Что такое номинальные обороты двигателя?

Что такое номинальные обороты двигателя?

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
НОМИНАЛЬНЫЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ

Electrical machines.
Rated speeds of rotation and tolerances

Срок действия с 01.07.74
до 01.07.79*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
постановлением Госстандарта СССР от 15.12.83 N 5954.
(ИУС N 3, 1984 год). — Примечание «КОДЕКС».

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 30 июля 1973 г. N 1867

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 1974 г.

Настоящий стандарт распространяется на электрические машины всех видов и устанавливает номинальные частоты вращения и допускаемые отклонения номинальной частоты вращения электрических машин независимо от областей их применения.

Стандарт не распространяется на электрические машины наземного, водного и воздушного транспорта с приводом, работающим с переменными частотами вращения, двигатели гребных винтов, генераторы для взрывных работ, велогенераторы, сельсины, шаговые и импульсные двигатели, стартеры, стартер-генераторы, гидрогенераторы мощностью свыше 10000 кВт, двигатели, применяемые в приводах электрической централизации стрелок и сигналов железнодорожного транспорта, двигатели с дуговым статором, двигатели гироскопов, фототелеграфной и другой аппаратуры документальной связи, применяемые в системах автономной синхронизации, двигатели погружных насосов, тяговые двигатели, электробуры и двигатели со встроенным редуктором.

Стандарт соответствует рекомендациям СЭВ по стандартизации PC 780-66 и PC 655-66.

1. ГЕНЕРАТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. ГЕНЕРАТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.1. Номинальные частоты вращения генераторов и двигателей постоянного тока должны соответствовать указанным в табл.1.

Номинальная частота вращения, об/мин

_________________
Знак «X» означает допустимость изготовления, знак «-» — недопустимость изготовления.

1. В технически обоснованных случаях допускается номинальная частота вращения 375 об/мин для генераторов постоянного тока мощностью свыше 100 кВт.

2. Допускается номинальная частота вращения 24000 об/мин для двигателей постоянного тока, входящих в состав электромашинных преобразователей.

1.2. Номинальные частоты вращения генераторов постоянного тока, когда их приводными двигателями являются асинхронные двигатели, должны быть меньше указанных в табл.1 на частоту вращения, определяемую величиной номинального скольжения приходного двигателя.

1.3. Номинальные частоты вращения двигателей постоянного тока, когда эти двигатели работают при напряжении питания, изменяющемся в диапазоне 22 . . . 29, 95 . . . 170 или 175 . . . 320 В, относятся к работе двигателей при соответствующем номинальном напряжении по ГОСТ 721-74*.
_________________
* Взамен действует ГОСТ 721-77. — Примечание «КОДЕКС».

1.4. Номинальные частоты вращения двигателей постоянного тока мощностью до 110 кВт, предназначенных для работы в электроприводе механизмов металлургических агрегатов, на кранах и других подъемно-транспортных механизмах, должны соответствовать ГОСТ 184-71.

1.5. Номинальные частоты вращения двигателей постоянного тока мощностью 110 кВт и выше, предназначенных для привода шахтного подъема, прокатных станов и других механизмов, требующих широкого регулирования частоты вращения, должны быть следующие: 16; 20; 25; (28); 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (71); 80; (90); 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250 об/мин.

Примечание: Номинальные частоты вращения, заключенные в скобки, применять не рекомендуется.

1.6. Наименьшие частоты вращения двигателей постоянного тока с регулированием числа оборотов изменением поля главных полюсов и наибольшие частоты вращения двигателей с регулированием числа оборотов изменением напряжения на якоре при номинальном напряжении и номинальной нагрузке на валу должны соответствовать указанным в табл.1 и п.1.5.

1.7. Номинальные частоты вращения малогабаритных автотракторных двигателей постоянного тока мощностью до 0,075 кВт должны соответствовать ГОСТ 9443-67.

1.8. Допускаемые отклонения номинальной частоты вращения двигателей постоянного тока (при номинальной нагрузке и рабочей температуре отдельных частей) должны соответствовать указанным в табл.2.

Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей

В данной статье осветим тему механических и электрических характеристик электродвигателей. На примере асинхронного двигателя рассмотрим такие параметры как мощность, работа, КПД, косинус фи, вращающий момент, угловая скорость, линейная скорость и частота. Все эти характеристики оказываются важными при проектировании оборудования, в котором электродвигатели служат в качестве приводных. Сегодня особенно широко распространены в промышленности именно асинхронные электродвигатели, поэтому на их характеристиках и остановимся. Для примера рассмотрим АИР80В2У3.

Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

На шильдике (на паспортной табличке) электродвигателя указывается всегда номинальная механическая мощность на валу данного двигателя. Это не та электрическая мощность, которую данный электродвигатель потребляет из сети.

Так, например, для двигателя АИР80В2У3, номинал в 2200 ватт соответствует именно механической мощности на валу. То есть в оптимальном рабочем режиме данный двигатель способен выполнять механическую работу 2200 джоулей каждую секунду. Обозначим эту мощность как P1 = 2200 Вт.

Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Чтобы определить номинальную активную электрическую мощность асинхронного электродвигателя, опираясь на данные с шильдика, необходимо принять в расчет КПД. Так, для данного электродвигателя КПД составляет 83%.

Что это значит? Это значит, что только часть активной мощности, подаваемой из сети на обмотки статора двигателя, и безвозвратно потребляемой двигателем, преобразуется в механическую мощность на валу. Активная мощность равна P = P1/КПД. Для нашего примера, по представленному шильдику видим, что P1 = 2200, КПД = 83%. Значит P = 2200/0,83 = 2650 Вт.

Номинальная полная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Полная электрическая мощность, подаваемая на статор электродвигателя от сети всегда больше механической мощности на валу и больше активной мощности, безвозвратно потребляемой электродвигателем.

Для нахождения полной мощности достаточно активную мощность разделить на косинус фи. Таким образом, полная мощность S = P/Cosφ. Для нашего примера P = 2650 Вт, Cosφ = 0,87. Следовательно полная мощность S = 2650/0,87 = 3046 ВА.

Номинальная реактивная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Часть полной мощности, подаваемой на обмотки статора асинхронного электродвигателя, возвращается в сеть. Это реактивная мощность Q.

Реактивная мощность связана с полной мощностью через sinφ, и связана с активной и с полной мощностью через квадратный корень. Для нашего примера:

Q = √( 3046 2 — 2650 2 ) = 1502 ВАР

Реактивная мощность Q измеряется в ВАР — в вольт-амперах реактивных.

Теперь давайте рассмотрим механические характеристики нашего асинхронного двигателя: номинальный рабочий момент на валу, угловую скорость, линейную скорость, частоту вращения ротора и ее связь с частотой питания электродвигателя.

Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя

На шильдике мы видим, что при питании переменным током частотой в 50 Гц, ротор двигателя совершает при номинальной нагрузке 2870 оборотов в минуту, обозначим эту частоту как n1.

Что это значит? Поскольку магнитное поле в обмотках статора создается переменным током частотой 50 Гц, то для двигателя с одной парой полюсов (коим является АИР80В2У3) частота «вращения» магнитного поля, синхронная частота n, оказывается равной 3000 оборотов в минуту, что тождественно 50 оборотам в секунду. Но поскольку двигатель асинхронный, то ротор вращается с отставанием на величину скольжения s.

Значение s можно определить, разделив разность синхронной и асинхронной частот на синхронную частоту, и выразив это значение в процентах:

Читать еще:  Что называется степенью сжатия двигателя?

s = ( ( n – n1 )/ n) *100%

Для нашего примера s = ( (3000 – 2870)/3000 ) *100% = 4,3%.

Угловая скорость асинхронного двигателя

Угловая скорость ω выражается в радианах в секунду. Для определения угловой скорости достаточно частоту вращения ротора n1 перевести в обороты в секунду (f), и умножить на 2 Пи, поскольку один полный оборот составляет 2 Пи или 2*3,14159 радиан. Для двигателя АИР80В2У3 асинхронная частота n1 составляет 2870 оборотов в минуту, что соответствует 2870/60 = 47,833 оборотам в секунду.

