Файл: Lektsii_El_privod.pdf

По формулам (7.44), (7.45), (7.46) можно вычислять эквивалентные токи при любом заданном графике тока, представляя его в виде прямоугольников,

треугольников и трапеций. После определения эквивалентного тока проверяют выполнение условия

где - номинальный ток электродвигателя.

Затем электродвигатель проверяют по допускаемой перегрузке Если в рассматриваемый цикл работы входят пауза, пуск и торможение

электродвигателя, то, учитывая ухудшение условий охлаждения за время паузы вводят коэффициент 0,5 и за время пуска и торможения коэффициент 0,75. В этом случае формула для эквивалентного тока принимает следующий вид:

Если при выборе мощности электродвигателя приходится пользоваться графиками моментов или мощностей, то определяют по аналогичным

Методом эквивалентного тока нельзя пользоваться в случаях, когда существенно изменяется активное сопротивление обмоток электродвигателя в тех или иных режимах (асинхронные электродвигатели с глубоким пазом и двойной клеткой в роторе). В этом случае пользуются методом средних потерь.

Методом эквивалентного момента дополнительно к приведенным ограничениям для метода эквивалентного тока нельзя пользоваться в случае

электродвигателей, в которых магнитный поток изменяется при работе

(электродвигатели постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждением) - он также непригоден для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при работе с большими скольжениями (пуск,

реверс, торможение). Во всех этих случаях нужно непосредственно определять потери мощности в электродвигателе.

Методом эквивалентной мощности нельзя пользоваться в случаях,

указанных для методов эквивалентного тока и момента, а также если значительно изменяются: частота вращения электродвигателя (частые пуски и отключения, регулирование частоты вращения, торможение), КПД и коэффициент мощности на разных участках графика нагрузки.

Таким образом, методы эквивалентной мощности и момента можно применять для электродвигателей постоянного тока с параллельным и независимым возбуждением и асинхронных электродвигателей, работающих в установившемся режиме. Наиболее точные результаты дает метод эквивалентного тока, который достаточно полно учитывает потери в электродвигателе.

7.5. Дополнительные условия проверки мощности двигателя

Электродвигатель, выбранный по допустимому нагреву необходимо проверить по мощности исходя в общем случае из обеспечения им следующих условий: пуска, статической и динамической устойчивости,

допустимого нагрева при продолжительном пуске,

допустимой частоты включений.

Чтобы двигатель успешно запустился при возможном снижении напряжения в сети, его мощность должна быть достаточной для выполнения условия:

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) в общем случае допускают снижение напряжения при пуске асинхронных ЭП до 30% ниже

уровень напряжения на зажимах

работающего АД ЭП.

Для обеспечения статической устойчивости мощность ЭП достаточна,

если выполняется условие:

электродвигателя с учетом возможного снижения напряжения питания, Н м;

обеспечения статической устойчивости ЭП:

Pc.max

Pí . (7.55)

M kU ðàá2

Динамическую устойчивость ЭП при ударной и резко переменной

нагрузках оценивают на основании (6.19).

Необходимость в проверке мощности двигателя ЭП по допустимому нагреву при продолжительном пуске возникает при длительности прямого

пуска ЭП свыше 10 с. Если в течение пуска пренебречь теплоотдачей электродвигателя, что допустимо, то на основании рассмотрения уравнения теплового баланса электродвигателя (7.5) для данного допущения получим после интегрирования формулу по определению превышения его

где А - потери энергии в электродвигателе при пуске, Дж; с - средняя удельная теплоемкость электродвигателя, которая может быть принята на уровне 400 Дж/ (кг. град); m- масса электродвигателя, кг.

Нормы допускают кратковременный нагрев изоляции электродвигателей

при длительном пуске до температуры 200 С - для изоляции класса нагревостойкости «В» и 225 С - для класса «F».

Наряду с кратностями: пускового, максимального и минимального момента, пускового тока ГОСТ 28327 (МЭК 60034-12) регламентирует кратность пусковой мощности кВ А по отношению к номинальной мощности

Вследствие этого в отдельных случаях возникает необходимость проверки соблюдения условия (7.57).

Если работа ЭП сопровождается частыми включениями и отключениями,

то мощность электродвигателя проверяют по допустимой частоте включений:

где факт - фактическая частота включений двигателя ЭП, ч; -

предельно допустимая частота включений двигателя ЭП,

исходя из его допустимого нагрева, ч

В предположении, что частичная мощность на валу двигателя при работе

близка к номинальной из равенства энергий тепловыделения и теплоотдачи,

имеем:

7.6. Подбор редуктора электропривода

Подбор электродвигателей к рабочим машинам – важный этап

проектирования электропривода, на котором предусматривают одновременное определение параметров двигателя и механической передачи

(в большинстве случаев - редуктора). За счет рационального выбора передаточного числа механической передачи могут быть достигнуты необходимые показатели электропривода. Ими могут быть минимальная продолжительность пуска, наименьшая стоимость, масса, габаритные размеры и потери энергии или максимальный КПД электропривода [22].

Масса, габаритные размеры (и соответственно стоимость) двигателя определяются при заданной мощности его номинальным моментом.

Подавляющее количество асинхронных двигателей с высокой номинальной частотой вращения имеют меньшую массу и повышенные значения номинальных коэффициентов полезного действия , и коэффициента мощности соs . Поэтому при проектировании электропривода рекомендуется ориентироваться в первую очередь на высокоскоростные двигатели.

Однако при использовании высокоскоростных двигателей для

обеспечения заданных скоростей движения исполнительных органов рабочих машин и производственных механизмов потребуется применение более тяжелых редукторов с большими значениями передаточного отношения,

отличающихся более высокими потерями мощности. Таким образом, задача совместного выбора двигателя и редуктора имеет оптимизационный характер и должна решаться c использованием определенных критериев оптимизации:

срока окупаемости, минимума потерь мощности (энергии), минимума стоимости электропривода, максимального быстродействия. Двигатель и редуктор выбирают с учетом параметров напряжения питающей сети,

способа монтажа на рабочей машине и условий окружающей среды.

Суммарный приведенный момент инерции электропривода определяется

как моментом инерции ротора (якоря) двигателя, так и инерцией элементов механической передачи и исполни тельного органа рабочей машины. Таким образом, за счет выбор передаточного числа (радиуса приведения)

механической передачи, с помощью которого осуществляется приведение к валу двигателя масс и моментов инерции элементов механической передачи и исполнительного органа, могут быть оптимизированы определенные показатели работы электропривода.

Одна из типовых задач такого рода связана с обеспечением минимальной

продолжительности пуска или торможения двигателя, т. е. максимального быстродействия электропривода. Этого достигают за счет оптимизации

передаточного числа редуктора, которому будут соответствовать минимальный запас кинетической энергии и минимальные потери энергии в переходных процессах.

Если допустить, что моменты двигателя и нагрузки в переходных процессах постоянны, то, относя потери в механической передаче к моменту нагрузки и используя основное уравнение движения, можно для