- •Основы теории электропривода введение
- •Тема лекции 1 Основные понятияэлектропривода план лекции
- •1.1. Структурная схема электропривода
- •2. Классификация электроприводов
- •Тема лекции 2 Силы и моменты, действующие в системе электропривода план лекции
- •Виды статических моментов (активный и реактивный)
- •Приведение статических моментов к валу электродвигателя
- •Расчёт мощности электродвигателя упрощенного электропривода лебёдки
- •Приведение моментов инерции к одной оси вращения
- •Приведение масс, движущихся поступательно, к валу двигателя
- •Тема лекции 3
- •Уравнение движения электропривода
- •Время пуска двигателя в холостом режиме и под нагрузкой
- •Пуск двигателя в холостом режиме
- •Пуск двигателя под нагрузкой
- •Время торможения и изменения скорости электропривода Разгон двигателя от скорости до
- •Свободный выбег
- •Время торможения электропривода
- •Время изменения скорости электропривода
- •Путь рабочего органа за время пуска и торможения
- •Тема лекции 4 Механические характеристики исполнительных механизмов. Установившиеся режимы план лекции
- •Момент и мощность вращательного движения
- •Изображение характеристики механизмов в теории электропривода
- •Различают два основных вида механических характеристик судовых исполнительных механизмов:
- •Статические моменты судовых механизмов
- •Изображение характеристик исполнительного механизма при работе в электроприводе с разными двигателями
- •Режими роботи електродвигунів у квадрантах системи координат кутова швидкість - момент ω (m)
- •Тема лекции 5 Передача механической энергии при подъёме и спуске груза план лекции
- •Подъем груза
- •Тормозной режим (спуск груза)
- •Построение нагрузочных диаграмм
- •Сопоставление формул вращательного движения с формулами поступательного движения
- •Тема лекции 6
- •План лекции
- •Задачи выбора электродвигателя (эд)
- •Выбор рода тока и напряжения эд
- •Типы двигателей в зависимости от назначения
- •Выбор номинальной скорости эд
- •Выбор двигателя по мощности
- •Тема лекции 7 Нагревание и охлаждение электродвигателей план лекции
- •Классификация изоляции
- •Тепловой баланс и превышение температуры электродвигателей
- •Постоянные времени нагрева и охлаждения
- •План лекции
- •Международная система классификации режимов работы электродвигателей
- •Продолжительный режим s1
- •Кратковременный режим s2
- •Повторно–кратковременный режим s3
- •Условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов
- •Расчет мощности и выбор электродвигателя для различных режимов работы
- •Номинальная мощность электродвигателя при длительной переменной нагрузке
- •Метод средних потерь
- •Метод эквивалентных величин (тока, момента, мощности)
- •Расчет мощности и выбор электродвигателя для повторно-кратковременного и кратковременного режимов работы
- •Расчет мощности и выбор электродвигателя для кратковременного режима
- •Тема лекции 10 Механические характеристики электродвигателей план лекции
- •1.Естественные и искусственные механические характеристики электродвигателей
- •Естественная механическая характеристика синхронного двигателя
- •Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока
- •Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя
- •Тема лекции 11 Саморегулирование электродвигателей план лекции
- •Изменение скорости электродвигателей
- •Саморегулирование электродвигателей постоянного тока
- •Саморегулирование асинхронных двигателей (ад)
- •Равновесие моментов устанавливается при новом значении скорости вращения вала эд.