Умножая на 2 Пи, имеем: 47,833*2*3,14159 = 300,543 рад/с. Можно перевести в градусы, для этого вместо 2 Пи подставить 360 градусов, тогда для нашего примера получится 360*47,833 = 17220 градусов в секунду. Однако подобные расчеты обычно ведут именно в радианах в секунду. Поэтому угловая скорость ω = 2*Пи*f, где f = n1/60.

Линейная скорость асинхронного электродвигателя

Линейная скорость v относится к оборудованию, на котором асинхронный двигатель установлен в качестве привода. Так, если на вал двигателя установлен шкив или, скажем, наждачный диск, известного радиуса R, то линейная скорость точки на краю шкива или диска может быть найдена по формуле:

Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя

Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется номинальным вращающим моментом Мн. Вращающий момент М связан с механической мощностью P1 через угловую скорость следующим образом:

Вращающий момент или момент силы, действующей на определенном расстоянии от центра вращения, для двигателя сохраняется, причем с ростом радиуса уменьшается сила, а чем радиус меньше, тем больше сила, поскольку:

Так, чем больше радиус шкива, тем меньшая сила действует на его краю, а наибольшая сила действует непосредственно на валу электродвигателя.

Для приведенного в качестве примера двигателя АИР80В2У3 мощность P1 равна 2200 Вт, а частота n1 равна 2870 оборотов в минуту или f = 47,833 оборота в секунду. Следовательно угловая скорость составляет 2*Пи*f, то есть 300,543 рад/с, и номинальный вращающий момент Мн равен P1/(2*Пи*f). Мн = 2200/(2*3,14159*47,833) = 7,32 Н*м.

Таким образом, исходя из данных, указанных на шильдике асинхронного электродвигателя, можно найти все основные электрические и механические его параметры.

Надеемся, что данная статья помогла вам разобраться в том, как связаны между собой угловая скорость, частота, вращающий момент, активная, полезная и полная мощность, а также КПД электродвигателя.

Электродвигатели

В некоторых режимах работы электропривода электродвигатель осуществляет обратное преобразование энергии, то есть работает в режиме электрического генератора.

По виду создаваемого механического движения электродвигатели бывают вращающиеся, линейные и др. Под электродвигателем чаще всего подразумевается вращающий электродвигатель, так как он получил наибольшее применение.

Областью науки и техники изучающей электрические машины является — электромеханика. Принято считать, что ее история начинается с 1821 года, когда был создан первый электродвигатель М.Фарадея.

Конструкция электродвигателя

Основными компонентами вращающегося электродвигателя являются статор и ротор. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть.

У большей части электродвигателей ротор располагается внутри статора. Электродвигатели у которых ротор находится снаружи статора называются электродвигателями обращенного типа.

Принцип работы электродвигателя

    Подробное описание принципа работы электродвигателей разных типов:
  • Принцип работы однофазного асинхронного электродвигателя
  • Принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя
  • Принцип работы синхронного электродвигателя

Классификация электродвигателей

  • Универсальный
  • Репульсионный
  • КДПТ с обмоткой возбуждения
      Включение обмотки
    • Независимое
    • Последовательное возбуждения
    • Параллельное
    • Комбинированное
  • КДПТ с постоянными магнитами
  • БДПТ
    (Бесколлекторный двигатель + ЭП |+ ДПР)
  • ВРД
    (Реактивный двигатель с ротором с явновыраженными полюсами и сосредоточенной обмоткой статора + ЭП |+ ДПР)
  • Трехфазный
    (многофазный)
    • АДКР
    • АДФР
  • Двухфазный
    (конденсаторный)
  • Однофазный
    • с пусковой обмоткой
    • с экранированными полюсами
    • с асимметричным магнитопроводом
  • СДОВ
  • СДПМ
    • СДПМВ
    • СДПМП
    • Гибридный
  • СРД
  • Гистерезисный
  • Индукторный
  • Гибридный СРД-ПМ
  • Реактивно-гистерезисный
  • Шаговый 5
  1. Указанная категория не представляет отдельный класс электродвигателей, так как устройства, входящие в рассматриваемую категорию (БДПТ, ВРД), являются комбинацией бесколлекторного двигателя, электрического преобразователя (инвертора) и, в некоторых случаях, — датчика положения ротора. В данных устройствах электрический преобразователь, в виду его невысокой сложности и небольших габаритов, обычно интегрирован в электродвигатель.
  2. Вентильный двигатель может быть определен как электрический двигатель, имеющий датчик положения ротора, управляющий полупроводниковым преобразователем, осуществляющим согласованную коммутацию обмотки якоря [5].
  3. Вентильный электродвигатель постоянного тока — электродвигатель постоянного тока, вентильное коммутирующее устройство которого представляет собой инвертор, управляемый либо по положению ротора, либо по фазе напряжения на обмотки якоря, либо по положению магнитного поля [1].
  4. Электродвигатели используемые в БДПТ и ВРД являются двигателями переменного тока, при этом за счет наличия в данных устройствах электрического преобразователя они подключаются к сети постоянного тока.
  5. Шаговый двигатель не является отдельным классом двигателя. Конструктивно он представляет из себя СДПМ, СРД или гибридный СРД-ПМ.
  • КДПТ — коллекторный двигатель постоянного тока
  • БДПТ — бесколлекторный двигатель постоянного тока
  • ЭП — электрический преобразователь
  • ДПР — датчик положения ротора
  • ВРД — вентильный реактивный двигатель
  • АДКР — асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
  • АДФР — асинхронный двигатель с фазным ротором
  • СДОВ — синхронный двигатель с обмоткой возбуждения

Типы электродвигателей

Коллекторные электродвигатели

Коллекторная машина — вращающаяся электрическая машина, у которой хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором [1]. В коллекторном двигателе щеточно-коллекторный узел выполняет функцию датчика положения ротора и переключателя тока в обмотках.

Универсальный электродвигатель

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Бесколлекторные электродвигатели

У бесколлекторных электродвигателей могут быть контактные кольца с щетками, таким образом не надо путать бесколлекторные и бесщеточные электродвигатели.

Бесщеточная машина — вращающаяся электрическая машина, в которой все электрические связи обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без скользящих электрических контактов [1].

Асинхронный электродвигатель

Cинхронный электродвигатель

Специальные электродвигатели

Серводвигатель

Основные параметры электродвигателя

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

,

  • где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт,
  • nном — номинальная частота вращения, мин -1 [4]

Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)
1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)
1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

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 [2].

,

Для вращательного движения

,

  • где – угол, рад,

,

  • где – углавая скорость, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Коэффициент полезного действия электродвигателя

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

Читать еще:  Какие присадки для дизельного топлива лучше?

,

  • где – 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.

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∙м 2 ,
  • m — масса, кг

1 oz∙in∙s 2 = 0,007062 kg∙m 2 (кг∙м 2 )

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

,

  • где – угловое ускорение, с -2 [2]

,

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики [3].

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

Механическая характеристика

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

Сравнение характеристик внешне коммутируемых электрических двигателей

Ниже представлены сравнительные характеристики внешне коммутируемых электродвигателей, в ракурсе применения в качестве тяговых электродвигателей в транспортных средствах.

Номинальные обороты двигателя

Введение

Тяговый расчет проектируемого трактора проводится с целью определения мощности двигателя, необходимой для получения расчетной силы тяги при различных рекомендуемых скоростях движения. С помощью тягового расчета делают выбор числа передач и наиболее рациональной разбивки передаточного отношения, обеспечивающих получение минимальной для данного типа и класса тракторов скорости, а также промежуточных и максимальных скоростей.

Основными этапами тягового расчета являются: определение силы тяги трактора по балансу мощностей и составление тяговой характеристики трактора, с помощью которой определяют возможности наиболее рационального его использования. Кроме того, рассматриваются вопросы, связанные с выбором основных параметров проектируемого трактора и структуры ряда передаточных чисел его трансмиссии.

Тяговый расчет трактора производится на основании данных задания.

Графическая часть работы включает в себя:

а) скоростную характеристику двигателя и лучевую диаграмму загрузки двигателя на передачах;

б) кинематическую схему трансмиссии трактора;

в) совмещенные потенциальную и тяговую характеристики трактора.

Анализ исходных данных

Назначение трактора

Слово «трактор» произошло от латинского слова «трако» – «тащу», «тяну». В этом и заключается главное назначение трактора: он или тащит на себе различные машины – орудия, или тянет их за собой. Но одно дело – тянуть легкую повозку по хорошо укатанной дороге и совсем другое – тянуть плуг по целине. Кроме того, трактор должен еще передавать энергию прицепленным к нему или навешенным на него машинам-орудиям (плугам, сеялкам, культиваторам) и уборочным машинам.

