит изменение скорости - разгон, либо торможение ().

В установившемся режиме вращающий момент электродвигателя М преодолевает момент статического сопротивления и движение описывается простейшим равенством .

В переходном режиме в системе действует (наряду со статическим ) также динамический момент, определяемый запасом кинетической энергии движущихся частей:

(5)

Таким образом, при переходном процессе уравнение движения электропривода имеет вид

(6)

При , - движение привода будет ускоренным (переходный режим); при , - движение будет замедленным (переходный режим); при , - движение будет равномерным (установившийся ре­жим).