- •Процесс саморегулирования асинхронных двигателей при увеличении момента сопротивления механизма
- •Активная и реактивная составляющие тока в асинхронном двигателе
- •Тема лекции 12 Устойчивость работы электропривода план лекции
- •Статическая устойчивость электропривода
- •Влияние эксплуатационных характеристик электродвигателя на cтатическую устойчивость
- •Динамическая устойчивость электропривода
- •Влияние величины напряжения сети на устойчивость электропривода. Опрокидывание электродвигателя
- •Способы повышения динамической устойчивости саэп
- •Контрольные вопросы
- •Способы пуска, регулирования частоты вращенияи торможения электроприводов
- •Способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока
- •2.1. Основные сведения
- •Электрическое торможение двигателей постоянного тока
- •3.1. Основные сведения
- •Динамическое торможение двигателя параллельного возбуждения
- •Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока
- •Реверс двигателей постоянного тока
- •4.1. Основные сведения
- •4.2. Реверс изменением направления тока в обмотке якоря
- •Реверс изменением направления тока в параллельной обмотке возбуждения
- •Тема лекции 14
- •Прямой пуск короткозамкнутых асинхронных двигателей специального исполнения
- •Реостатный пуск двигателей с фазным ротором
- •Пускасинхронного двигателя при пониженном напряжении на обмотке статора
- •Введение сопротивления в цепь статора
- •Тема лекции 16 Способы регулирования частоты вращения 3-фазных асинхронных двигателей план лекции
- •Основные сведения
- •Регулирование скорости изменением числа пар полюсов обмотки статора. Принцип получения разного числа пар полюсов
- •Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду»
- •Расчёт момента и мощности при регулирование скорости переключением обмоток статора со звезды(y) на двойную звезду(yy)
- •Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора с «треугольника» на «двойную звезду»
- •Расчёт момента и мощности при регулирование скорости переключением обмоток статора с треугольника на двойную звезду(yy)
- •Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением частоты тока статора
- •1.Статический момент не изменяется с изменением скорости
- •Статический момент нагрузки изменяется по квадратичному закону
- •§ 5.13. Системы частотного регулирования асинхронных двигателей
- •21.10.2010 18:37 Администратор
- •Тема лекции 17 Электрическое торможение асинхронных двигателей
- •3.1. Основные сведения
- •Рекуперативное торможение
- •Рекуперативное торможение при переходе с большей скорости на меньшую
- •Динамическое торможение асинхронных двигателей
- •Торможение асинхронных двигателей противовключением
- •Реверс 3-фазных асинхронных электродвигателей
- •Условия работы судового электрооборудования. Требования Правил Регистра к судовому электрооборудованию
- •Требования морских нормативных документов к конструкции судового электрооборудования
- •Основные сведения
- •Классификация судового оборудования в зависимости от климатических условий района плавания
- •Классификация электрооборудования в зависимости от места расположения на судне
- •Степень защищенности электрооборудования от попадания внутрь воды
- •Зависимость степени защищённости электрооборудования от типа судовых помещений
- •Классификация судового оборудования в зависимости от особых условий работы эксплуатации
- •Классификация судового электрооборудования в зависимости от способа монтажа электрических машин
- •Примеры условного обозначения форм конструктивного исполнения электрических машин
Тепловой баланс и превышение температуры электродвигателей
Температура ЭД зависит не только от нагрузки, но и от температуры окружающей (охлаждающей) среды.[гер450с чек 352. 350] При расчетах температуру окружающей (охлаждающей) среды для судового электрооборудования принимают +40.
Для электродвигателей нормируется не допустимая температура обмотки и других частей машины, а допустимое превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды.[чилк350]
Разность между температурами двигателя и окружающей (охлаждающей) среды называют превышением температуры или температурой перегрева и обозначают .
Например, для широко распространенной изоляции класса «А» допустимая температура перегрева составляет 65,, а допустимая температура изоляции класса «А» 105(Табл7.1).
= =105,
где; 40– температура окружающей среды.
При расчетах процессов нагревания и охлаждения электрическую машину рассматривают как однородное тело, которое равномерно нагревается и излучает теплоту всей поверхностью.
Перед работой ЭД имеет температуру окружающей среды, а при работе вся выделяющаяся теплота идет на повышение температуры двигателя.
Количество теплоты, необходимое для нагрева двигателя массой –m, теплоемкость которого – C [Вт·с/град], при повышении температуры двигателя в процессе работы на – , определяется по формуле
. (7-2)
Когда температура ЭД становится выше температуры окружающей среды, начинается процесс теплоотдачи от двигателя в окружающую среду. При постоянной нагрузке, через некоторое время, температура ЭД достигает установившегося значения и прекращается повышение ткемпературы.
При установившейся температуре , вся теплота, выделяющаяся в ЭД, отдается в окружающую среду. То есть наступает тепловое равновесие : при этом часть выделяющейся теплоты расходуется на поддержание установившейся температуры двигателя а остальная часть теплоты отдается в окружающую среду.
Если нагрузка на вал двигателя увеличится, то ток двигателя увеличится и установившаяся температура так же увеличится при большем значении мощности, развиваемой двигателем.
Уравнение теплового баланса двигателя при постоянной нагрузке имеет следующий вид:
(7-3)
где; –количество теплоты (мощность потерь в двигателе), выделяющейся в двигателе за 1секунду;
–температура перегрева (превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды),соответствующая промежутку времени , за который выделяется энергия ;
–общее количество тепла, выделяющееся в двигателе за время ;
–количество тепла, расходуемого на нагрев двигателя до установившейся температуры;
–количество тепла, отдаваемого двигателем в окружающую среду;
–коэффициент теплоотдачи, количество тепла, отдаваемого двигателем в окружающую среду в течение 1 секунды при разности температур двигателя и среды ;
–теплоемкость двигателя – количество теплоты, необходимое для повышения температуры двигателя на .
После достижения установившегося превышения температуры двигателя– , увеличение температуры двигателя прекращается то естьстановится равным нулю.
Подставим в (7-3) и получимустановившееся превышение температуры (температуру перегрева) двигателя – :
(7-4)
Каждой нагрузке двигателя соответствует своя установившаяся температура превышения двигателя – .
Совершенно очевидно [герс 450с], двигатель можно нагружать только мощностью, при которой температура не превышает максимально допустимого значения для его изоляции.
Наибольшую мощность , при которой двигатель длительно работает без опастности перегрева изоляции , называют номинальной мощностью[герс 450с].
Номинальная мощность вместе с другими номинальными параметрами указывается на щитке ЭД.
Из выражения (7-4) видно, что установившаяся температура превышения возрастает с уменьшением теплоотдачи . Чем лучше охлаждается ЭД при работе, тем ниже установившаяся температура превышения (). Поэтому ЭД снабжают вентиляторами и применяют ребристые корпуса для увеличения охлаждающей поверхности.
Разделим (7-3) на :
Учитывая (7-4) что :
обозначим ,
(7-5)
получили дифференциальное уравнение 1– го порядка(7-5) ,неизвестная .
Решение линейного дифференциального уравнения (7-5) показывает закон изменения температуры превышение двигателя – во времени (7-6):
(7-6)
здесь:
–начальное превышение температуры, с которым ЭД начинает работать;
–конечное установившееся превышение температуры двигателя.
–постоянная времени нагревания двигателя – это время, в течение колторогопревышение температурыдвигателя над температурой окружающей среды отдостигло бы установившегося значения при =const (при постоянном количестве теплоты, выделяющейся в двигателе за 1секунду) и отсутствии теплоотдачи в окружающую среду.
Если ЭД начинает работать в «холодном» состоянии (нагрет до ) тои уравнение (7-6) не содержит второго слагаемого,
. (7-6а)
Рассмотрим графики нагревания и охлаждения ЭД при разных нагрузках и начале работы привода с разных температур.
Рис. 7.1 Кривые нагрева и охлаждения двигателя
Кривая 1 и 2 соответствуют работе двигателя с «холодного» состояния (тмпературы двигателя и окружающей среды одинаковые), но при разных нагрузках: кривая 1соответствует –малой нагрузке, кривая 2 –большей нагрузке.
Кривая 3 – соответствует работе двигателя c такой же нагрузкой как и для кривой 2 но, когда двигатель уже имеет начальное превышение температуры по сравнению с кривыми 1 и 2.
Кривые нагревания и охлаждения являются экспонентами. Установившаяся температура (1,2,3) достигается практически за время (35)(погрешность 5 и 0.5%).
После отключения двигателя от сети выделение теплоты в нем прекращается.
и соответственно:
.
Для процесса охлаждения изменение температуры принимает вид:
,
(7-7)
где : – постоянная времени охлаждения;
–теплоотдача при охлаждении.
Время охлаждения ЭД до установившейся температуры или до температуры охлаждающей среды принимается равным:
Интенсивность охлаждения ЭД зависит от способа вентиляции и его скорости. В двигателе с самовентиляцией условия охлаждения значительно хуже, чем в двигателе с принудительной вентиляцией. Поэтому постоянная охлаждения – для них в 23 раза больше постоянной нагрева.
Регулярные продувки и очистки поверхности ЭД от пыли увеличивают теплоотдачу и обеспечивают его наиболее полное использование.
После этого листа идет стр 20 (М) печатный текст