Расчет естественных и искусственных механических характеристик электродвигателя и выбор ступеней механизма подъема мостового крана

Результатом расчета является расчет и построение естественной и искусственных механических характеристик электродвигателя и механизма подъема мостового крана.

Исходными данными являются технические данные выбранного электродвигателя МТН 711-10 и механизма подъема, а также данные обмоток ротора и статора:

 - активное сопротивление обмотки статора;

 - реактивное сопротивление обмотки статора;

 - активное сопротивление обмотки ротора;

 - реактивное сопротивление обмотки ротора;

 - коэффициент приведения сопротивления;

       Определим номинальное скольжение:

где

       Номинальный момент:

       Определим коэффициент перегрузочной способности:

Определим критическое скольжение:

Определим номинальное активное сопротивление ротора:

       где напряжение ротора, В;

       ток ротора, А;

               Активное сопротивление обмотки ротора:

       Найдем суммарное активное сопротивление роторной цепи для каждой ступени:

       сопротивление реостата в цепи ротора.

       Таблица 4 - Суммарное активное сопротивление роторной цепи для каждой ступени

, Ом	, Ом
0,125	0,142
0,396	0,413
0,996	1,013
1,196	1,213
1,554	1,571
2,152	2,169

       Для построения механических характеристик зададимся значениями скольжения от 0 до 1 и подставим в выражение:

    Скольжение на искуственных характеристиках при выбранных значениях Se вычисляются по формуле:

       Угловые скорости на искусственных характеристиках вычисляются по формуле:

       Результаты расчетов при различных значениях S приведены в таблицах 5-11.

       Рассчитаем механическую характеристику механизма подъёма мостового крана:

Механические характеристики производственных механизмов рассчитываются по формуле Бланка, Н·м:

где  – момент сопротивления трения в движущихся частях, Н·м;

 – момент сопротивления при номинальной скорости, Н·м;

ω – номинальная угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

 – изменяемая угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

х – показатель степени, который характеризует статический момент при изменении скорости вращения. Для механизмов перемещения и подъёма кранов х=0. Следовательно:

где Рст = 91,18 кВт - статическая эквивалентная мощность, пересчитанная на стандартную продолжительность включения, кВт;

 - номинальная угловая скорость вращения ротора электродвигателя, рад/с;

Построение графика механической характеристики механизма подъёма мостового крана производим на том же графике, где и механическая характеристика выбранного электродвигателя (Рисунок 11).

       Таблица 5 - Естественная характеристика двигателя МТН 711-10

Se	M, Н*м	N, об/мин.
0,000	0,0	580,0
0,010	657,5	574,2
0,020	1294,3	568,4
0,033	2061,6	560,9
0,100	4312,1	522,0
0,137	4509,1	493,0
0,300	3421,6	406,0
0,400	2775,8	348,0
0,500	2307,9	290,0
0,600	1965,1	232,0
0,700	1706,9	174,0
0,800	1506,5	116,0
0,900	1347,2	58,0
1,000	1217,7	0,0

 

Рисунок 4 - Естественная характеристика двигателя МТН 711-10

 

Таблица 6 - Первая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10 на шестой ступени при суммарном активном сопротивлении роторной цепи 2,169 Ом

Sи	M, Н*м	N, об/мин.
0,000	0,0	580,0
1,276	961,1	-160,1
2,552	484,7	-900,2
4,211	294,3	-1862,3
12,760	97,2	-6820,8
19,140	64,8	-10521,2
38,280	32,4	-21622,4
51,040	24,3	-29023,2
63,800	19,4	-36424,0
76,560	16,2	-43824,8
89,320	13,9	-51225,6
102,080	12,2	-58626,4
114,840	10,8	-66027,2
127,600	9,7	-73428,0

 

       Рисунок 5 - Первая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10

 

Таблица 7 - Вторая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10 на пятой ступени при суммарном активном сопротивлении роторной цепи 1,571 Ом

Se	M, Н*м	N, об/мин.
0,000	0,0	580,0
0,924	1313,7	44,1
1,848	667,6	-491,8
3,049	406,0	-1188,5
9,240	134,2	-4779,2
13,860	89,5	-7458,8
27,720	44,8	-15497,6
36,960	33,6	-20856,8
46,200	26,9	-26216,0
55,440	22,4	-31575,2
64,680	19,2	-36934,4
73,920	16,8	-42293,6
83,160	14,9	-47652,8
92,400	13,4	-53012,0

 

       Рисунок 6 - Вторая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10

 

Таблица 8 - Третья искусственная характеристика двигателя МТН 711-10 на четвертой ступени при суммарном активном сопротивлении роторной цепи 1,213 Ом

Se	nд	Mд	M, Н*м	N, об/мин.
0,000	1,000	0,000	0,0	580,0
0,714	0,286	0,814	1675,8	165,9
1,428	-0,428	0,418	860,8	-248,2
2,356	-1,356	0,255	524,7	-786,6
7,140	-6,140	0,084	173,7	-3561,2
10,710	-9,710	0,056	115,8	-5631,8
21,420	-20,420	0,028	57,9	-11843,6
28,560	-27,560	0,021	43,4	-15984,8
35,700	-34,700	0,017	34,7	-20126,0
42,840	-41,840	0,014	29,0	-24267,2
49,980	-48,980	0,012	24,8	-28408,4
57,120	-56,120	0,011	21,7	-32549,6
64,260	-63,260	0,009	19,3	-36690,8
71,400	-70,400	0,008	17,4	-40832,0

 

       Рисунок 7 - Третья искусственная характеристика двигателя МТН 711-10

 

Таблица 9 - Четвертая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10 на третьей ступени при суммарном активном сопротивлении роторной цепи 1,013 Ом

Se	nд	Mд	M, Н*м	N, об/мин.
0,000	1,000	0,000	0,0	580,0
0,596	0,404	0,961	1977,3	234,4
1,192	-0,192	0,499	1027,3	-111,2
1,966	-0,966	0,305	627,8	-560,6
5,959	-4,959	0,101	208,1	-2876,2
8,939	-7,939	0,067	138,8	-4604,3
17,877	-16,877	0,034	69,4	-9788,7
23,836	-22,836	0,025	52,0	-13244,9
29,795	-28,795	0,020	41,6	-16701,1
35,754	-34,754	0,017	34,7	-20157,3
41,713	-40,713	0,014	29,7	-23613,5
47,672	-46,672	0,013	26,0	-27069,8
53,631	-52,631	0,011	23,1	-30526,0
59,590	-58,590	0,010	20,8	-33982,2

 

     Рисунок 8 - Четвертая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10

 

Таблица 10 - Пятая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10 на второй ступени при суммарном активном сопротивлении роторной цепи 0,413 Ом

Se	nд	Mд	M, Н*м	N, об/мин.
0,000	1,000	0,000	0,0	580,0
0,243	0,757	1,883	3874,7	439,1
0,486	0,514	1,149	2365,5	298,2
0,802	0,198	0,731	1503,7	115,1
2,429	-1,429	0,247	509,1	-828,8
3,644	-2,644	0,165	340,0	-1533,2
7,287	-6,287	0,083	170,2	-3646,5
9,716	-8,716	0,062	127,7	-5055,3
12,145	-11,145	0,050	102,1	-6464,1
14,574	-13,574	0,041	85,1	-7872,9
17,003	-16,003	0,035	73,0	-9281,7
19,432	-18,432	0,031	63,8	-10690,6
21,861	-20,861	0,028	56,7	-12099,4
24,290	-23,290	0,025	51,1	-13508,2

 

       Рисунок 9 - Пятая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10

 

Таблица 11- Шестая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10 на первой ступени при суммарном активном сопротивлении роторной цепи 0,142 Ом

Se	nд	Mд	M, Н*м	N, об/мин.
0,000	1,000	0,000	0,0	580,0
0,084	0,917	1,955	4024,2	531,6
0,167	0,833	2,158	4440,3	483,1
0,276	0,724	1,754	3609,8	420,2
0,835	0,165	0,703	1446,8	95,7
1,253	-0,253	0,476	978,8	-146,5
2,505	-1,505	0,240	493,8	-872,9
3,340	-2,340	0,180	370,8	-1357,2
4,175	-3,175	0,144	296,8	-1841,5
5,010	-4,010	0,120	247,4	-2325,8
5,845	-4,845	0,103	212,1	-2810,1
6,680	-5,680	0,090	185,6	-3294,4
7,515	-6,515	0,080	165,0	-3778,7
8,350	-7,350	0,072	148,5	-4263,0

 

       Рисунок 10 - Шестая искусственная характеристика двигателя МТН 711-10

 

Рисунок 11 – Естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя и механизма

подъема мостового крана.