 |
Классификация режимов работы ЭД. Нагрузочные диаграммы
|
|
|
|
Нагрузочные диаграммы это: 
; 
; 
. Различают нагрузочные диаграммы механизма и ЭД, причем последние отличаются на величину потерь в кинематических звеньях передачи и благодаря инерции движущихся масс являются более сглаженными. В соответствии с условиями нагрева ЭД различают длительный (рисунок 4.11, а), кратковременный (рисунок 4.11, б) и повторно-кратковременный (рисунок 4.11, в) режимы работы.
Рисунок 4.11 - Нагрузочные диаграммы и кривые нагрева двигателя при длительном (а), кратковременном (б) и повторно-кратковременном (в) режимах работ
В длительном режиме ЭД работает под нагрузкой в течение времени, необходимого для нагрева до установившейся температуры. Для полного использования ЭД необходимо, чтобы его установившаяся температура равнялась максимально допустимой для его изоляции 
.
В кратковременном режиме ЭД, работая под нагрузкой, не успевает нагреться до установившейся температуры, а в следующий затем период остановки остывает до температуры окружающей среды. Работать ЭД всегда начинает в холодном состоянии (
). Стандартные длительности режима, при которых заводом указывается мощность ЭД: 15,30,60,90мин.
Повторно-кратковременный режим состоит из чередующихся кратковременных рабочих периодов и пауз, причем за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды. Суммарная продолжительность 
и 
не должна превышать 10мин. Данный режим характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ)
(4.86)
или 
. Стандартные ПВ это 15,25,40 и 60%.
С течением времени наступает равновесие между количеством теплоты, выделенной за и теплотой, рассеянной в окружающую среду 
. Далее температура колеблется от 
до 
. В кратковременном и повторно-кратковременном режимах при той же нагрузке, что и в длительном режиме, ЭД не достигает допустимой температуры и будет работать с недогрузкой. Поэтому в таких режимах можно либо допустить большую нагрузку, Либо выбрать ЭД меньшей мощности.
|
|
|
Номинальной мощностью называется мощность, развивая которую ЭД, работающий в указанном для него режиме, нагревается до температуры, допустимой для класса его изоляции (90-1800С-Н).
Номинальная мощность зависит также от условий охлаждения.
Перегрузочная способность ЭД:
(4.87)
для ДПТ 
; АД 
; МАП 
; СД 
.
Закрытые ЭД при тех же габаритах имеют меньшую мощность, но большую перегрузочную способность, чем открытые.
Нагрев. Потери энергии ЭД превращаются в теплоту.
, (4.88)
где 
- потребляемая мощность, а 
- на валу номинальная. При различных нагрузках
, (4.89)
где
; 
; 
. (4.90)
Для тихоходных ЭД 
; для быстроходных 
. Если количество теплоты, выделяющейся в ЭД в 1с обозначить через 
(Дж), то 
. Количество теплоты, выделяемой двигателем пропорционально превышению температуры 
над температурой 
. При 
уравнение теплового баланса:
, (4.91)
где С – теплоемкость ЭД (Дж/0С), А – теплоотдача ЭД (Дж/0Сс), 
- количество теплоты, выделяемой в ЭД за 
, 
- количество теплоты, идущей на нагрев ЭД, 
- количество теплоты, выделяемой ЭД в окружающую среду за время . Решив дифференциальное уравнение теплового баланса относительно 
получим уравнение нагрева ЭД:
, (4.92)
где 
- установившееся превышение температуры, 
- постоянная времени нагрева, (с).
Если в момент пуска 
, то и тогда
(4.93)
. В начальный период работы (рисунок 4.12) ЭД большая часть теплоты идет на нагрев ЭД и его температура быстро растет. По мере роста температуры ЭД большое количество теплоты выделяется в окружающую среду и нагрев ЭД замедляется, пока не наступит равновесие выделяемой и отдаваемой теплоты.
|
|
|
Рисунок 4.12 – Кривая нагрева двигателя при длительной неизменной нагрузке
Установившейся температурой принято считать температуру, которая в течение одного часа изменится не более чем на 10С. Такой температуры ЭД достигает через 
. Если бы ЭД не отдавал теплоту, то его нагрев происходил бы по прямой, касательной к экспоненте в точке " К ". В этом случае ЭД нагрелся бы до установившейся температуры за время " Т ". Если принять 
, то
(4.94)
У малых ЭД с самовентиляцией Т =10-20мин, а у больших закрытого исполнения – несколько часов. " Т " – называют постоянной времени.
Охлаждение ЭД. С отключением от сети выделение теплоты в ЭД прекращается 
. Тогда
, (4.95)
т.е. ЭД охлаждается до температуры окружающей среды. При остановившемся ЭД теплоотдача падает 
, а 
становится больше (рисунок 7.2). Для самовентилируемых ЭД 
.
Для ЭД с независимым охлаждением 
. Уравнение охлаждения
, (4.96)
где 
- превышение температуры ЭД в момент отключения от сети. За время 
ЭД охлаждается до температуры
. (4.97)
До температуры окружающей среды ЭД практически охладится за
. (4.98)
Рисунок 4.13 – Кривые нагрева и охлаждения двигателя при 
Вопросы для самоконтроля:
1. Что называется нагрузочной диаграммой?
2. Чем отличается нагрузочные диаграммы механизма и ЭД?
3. Как подразделяются нагрузочные диаграммы в соответствии с условиями нагрева ЭД различают?
4. Что такое продолжительность включения?
5. Запишите уравнение теплового баланса ЭД.
6. Запишите уравнение нагрева и охлаждения ЭД.
7. Как осуществляется выбор мощности ЭД при кратковременном режиме работы?
8. Какая методика расчет мощности для ПКВ?
Литература [1-5]
Выбор ЭД
В большинстве случаев ЭД выбирают по статическому моменту и скорости механизма с последующей проверкой на пригодность его работы в заданном режиме. При выборе учитывают также соответствие конструктивного исполнения ЭД характеру среды, в которой ему предстоит работать.
По способу защиты от воздействия окружающей среды ЭД и аппаратура делятся на:
-защищенного типа, имеющие защиту от прикосновения к нагретым, движущимся и токоведущим частям;
-брызгонепроницаемые, защитные устройства которых предотвращают попадание во внутрь ЭД капель, падающих под углом до 450;
|
|
|
-водозащищенные, которые защищены от попадания внутрь ЭД воды при обливании их из шланга;
-герметичного исполнения, не допускающие попадания внутрь воды при погружении ЭД в воду;
-взрывозащищенные, обеспечивающие безопасность применения их во взрывоопасной среде.
По способу охлаждения различают ЭД с естественным охлаждением (просто окружающим воздухом), самовентиляцией внутренней или наружной – обдуваемой (на валу ЭД вентилятор) и независимым охлаждением (специальный вентилятор).
По способу монтажа:
-установленные на лапах и фланцевые;
-горизонтальный и вертикальный вал.
Подшипники в основном качения – шариковые и роликовые, имеющие меньшие осевые размеры и больший КПД, чем подшипники скольжения.
|
|
|
