Кафедра «Автоматизированный электропривод в сельском хозяйстве»
Курсовая работа
Тема: «Расчет электропривода в сельском хозяйстве»
Выполнил: студент 31 гр., Энергетического факультета
Дергунов А.
Руководитель: д.т.н., профессор
Герасенков А.А.
Москва, 2013 г.
Содержание
Исходные данные 3
1 Расчет механических характеристик рабочей машины 5
2 Выбор, проверка правильности выбора приводного двигателя 7
3 Расчет допустимой мощности РМ для режимов S1 и S2 11
4 Выбор пуско-защитной аппаратуры 12
Литература 15
Исходные данные:
1. Уравнение для механической характеристики рабочей машины и его параметры:
где а = 0,1
x = 1,6
ω – скорость вращения, с –1
Номинальная скорость вращения рабочей машины ω н.рм =147 с –1;
Момент инерции рабочей машины JРМ = 1 кг . м2;
Момент трогания рабочей машины МТР = 6 Н . м;.
2. Кинематическая схема электропривода:
Рис 1.
3. Режимы работы электропривода:
S1, S3,
где S1 – продолжительный режим,
S3 – повторно-кратковременный.
4. Нагрузочная диаграмма рабочей машины:
Рис 2.
5. Характеристики для режима работы S1
Таблица 1
| t1, мин | t2, мин | t3, мин | t4, мин | Р1, % | Р2, % | Р3, % |
где значения Р1, Р2, Р3 даны в % от Рпотр.н.
6. Характеристики для режима работы S3
tр =4 мин;
tп = 5 мин.
Допустимое число включений в час электродвигателя составляет не более 30, т. е. N ≤ 30 вкл/час;
Нормированные продолжительности включений ПВн составляют 15, 25, 40, 60 %;
Значение постоянной времени нагрева Тн = 20 мин;
Значение постоянной времени охлаждения То = 60 мин.
Расчет механических характеристик рабочей машины.
Расчёт механической характеристики рабочей машины 
= f(Мрм) выполним для 12 значений угловой скорости вращения в интервале от 0 до wн.рм по заданному уравнению.
где w – угловая скорость вращения равная 0…147 с -1
Результаты запишем в таблицу 2.
Таблица 2.
| ω, с -1 | ||||||||||||
| Мрм, Н. М | 7,6 | 44,2 | 69,99 | 100,02 | 133,9 | 171,4 | 212,2 | 241,2 | 271,5 | 293,6 |
При 
= 0 Мрм = Мтр =6 Н. м
Рис. 3
На основе расчётных данных при 
= 
н.рм определяем мощность рабочей машины Рн.рм и рассчитываем потребную механическую мощность привода рабочей машины при 
= 
н.рм.
Построим нагрузочную диаграмму потребной мощности рабочей машины Рпотр= f(t). Для этого определяем значение мощностей на каждом промежутке времени:
Рис 4.
Определяем эквивалентную по нагреву мощность на валу электродвигателя:
Выбор, проверка правильности выбора приводного двигателя
Выбираем по каталогу стандартный электродвигатель, используя значение эквивалентной мощности Рэкв и значение угловой скорости вращения рабочей машины 
н.рм.
Выбираем двигатель 4А200М4У3 со следующими паспортными данными:
Рн = 37 кВт
nн = 1475 
Iн. =68 А
н = 0,91
cos 
н = 0,90
Кi* =7
мп = 1,4
мmin = 1
мкр = 2,5
Jдв = 1,47 кг. м2
Проверяем выбранный двигатель по условиям пуска (при U=0,85. Uн) и по перегрузочной способности (при U = 0,92. Uн).
Проверка по условию надёжного пуска:
где Мп – пусковой момент асинхронного двигателя, Н. м;
Мп = КU2. Мп.н,
где КU – коэффициент, учитывающий снижение напряжения при пуске, 
;
Мп.н – пусковой момент двигателя при номинальном напряжении, 
;
Мн – номинальный момент двигателя, вычисляется по паспортным данным:
Мтр – момент трогания рабочей машины, Н. м;
Мизб – избыточный момент, необходимый для обеспечения разбега двигателя,
Миз б = (0,2…0,3) Мсн; Мсн – момент сопротивления рабочей машины при номинальной скорости.
Условие надёжного пуска выполняется.
Проверка по перегрузочной способности:
где Мmax.нагр – максимальный за рабочий цикл момент на валу двигателя (на рис.3 максимальный момент при Р1);
Мmax.доп – допустимый момент для данного типа двигателя, Н. м;
где Мкр – критический момент двигателя;
мкр – кратность критического момента;
Мн – номинальный момент двигателя, Н. м;
КUI = 0,92 – коэффициент, учитывающий отклонение напряжения на обмотке статора в период рабочего цикла;
Условие допустимой перегрузки выполняется.
Рассчитываем по каталожным данным естественную механическую характеристику электродвигателя 
= f(М). Для этого достаточно рассчитать пять характерных точек:
Точка 1. 
М1 = 0
Точка 2. 
Точка 3. 
;
Точка 4. 
Точка 5. 
По этим точкам построена “емх” АД – рис 4.
На рисунке 4построена приведенная механическая характеристика РМ, как:
Графическим вычитанием, построен Мизб = Мдв – Мс.
Рис.5. Естественная механическая характеристика
Расчет приведения к оси вала электродвигателя значения момента инерции системы электропривод – рабочая машина Jприв.
Для определения времени пуска ЭП вычисляем для каждого из участков ∆t и строим кривую разгона t(ω).
Результаты вспомогательных расчетов для ∆t приведены в таблице 3.
Таблица 3.
| № участка | |||
| ω нач, рад/с | 22,2 | 113,88 | |
| ω кон, рад/с | 22,2 | 113,88 | 154,38 |
| Dw | 22,2 | 91,68 | 40,5 |
| Мизб, Н·м | 5,2 | 6,5 | 7,6 |
| ∆t, с | 2,27 | 66,7 | 63,7 |