Трактор выполняет многочисленные виды работ в сельском и лесном хозяйстве, в промышленности и строительстве. Трактор-экскаватор, трактор-бульдозер, трактор-канавокопатель, трактор-погрузчик, трактор-тягач, трактор- трубоукладчик, лесосплавный трактор-амфибия это далеко не полный перечень существующих тракторов.

Больше всего тракторов в сельском хозяйстве, здесь они являются основой механизации производства.

Существуют сельскохозяйственные тракторы нескольких видов: тракторы общего назначения, используемые в соединении агрегата с прицепными и навесными машинами для пахоты, посева, культивации, уборки; универсально-пропашные, с помощью которых проводят междурядную обработку (рыхление, окучивание, опыливание, опрыскивание) и уборку картофеля, сахарной свеклы, подсолнечника и других пропашных культур; специальные, приспособленные для работы на крутых склонах, болотистых почвах, в садах, виноградниках, на плантациях хлопчатника.

Все эти тракторы не похожи один на другой по внешнему виду, развивают разную мощность, передвигаются с разной скоростью, соединяются с разными машинами. Но каждый из них обязательно состоит из одних и тех же основных частей: двигателя, силовой передачи (трансмиссии), ходовой части, рабочего оборудования и органов управления.

Трактора различного назначения представлены на рисунке 2.1.1

Вес трактора [Q]

Вес машины. В исходных данных указана масса трактора (кг), для расчета нам потребуется вес (Н).

,

где m – масса трактора,

g – ускорение свободного падения.

Рисунок 2.1 – Образцы тракторов различного назначения

Для гусеничного трактора сцепным весом является рабочий вес всего трактора, а для колесного – рабочий вес, приходящийся на ведущие колеса.

Коэффициент самоперекатывания [f]

Гусеничный трактор при сопротивлении перекатыванию должен учитывать возникающие потери в процессе трения элементов движителя и деформации грунта в связи с действием различных нагрузок от поверхности гусениц.

Внутренние потери обусловлены трением направляющих колес и различных катков в подшипниках, трением имеющихся звеньев гусениц, находящихся в шарнирах, а также биением самих гусениц. Учет данных потерь ведется коэффициентом, а компенсация происходит посредством подведения к гусеницам ведущего крутящего момента. Деформация грунта, возникающая во время угловых поворотов, и вертикальное прессование почвы вызывают внешние потери. Таким образом, нагрузка опорных катков передается на гусеницы и образуется колея.

Внешние потери учитываются также коэффициентом. Их компенсирует касательная сила тяги. Среди всех потерь именно внутренним потерям, возникающим в гусеничном движителе, отводится 60%. Именно поэтому необходимо создать требуемое натяжение гусениц с соблюдением всех правил техобслуживания. Потерям от вертикальной деформации почвы отводится лишь 20%, а от буксования гусениц итого меньше – 3%.

Коэффициент равен примерно 0,08…0,12 и 0,06…0,08 для гусеничного и колесного тракторов соответственно. Коэффициент самоперекатывания может меняться в значительных пределах 0,05…0,3 при нагрузках типа бульдозерных и на слабых грунтах.

Коэффициент сцепления [φкр max]

Величина, соответствующая коэффициенту трения скольжения колеса (трака гусеницы) по поверхности, т.е. при коэффициенте скольжения, равном единице. Обычно это понятие распространяют на все значения при коэффициентах скольжения от единицы до значения, соответствующего максимальному коэффициенту сцепления. Коэффициенты сцепления указаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Коэффициенты сцепления

Тип трансмиссии

Трансмиссия трактора, как правило, многопоточная, то есть передает мощность двигателя не только на ходовую часть, но и для привода агрегатируемых машин и вспомогательных механизмов.

Современные тракторы оборудуются трансмиссиями нескольких различных типов:

  • Механические ступенчатые;
  • Механические бесступенчатые;
  • Гидромеханические;
  • Гидрообъемные;
  • Электрические и электромеханические.

При выполнении курсовой работы будут рассматриваться 2 вида трансмиссий – МСТ и ГМТ.

1) механические ступенчатые трансмиссии (МСТ). Механические ступенчатые трансмиссии имеют наименьшую стоимость и наиболее компактны при одинаковой величине передаваемой мощности, но не позволяют плавно регулировать скорость и тяговое усилие трактора. Механическая трансмиссия трактора состоит из главной фрикционной муфты сцепления, коробки передач, центральной (главной) передачи, конечных передач, передачи механизма отбора мощности. Дополнительно в механическую трансмиссию могут входить: увеличитель крутящего момента, ходоуменьшитель, редуктор-умножитель числа передач, раздаточная коробка. На гусеничных тракторах, кроме того, в состав трансмиссии входит механизм поворота.

Читать еще:  Какой дизель на газель лучше?

2) гидромеханические трансмиссии (ГМТ) состоят из гидротрансформатора и механической ступенчатой коробки передач. Применение гидротрансформатора позволяет более полно использовать мощность двигателя в условиях переменной нагрузки на трактор и упрощает процесс управления им. Ступенчатая коробка передач позволяет выбирать нужный диапазон скоростей. В отличие от автомобилей, где гидромеханические трансмиссии обычно автоматические, на тракторах такая автоматизация не нужна и переключение передач осуществляется оператором. Изначально, гидромеханической трансмиссией оснащались тяжелые промышленные тракторы (например, Т-330 или Caterpilar), но в настоящее время, ею оснащаются практически все новые типы тракторов. Ступенчатые коробки передач могут быть как планетарными, так и обычного типа. К недостаткам таких трансмиссий относится низкий КПД и высокая сложность.

КПД трансмиссии

КПД трансмиссии представляет собой отношение мощности на ведущих звездочках трактора к мощности двигателя, передаваемой в трансмиссию.

Количество передач

Количество ступеней в КП.

Радиус ведущего колеса [Rвк]

Ведущие колеса служат для преобразования крутящего момента, подводимого к ним от двигателя, в касательную силу тяги, необходимую для передвижения трактора и буксирования прицепов. В целях обеспечения надежного сцепления ведущих колес с почвой на них передается большая часть (примерно 70…75 %) веса трактора. Размерность – метры.

Номинальные обороты двигателя

Обороты, при которых двигатель набирает максимальную мощность.

Основные характеристики асинхронных электродвигателей

1. Виды электродвигателей

Наибольшее распространение имеет трехфазный асинхронный электродвигатель. Электродвигатели постоянного тока и синхронные применяются редко.

Большинство электрифицированных машин нуждаются в приводе мощностью от 0,1 до 10 кВт, значительно меньшая часть — в приводе мощностью в несколько десятков кВт. Как правило, для привода рабочих машин используются короткозамкнутые трехфазные электродвигатели. По сравнению с фазным такой электродвигатель имеет более простую конструкцию, меньшую стоимость, большую надежность в эксплуатации и простоту в обслуживании, несколько более высокие эксплутационные показатели (коэффициент мощности и коэффициент полезного действия), а при автоматическом управлении требует простой аппаратуры. Недостаток короткозамкнутых электродвигателей — относительно большой пусковой ток. При соизмеримости мощностей трансформаторной подстанции и электродвигателя его пуск сопровождается заметным снижением напряжения сети, что усложняет как пуск самого двигателя, так и работу соседних токоприемников.

Наряду с трехфазными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями основного исполнения применяются также отдельные модификации этих двигателей: с повышенным скольжением, многоскоростные, с фазным ротором, с массивным ротором и т. д. Электродвигатели с фазным ротором применяют и в тех случаях, когда мощность питающей сети недостаточна для пуска двигателя с короткозамкнутым ротором.

Механические характеристики асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором в значительной мере зависят от формы и размеров пазов ротора, а также от способа выполнения роторной обмотки. По этим признакам

Рис. 1. Кривые моментов M = f(S) асинхронных электродвигателей

различают электродвигатели с нормальным ротором (нормальная беличья клетка), с глубоким пазом и с двумя клетками на роторе. Конструкция ротора короткозамкнутых асинхронных электродвигателей общего назначения мощностью свыше 500 Вт предопределяет явление вытеснения тока в обмотке, эквивалентно увеличению ее активного сопротивления. Поэтому, а также вследствие насыщения магнитных путей потоков рассеивания такие электродвигатели (в первую очередь обмотки ротора) обладают переменными параметрами и аналитические выражения их механических характеристик усложняются. Увеличение активного сопротивления ротора в период пуска вызывает увеличение начального пускового момента при некотором снижении силы начального пускового тока (рис. 1).

