Проверка двигателя привода на нагрев

 

Последним этапом энергетического расчёта каждого привода является проверка выбранного двигателя на нагрев.

Двигатель будет работать не перегреваясь, если среднее значение потерь его мощности в якорной цепи за время рабочего цикла не превышает потерь мощности в номинальном режиме :

(3.31)

Среднее значение потерь мощности за время рабочего цикла пропорционально квадрату среднего значения момента за названное время:

. (3.32)

Из неравенства (3.31) и уравнения (3.32) следует, что условием нормального теплового режима двигателя является требование

, (3.33)

,

– эквивалентный момент двигателя за время рабочего цикла, поэтому условие

 

 

нормального теплового режима принимает вид

(3.34)

Таким образом, при проверке двигателя на нагрев необходимо знать закон изменения момента двигателя в течение всего рабочего цикла. Выполнение такой задачи не всегда возможно, поэтому на практике поступают следующим образом: разбивают рабочий цикл привода на характерные участки Dt_i и для каждого из них находят описание .Эквивалентный момент двигателя находят в удобном для практического использования виде:

 

(3.35)

(3.36)

где – эквивалентные моменты двигателя на соответствующих Dt_i участках цикла.

 

Пример

 

На рис. 3.3 показан пример программной траектории изменения положения нагрузки привода , приведены диаграммы скорости и ускорения нагрузки за время рабочего цикла . Максимальные значения скорости нагрузки обозначены на диаграмме , ускорения – . Траекторию рабочего цикла можно разбить на 4 характерных участка и соответственно время рабочего цикла на 4 интервала времени: [0, t ₁ ], [t ₁, t ₂ ], [t ₂, t ₃ ], [t ₃, ].Как очевидно из программной траектории (см. рис. 3.3), реализация ее в указанном виде нереальна. Необходимо время для разгона и торможения. Реальная программная траектория изменения положения нагрузки приведена на рис. 3.4.

Момент, требуемый от двигателя на любом из участков траектории, определяется в соответствии с уравнениями (3.5), (3.20):

(3.37)

В уравнении текущего момента (3.37) использованы текущие значения динамического момента нагрузки (3.5), ускорения нагрузки .

Поскольку на каждом из участков программной траектории свой режим, находим текущие значения момента , учитывая характерные особенности режимов.

Рис. 3.3. Программная траектория изменения положения нагрузки

Рис. 3.4. Реальная программная траектория движения нагрузки

 

Режим разгона

 

Для минимального искажения программной траектории (см. рис. 3.3) двигатель должен развивать максимально возможный момент, определяемый максимально допустимой величиной тока в якорной цепи, т.е. установкой токоограничения.

Обычно

(3.38)

тогда и момент:

(3.39)

Моменту, развиваемому двигателем при разгоне, препятствуют силы трения в механизмах поворота и сила тяжести груза в механизме подъема при подъеме груза, поэтому ускорение, развиваемое при разгоне в этих механизмах,

(3.40)

Моменту, развиваемому двигателем при разгоне в устройствах подъема при опускании груза, помогает сила тяжести, поэтому ускорение в этом режиме:

(3.41)

Время, необходимое для разгона,

(3.43)

 

Режим торможения

 

Режиму торможения способствуют силы трения в механизмах поворота и силы тяжести нагрузки в механизмах подъема при подъеме груза, в режиме опускания нагрузки силы тяжести препятствуют режиму торможения.

Двигатель должен развивать тот же максимально возможный момент . Ускорение, развиваемое двигателем при торможении в механизмах поворота и подъема груза в механизмах подъема:

(3.43)

 

 

Ускорение, развиваемое двигателем при торможении в механизмах подъема при опускании груза:

(3.44)

Время, необходимое для торможения в механизмах поворота и подъема,

(3.45)

 

 

Программное движение

 

Учитывая необходимость реализации режимов разгона и торможения для осуществления программного движения нагрузки, изменим соответствующие движению траектории , , , как показано на рис. 3.4.

Момент, требуемый от двигателя на интервале времени программной траектории, необходим для уравновешивания максимального статического момента нагрузки и обеспечения постоянной скорости движения :

Моменту, развиваемому двигателем на участке программного торможения c линейно падающей скоростью и постоянным ускорением – , в механизмах поворота и механизмах подъема нагрузки помогают силы трения и вес поднимаемого груза:

В механизмах подъема, работающих в режиме опускания груза, на этом участке от двигателя требуется момент больший, чем , т.к. необходимо погасить скорость падающего груза, а не просто уравновесить ее, как было на предыдущем интервале времени :

Программный разгон на участке требует от двигателей в механизмах поворота создания момента, уравновешивающего статический момент нагрузки и обеспечивающего линейно нарастающую скорость :

Силы трения в механизмах препятствуют этому движению.

 

 

Моменту, требуемому от двигателя в механизмах, обеспечивающих опускание нагрузки, помогает вес нагрузки:

На участке движение с постоянной скоростью

Так как каждый из найденных моментов не меняется в пределах своего участка, эквивалентные моменты

Находим эквивалентный момент двигателя:

 

Проверяем условие нормального теплового режима:

Проверкой двигателя на нагрев заканчивается энергетический расчет привода. Если окажется, что условие нормального теплового режима не выполняется, то необходимо либо предусмотреть в приводе принудительное охлаждение двигателя, либо выбрать другой двигатель (высокомоментный, менее инерционный или, наконец, более мощный) и повторить все расчёты, начиная с выбора передаточного числа редуктора.

Необходимо отметить, что изменения, которым подвергается программная траектория на начальном и конечном участках, снижают качество управляемого привода. Кроме того, энергоёмкость привода с необходимыми на участках рабочего цикла режимами принудительного, не предусмотренного программой, разгона и торможения значительно больше, чем требуется для решения исходной задачи.

Проверив на нагрев выбранные двигатели для двух возможных траекторий программного движения, приступают к решению последней задачи первого этапа работы: выбору траектории движения нагрузки из двух возможных. При этом выборе учитывают энергоемкость каждой из траекторий, необходимый редуктор, возможное качество отработки траекторий и обосновывают свой выбор.

 

Второй этап

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: