 |
Режимы работы электродвигателей. Выбор мощности
|
|
|
|
Возможные режимы работы электроприводов отличаются огромным многообразием по характеру и длительности циклов, значениям нагрузок, условиям охлаждения, соотношения потерь в период пуска и установившегося движения и т.п., поэтому изготовление электродвигателей для каждого из возможных режимов работы электропривода не имеет практического смысла.
На основании анализа реальных режимов выделен специальный класс режимов - номинальные режимы, для которых проектируются и изготавливаются серийные двигатели.
Действующим ГОСТ предусматриваются 8 номинальных режимов, которые в соответствии с международной классификацией имеют условные обозначения S1 - S8.
Продолжительный режим работы S1 - работа машины при неизменной нагрузке достаточно длительное время для достижения неизменной температуры всех ее частей.
Рассмотрим этот режим при постоянной и переменной нагрузках. При постоянной нагрузке температура перегрева двигателя постепенно достигает установившегося значения, при котором двигатель может работать неограниченно долгое время (вентиляторы, центробежные насосы, транспортеры).
При заданных моменте сопротивления механизма 
и частоте вращения 
выбирают передаточный механизм и соответствующее передаточное число 
этого механизма.
Передаточное число рассчитывается на основании заданной частоты вращения механизма и предполагаемой номинальной частоты вращения двигателя:
.
Для выбранного передаточного механизма с известным КПД 
и заданным моментом находят мощность двигателя:
.
При этом необходимо, чтобы номинальная мощность двигателя 
.
При переменной нагрузке температура двигателя колеблется, но приблизительно может считаться неизменной.
|
|
|
Частота вращения вала двигателя может также считаться практически постоянной. Мощность двигателя определяют на основании нагрузочной диаграммы.
Из этой диаграммы находят среднеквадратичный (эквивалентный по нагреву) момент:
.
Затем определяют требуемую мощность двигателя 
. Необходимо также проверить выбранный двигатель по перегрузочной способности.
Максимальный момент не должен превышать допустимого для данного двигателя:
,
где 
- номинальный момент двигателя; 
- допустимая перегрузочная способность двигателя.
Кратковременный режим. В этом режиме двигатель работает ограниченное время 
, в течение которого температура перегрева 
не успевает достигнуть установившегося значения. За время отключенного состояния двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. К механизмам, работающим в кратковременном режиме, относятся зажимные устройства металлорежущих станков, разводные мосты, шлюзовые устройства гидротехнических сооружений.
Двигатели, работающие в кратковременном режиме, выпускают на стандартное время включения, равное 10, 30, 60 и 90 мин. Необходимо, чтобы энергия потерь, выделяющаяся в двигателе за время его работы, не превосходила энергии потерь, выделяющейся за номинальное (паспортное) время работы
.
Необходимо, чтобы выбранный двигатель был проверен на перегрузочную способность:
.
Повторно-кратковременный режим. В этом режиме время нагрузки 
(время работы) чередуется с паузами 
.
За время нагрузки температура перегрева не успевает достигнуть установившегося значения, а за время паузы двигатель не успевает полностью охладиться.
Через определенное число циклов среднее значение температуры достигает некоторого установившегося значения. Повторно-кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения (ПВ), определяемой по формуле
|
|
|
.
Этот режим применяется в электроприводах кранов, подъемников, холодильных установках и т.д.
Для повторно-кратковременного режима работы выбирают специально рассчитанные двигатели с продолжительностью включения, равной 15, 25, 40 и 60%. Расчет двигателя в этих случаях производится в следующем порядке.
1. По аналогии с имеющимися приводами производят предварительный выбор двигателя.
2. Для выбранного двигателя строят реальную нагрузочную диаграмму (рис. 8).
3. По нагрузочной характеристике определяют фактическую продолжительность включения двигателя
.
4. По нагрузочной характеристике находят эквивалентный момент двигателя за время его работы
.
5. Приводят найденный эквивалентный момент к паспортному значению
.
6. Сравнивают полученное значение 
с номинальным моментом двигателя. Должно выполняться условие 
.
7. Проверяют двигатель на перегрузочную способность .
Если одно или оба условия не выполняются, производят повторный выбор двигателя и повторяют расчет
Повторно-кратковременный режим работы с влиянием пусковых процессов S4 - последовательность идентичных циклов работы, каждый из которых включает время пуска, достаточно длительное для того, чтобы пусковые потери оказывали влияние на температуру частей машины, время работы при постоянной нагрузке, за которое машина не нагревается до установившейся температуры, и время стоянки, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.
Повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением S5 - последовательность идентичных циклов работы, каждый из которых включает достаточно длительное время пуска, время работы при постоянной нагрузке, за которое машина не нагревается до установившейся температуры, время быстрого электрического торможения и время стоянки, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.
Перемежающийся режим работы S6 - последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы с постоянной нагрузкой и время работы на холостом ходу, причем длительность этих периодов такова, что температура машины не достигает установившегося значения.
Перемежающийся режим с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением S7 - последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает достаточно длительный пуск, работу с постоянной нагрузкой и быстрое электрическое торможение. Режим не содержит пауз.
|
|
|
Перемежающийся режим с периодически изменяющейся частотой вращения S8 - последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы с неизменной нагрузкой и неизменной частотой вращения, затем следует один или несколько периодов при других постоянных нагрузках, каждой из которых соответствует своя частота вращения (например, этот режим реализуется при переключении числа пар полюсов асинхронного двигателя). Режим не содержит пауз.
Учет режима работы имеет большое значение при подборе двигателя. Мощности двигателей, указанные в каталогах, приведены для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением.
Если двигатель работает в режиме S2 или S3, он нагревается меньше, чем в режиме S1, и поэтому он допускает большую мощность на валу.
При работе в режиме S2 допустимая мощность может быть повышена на 50% при длительности нагружения 10 мин, на 25% - при длительности нагружения 30 мин, на 10% - при длительности нагружения 90 мин.
Для режима S3 рекомендуются двигатели с повышенным скольжением.
|
|
|