2. Основные характеристики электродвигателей

Номинальный режим электродвигателя соответствует данным, указанным на его щитке (паспорте). В этом режиме двигатель должен удовлетворять требованиям, установленным ГОСТом.

Существует восемь различных режимов работы, из них основными можно считать:

· продолжительный номинальный режим;

· кратковременный номинальный режим с длительностью рабочего периода 10, 30 и 90 мин;

· повторно-кратковременный номинальный режим с продолжительностью включения (ПВ) 15, 25, 40, 60%, с продолжительностью одного цикла не более 10 мин.

Номинальной мощностью Рн электродвигателя называется указанная на щитке полезная механическая мощность на валу при номинальном режиме работы. Номинальная мощность выражается в Вт или кВт.

Номинальная частота вращения nн вала электродвигателя называется указанное на щитке число оборотов в минуту, соответствующее номинальному режиму.

Номинальный момент вращения — момент, развиваемый двигателем на валу при номинальной мощности и номинальной частоте вращения:

Мн — номинальный момент вращения, Н·м (1 кгс·м = 9,81 Н·м ≈ 10 Н·м);

Рн — номинальная мощность, кВт;

nн — номинальная частота вращения, об/мин.

Номинальный к.п.д. hн электродвигателя — отношение его номинальной

мощности к мощности, потребляемой им из сети при номинальном напряжении:

Рн — номинальная мощность, кВт;

Uн — номинальное (линейное) напряжение, В;

Iн — номинальная сила тока, А;

cosφн — номинальный коэффициент мощности.

Номинальной силой тока электродвигателя называется сила тока, соответствующая номинальному режиму. Действительное значение силы тока при номинальном режиме может отличаться от указанного на щитке электродвигателя в пределах установленных допусков для к.п.д. и коэффициента мощности.

Максимальный вращающий момент электродвигателя — наибольший вращающий момент, развиваемый при рабочем соединении обмоток и постепенном повышении момента сопротивления на валу сверх номинального при условии, что напряжение на зажимах двигателя и частота переменного тока остаются неизменными и равными номинальным значениям.

Начальный пусковой вращающий момент электродвигателя — момент вращения его при неподвижном роторе, номинальных значениях напряжения и частоты переменного тока и рабочем соединении обмоток.

Минимальным вращающим моментом электродвигателя в процессе пуска называется наименьший вращающий момент, развиваемый двигателем при рабочем соединении обмоток и частоте вращения в пределах от нуля до значения, соответствующего максимальному вращающему моменту (напряжение на зажимах двигателя и частота переменного тока должны оставаться неизменными и равными их номинальным значениям).

Номинальная частота вращения вала электродвигателя является следующим за мощностью параметром, от которого в значительной мере зависят конструктивное оформление, габариты, стоимость и экономичность работы электропривода. Наиболее приемлемыми в диапазоне мощностей от 0,6 до 100 кВт являются частоты вращения 3000, 1500 и 1000 об/мин (синхронные). Электродвигатели с частотой вращения 750 об/мин (восьмиполюсные) малых мощностей имеют низкие энергетические показатели. При одинаковой мощности электродвигатели с более высокой частотой вращения имеют более высокие значения к.п.д. и cosφ, а также меньшие размеры и массу, что определяет их меньшую стоимость.

Сила тока холостого хода I в значительной мере определяется силой намагничивающего тока I. приближенно можно считать I = I0P . Для машин

основного исполнения относительное значение силы тока холостого хода

I = (0,2—0,6)Iн (оно тем больше, чем меньше номинальная частота вращения и мощность электродвигателя). Зависимость тока холостого хода от частоты вращения электродвигателя приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Токи холостого хода для двигателей основного исполнения

Среднее значение токов холостого хода

(в долях от силы номинального тока) при синхронной частоте вращения, об/мин

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector