книги / Теория электропривода.-1
.pdf
I |
|
= I |
|
ПВкат |
. |
(10.21) |
|
|
|
||||
|
доп |
|
кат ПВ |
|
||
10.7. Выбор мощности при кратковременном режиме работы двигателя
Для правильного использования электродвигателя при кратковременном режиме работы (S2) необходимо, чтобы за время включения tp температура перегрева достигла допустимой для соответствующего класса изоляции величины
(рис. 10.3, б).
Если τmax = τдоп, то из уравнения (10.4) при τнач= 0 получим
|
|
|
|
|
|
− |
tр |
|
τ |
max |
= τ |
доп |
= τ |
1−е |
Тн . |
||
|
|
|
уст |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При продолжительном режиме работы с номинальной нагрузкой (номинальные потери) перегрев электродвигателя достигает предельно допустимой для данного класса изоля-
∆АРн .
При кратковременной работе электродвигателя продолжительного режима за время tр должен быть достигнут тот же предельно допустимый перегрев τдоп, определяемый по выражению
∆Р |
∆Р |
−Т |
|
|
|
|
||
|
|
к 1−е |
|
tр |
|
|
|
|
н = |
А |
|
|
н |
, |
(10.22) |
||
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Тн – постоянная времени нагрева; ∆Рк – потери при кратковременной перегрузке.
Определим отношение потерь в электродвигателе при кратковременной перегрузке к номинальным потерям, называемое коэффициентом тепловой перегрузки:
311
|
|
|
∆Р |
|
− |
tр |
|
−1 |
|
|
k |
|
= |
Т |
|
. |
(10.23) |
||||
т |
к |
= 1−е |
|
|
н |
|||||
|
|
∆Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
Из (10.23) определим уравнение зависимости tр от тепловой перегрузки:
t |
|
=T ln |
kт |
. |
(10.24) |
|
kт −1 |
||||
|
р |
н |
|
|
Последовательность выбора мощности электродвигателя при кратковременном режиме работы [1]:
1. На основании нагрузочной диаграммы предварительно выбирают электродвигатель, мощность которого должна быть меньше максимального пика нагрузки.
2. Для выбранного электродвигателя определяют номинальные потери ∆Pн и потери ∆Pк, соответствующие максимальной кратковременной нагрузке Рк через значения КПД по соотношению (9.3).
3. По найденным значениям потерь вычисляют коэффи-
циент тепловой перегрузки kт по соотношению (10.23). |
|
||
4. По уравнению (10.24) определяют величину |
tp |
для |
|
T |
|||
|
|
||
|
н |
|
|
найденного значения kт.
5. Для известного значения постоянной времени нагрева определяют допустимое время tp.доп кратковременной работы электродвигателя. Полученное значение сравнивается с фактическим временем включения tр, заданным нагрузочной диаграммой. Для правильно выбранного электродвигателя
необходимо, чтобы tp.доп ≈ tр. Если tp.доп < tр или tp.доп > tр, то электродвигатель соответственно перегружен или недогру-
жен. В этом случае необходимо принять другой габарит электродвигателя и сделать проверочный расчет заново.
312
10.8. Определение допустимой частоты включений асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
В большинстве случаев производительность механизмов требует значений времени цикла меньше номинальных (больших значений частоты включений двигателя в час), например в номинальных режимах S4 и S5, когда влияние пусковых и тормозных потерь энергии на нагрев двигателя существенно возрастает.
Если асинхронный двигатель продолжительного режима будет работать с номинальной скоростью в режиме S5, то при каком-то числе циклов пуска и торможения двигателя в час перегрев его обмоток достигает допустимого значения, что и определяет величину Zдоп. Мощность потерь, отдаваемых двигателем в окружающую среду при работе с номинальной (или близкой к ней) скоростью, будет равна ∆Рн, за периоды
пуска и торможения – β ∆Pн 1+β2 , а за время пауз –
β · ∆Рн, где β – коэффициент ухудшения вентиляции, зависящий от конструктивного исполнения двигателя и способа вентиляции.
Потери энергии, выделяющиеся в двигателе за один цикл повторно-кратковременного режима, состоят из потерь при пуске и торможении (∆Ап + ∆Ат), а также из потерь при установившейся скорости (∆Р · tуст). После ряда циклов температура двигателя устанавливается и уравнение теплового баланса будет [1]
|
|
|
∆Ап + ∆P tуст +∆Ат |
= |
|
|
||||
= |
1+β (t |
п |
+t |
т |
) ∆Р +t |
уст |
∆Р +β t |
о |
∆Р , (10.25) |
|
|
2 |
|
н |
н |
|
н |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где tп, tт, tуст и tо – соответственно время пуска, торможения, установившегося режима и паузы.
313
Если учесть, что Zдоп = |
3600 , tо = tц(1 – ε) и tуст = |
|
tц |
= tц · ε – (tп + tт), где tц – время одного цикла, то, подставляя эти соотношения в уравнение (10.23) и решая его относительно Zдоп, получим
|
|
|
|
|
Zдоп = 3600× |
|
|
|
||||
× |
|
(∆Рн −∆Р) ε+∆Рн β (1−ε) |
|
|
. (10.26) |
|||||||
∆А |
+∆А |
−(t |
п |
+t |
т |
) |
|
∆Р+(1+β) ∆Р |
−∆Р |
|
||
|
п |
т |
|
|
|
|
2 |
н |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Соотношение (10.24) значительно упрощается, если учесть, что потери, выраженные третьим слагаемым знаменателя, составляют примерно 3 % от суммы потерь за периоды пуска и торможения (∆Aп + ∆Aт), и если учесть, что двигатели работают с нагрузкой, близкой к номинальной (∆P ≈ ∆Pн).
В этом случае
Zдоп = 3600 |
|
∆Рн β (1 |
−ε) |
. |
(10.27) |
||
0,97 |
(∆Ап +∆Ат ) |
||||||
|
|
|
|
||||
Для режима S4 расчетные формулы для определения Zдоп получаются как частный случай из формулы (10.26) для режима S5 при ∆Aт = 0 и tт = 0.
Проверка правильности предварительно выбранного двигателя выполняется по условию Zдоп ≥ Zт, т.е. допустимое число включений в час больше необходимого по технологическому режиму числа.
Список рекомендуемой литературы
1.Ключев В.И. Теория электропривода: учеб. для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 560 с.
2.Онищенко Г.Б. Электропривод: учеб. для вузов. – М.:
РАСХН, 2003. – 320 с.
314
3.Ильинский Н.В. Основы электропривода: учеб. пособие для вузов. – М.: Изд-во МЭИ, 2003. – 224 с.
4.Драчев Г.И. Теория электропривода: учеб. пособие. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – Ч. 1. – 209 с.
5.Зеленов А.Б. Теория электропривода: учеб. пособие. –
Алчевск: Изд-во ДонГТУ, 2005. – Ч. 1, Ч. 2. – 382 с.; 507 с.
6.Электрический привод: учеб. пособие. – 2-е. изд. / Ю.Н. Дементьев [и др.]. – Томск: Изд-во ТПУ, 2010. – 232 с.
315
Учебное издание
ВАСИЛЬЕВ Елисей Михайлович
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Учебное пособие
Редактор и корректор В.В. Мальцева
Подписано в печать 17.12.14. Формат 60×90/16.
Усл. печ. л. 19,75. Тираж 100 экз. Заказ № 242/2014.
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета.
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.
Тел. (342) 219-80-33.
316