Как найти момент инерции ротора

Основные параметры электродвигателя

Мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя – это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

Механическая мощность

Мощность – физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

• где P – мощность, Вт,
• A – работа, Дж,
• t – время, с

Работа – скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы.

• где s – расстояние, м

Для вращательного движения

• где θ – угол, рад

• где ω – углавая частота, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Справка: Номинальное значение – значение параметра электротехнического изделия (устройства), указанное изготовителем, при котором оно должно работать, являющееся исходным для отсчета отклонений.

Частота вращения

• где n – частота вращения электродвигателя, об/мин

Момент инерции ротора

Момент инерции – скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

• где J – момент инерции, кг∙м²,
• m – масса, кг

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

• где ε – угловое ускорение, с^-2

Справка: Определение момента инерции вращающейся части электродвигателя описано в ГОСТ 11828-86

Коэффициент полезного действия электродвигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя – характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

• где η – коэффициент полезного действия электродвигателя,
• P₁ – подведенная мощность (электрическая), Вт,
• P₂ – полезная мощность (механическая), Вт

При этом 

потери в электродвигатели

 обусловлены:
• электрическими потерями – в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
• магнитными потерями – потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
• механическими потерями – потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
• дополнительными потерями – потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.

КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) – напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики.

Электрическая постоянная времени

Электрическая постоянная времени – это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

• где  – постоянная времени, с

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) – векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

• где M – вращающий момент, Нм;
• F – сила, Н;
• r – радиус-вектор, м

Начальный пусковой момент – момент электродвигателя при пуске.

Механическая характеристика

Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

Области применения электродвигателей

Электродвигатели являются крупнейшими потребителями электроэнергии в мире, на них приходится около 45% от всей потребляемой электроэнергии.

Электродвигатели используются повсеместно, основные области применения:
• промышленность: насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры, движущая сила для других машин и др.
• строительство: насосы, вентиляторы, конвейеры, лифты, системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха и др.
• потребительские устройства: холодильники, кондиционеры, персональные компьютеры и ноутбуки (жесткие диски, вентиляторы), пылесосы, стиральные машинки, миксеры и др.

ЭД1	Функции	Области применения
Вращающиеся электродвигатели	Насосы	Системы водоснабжения и водоотведения
Системы перекачки охлажденной или нагретой воды, системы отопления, ОВК2, системы полива
Системы канализации
Перекачка нефтепродуктов
Вентиляторы	Приточно-вытяжная вентиляция, ОВК2, вентиляторы
Компрессоры	Системы вентиляции, холодильные и морозильные установки, ОВК2
Накопление и распределение сжатого воздуха, пневматические системы
Системы сжижения газа, системы перекачки природного газа
Вращение, смешивание, движение	Прокатный стан, станки: обработка металла, камня, пластика
Прессовое оборудование: обработка алюминия, пластиков
Обработка текстиля: ткачество, стирка, сушка
Смешивание, взбалтывание: еда, краски, пластики
Транспорт	Пассажирские лифты, эскалаторы, конвейеры
Грузовые лифты, подъемные краны, подъемники, конвейеры, лебедки
Транспортные средства: поезда, трамваи, троллейбусы, автомобили, электромобили, автобусы, мотоциклы, велосипеды, зубчатая железная дорога, канатная дорога
Угловые перемещения  (шаговые двигатели, серводвигатели)	Вентили (открыть/закрыть)
Серво (установка положения)
Линейные электродвигатели	Открыть/закрыть	Вентили
Сортировка	Производство
Хватать и перемещать	Роботы

Так
как у нас имеется электродвигатель
марки 4А200М6УЗ с частотой вращения ,
то момент инерции ротора двигателя по
[3.с.914]:

.

5.3. Моменты инерции передачи редуктора

По
[3, c.678]
для дальнейших расчетов примем диаметры
и длину выходных концов валов как:

мм;

мм;

мм;

мм.

Так
как
≤200
мм принимаем диаметры валов под
подшипниками и под колесами как:

мм;

мм.

Для
нахождения момента инерций колес найдем
длину нарезаемой части и диаметры колеса
и шестерни:

мм.

Следовательно,
длины валов без колеса или шестерни
равны:

мм.

Диаметр
шестерни примем диаметром вала
быстроходной ступени:

мм.

Диаметр
колеса:

5.4.
Расчет момента инерции шестерни

Для
расчета моментов используем формулу:

_,

_{где
d-диаметр
шестерни;}

_{b-длина
нарезаемой часть;}

_{p-плотность
материала изготовления.}

5.4.1.
Момент инерции выходного конца шестерни

5.4.2.
Момент инерции вала без шестерни

5.4.3.
Момент инерции шестерни

5.5.
Суммарный момент инерции на шестерне

5.6.
Расчет момента инерции зубчатого колеса

5.6.1.
Момент инерции выходного конца зубчатого
колеса

5.6.2.
Момент инерции вала без зубчатого
колеса

5.6.3.
Момент инерции зубчатого колеса

5.7.
Суммарный момент инерции на зубчатом
колесе

5.8. Момент инерции плоскоременной передачи

5.8.1.
Быстроходный шкив

где– плотность чугуна,В
–
ширина обода, –
диаметр
шкива.

5.8.2.
Тихоходный шкив

где– плотность чугуна,В
–
ширина обода, –
диаметр
шкива.

5.9.
Момент инерции муфты

Типоразмер
муфты подбирают по диаметру вала и по
величине расчетного вращающегося
момента:

,

где
–
коэффициент, учитывающий условия
эксплуатации.

Примем
=2,
тогда

H⋅м;

H⋅м.

По
ГОСТ Р 50895-96 берем зубчатую муфту с
вращающим моментом равным
Н⋅м
, а значит момент инерции муфты будет
равен:

5.10.
Приведенный момент инерции к валу
электродвигателя

.

Библиографический список

1.Чернавский
С.А. и др. Курсовое проектирование деталей
машин. -М.:Машиностроение,1988.-416 с.:ил.

2.
Анурьев В.И.Справочник
конструктора-машиностроителя: в 3-х
т.Т.3.-М.:Машиностроение,2006.-928c.:ил.

3.
Анурьев В.И.Справочник
конструктора-машиностроителя: в 3-х
т.Т.2.-М.:Машиностроение,2006.-960c.:ил.

4.
Методические указания к разработке и
оформлению курсовых проектов и работ
по дисциплинам «Механика», «Прикладная
механика», «Детали машин и основы
конструирования», сост. В.Я. Баранцов,
Т.Г. Зайцева.-Липецк: ЛГТУ, 2002. – 31 с.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #