- •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
Кратковременный режим s2
Кратковременным называют режим, при котором температур
двигателя τ за время работы не успевает подняться до установившейся температуры θ, но за время паузы уменьшается до температуры окружающей среды θ(рис. 8.1, б).
Для этого режима применяют количественный показатель :
«длительность работы».
Стандарты устанавливают 3 значения длительности работы электродвигателей: 10, 30 и 60 мин.
На судах в кратковременном режиме работают шлюпочные и траповые лебёдки (длительность работы 10 мин) и якорно-швартовные устройства (длительность работы до 30 мин).
Повторно–кратковременный режим s3
Повторно–кратковременным называют режим, при котором
температура двигателя τ за время работы не успевает подняться до установившейся температуры θ, а за время паузыне успевает уменьшаться до температуры окружающей среды θ(рис.В2., в).
Этот режим состоит из чередующихся кратковременных периодов работы t и времени пауз t.
Время цикла t равно сумме периодов работы tи времени пауз t
t= t+ t
не должно превышать 10 мин. В случае превышения 10 мин наступает кратковременный режим работы – S2.
Для повторно-кратковременного режима применяют количественный показатель «продолжительность включения двигателя, его называют – ПВ ».
Продолжительностью включения двигателя (ПВ, ПВ%) называют
отношение времени работы двигателя к времени цикла, выраженное в относительных единицах или процентах :
ПВ = t / t, или ПВ% = (t / t)100%.
Стандарты устанавливают 4 значения ПВ%: 15, 25, 40 и 60%. Чем
больше ПВ%, тем большую часть времени цикла работает двигатель.
На судах в повторно-кратковременном режиме работают двигатели грузовых лебёдок и кранов.
Например, три обмотки статора электродвигатель типа МАП621-4/8/24 ОМ1 с номинальными скоростями 170, 700 и 1400 об/мин имеют такие значения: ПВ% 15, 40 и 40.
Это означает, что обмотка первой скорости ( ПВ% = 15% ) не предназначена для длительной работы и используется как разгонная, для выхода на вторую скорость.
В то же время обмотки вторая и третья скорости ( ПВ% = 40% ) – рабочие, используются для перемещения груза с достаточно большими скоростями.341 25.01.13 331 04.10.13
Условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов
Таких условий четыре:
номинальное напряжение выбранного двигателя и напряжение судовой сети должны быть одинаковыми;
2. режимы работы выбранного электродвигателя и механизма должны быть одинаковыми;
3. номинальная (по справочнику) и расчётная (по расчёту) мощности двигателя должны быть одинаковыми;
4. номинальная (по справочнику) и расчётная (по расчёту) частоты вращения двигателя должны быть одинаковыми.
При нарушении 1– го условия двигатель сгорит (если напряжение сети больше напряжения двигателя) или будет развивать пониженный момент (если напряжение сети меньше напряжения двигателя).
При нарушении второго условия двигатель окажется либо перегруженным, либо недогруженным.
Например, если выбрать для брашпиля (режим S2, 30 мин) двигатель продолжительного режима, последний не успеет за 30 мин работы нагреться до максимально допустимой классом изоляции температуры, т.е. не будет полностью использован по мощности.
Если выбрать в качестве для электродвигателя охлаждающего насоса главного двигателя (режим S1) двигатель кратковременного режима (например, S2, 30 мин), он за короткое время перегреется и выйдет из строя.
При нарушении 3– го условия двигатель окажется либо перегруженным, либо недогруженным. Например, если выбирать двигатель, номинальная мощность которого меньше расчётной, он окажется перегруженным. Лучше выбрать двигатель с небольшим запасом по мощности.
Нарушение 4– го условия на практике неизбежно, т.к. трудно выбрать двигатель, номинальная скорость которого в точности совпадает с расчётной.
В этом случае считают выбор удовлетворительным, если номинальная скорость отличается от расчётной не более чем на ± 5%.
Неодинаковость скоростей электродвигателя и механизма ухудшает условия работы как электродвигателя, так и механизма, и может стать причиной аварии электропривода.
Приведем пример. У центробежного насоса его основные параметры – напор Н (м), подача Q (м/ час) и мощность P (кВт) прямо пропорциональны соответственно первой, второй и третьей степени частоты вращения:
Н ≡ ω, Q ≡.ω,Р ≡.ω.
Отсюда следует, что если скорость электродвигателя больше номинальной скорости насоса, например, на 10%, т.е. ω' = 1,1 ω, то новые значения напора, подачи и мощности составят соответственно
Н' ≡ ω' = 1,1 Н,
Q' ≡ (ω') = (1,1)Q= 1,21 Q,
Р' ≡ (ω')= (1,1)Р= 1,331 Р,
т.е. напор увеличится на 10%, подача – на 21%, а мощность насоса (равная мощности электродвигателя ) –на 31%.
В результате увеличения напора возможен разрыв трубопровода или повреждение арматуры ( клапанов ), а увеличение мощности, развиваемой электродвигателем, приведет к перегрузке и последующему его отключению тепловими реле.
Наоборот, если скорость электродвигателя менше номинальной скорости насоса, например, на 10%, т.е. ω' = 0,9 ω, то новые значения напора, подачи и мощности составят соответственно
Н' ≡ ω' = 0,9 Н,
Q' ≡ (ω') = (0,9)Q= 0,81 Q,
Р' ≡ (ω')= (0,9)Р= 0,729 Р≈ 0,73 Р,
т.е. напор уменьшится на 10%, подача – на 19%, а мощность насоса
(равная мощности электродвигателя ) – на 27%.
В результате уменьшения напора и подачи возможны нарушения в работе системы, которую обеспечивает насос. В то же время электродвигатель окажется недогруженным по мощности.
Системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования
Промышленность выпускает различные виды электрооборудования сериями. Серия – это группа или ряд изделий, однородных или обладающих общим признаком ( БСЭ, 1990 г., том 32, стр. 1195 ).
Сериями выпускаются электродвигатели, коммутационно-защитные аппараты (автоматические выключатели, контакторы, реле и т.п.), рулевые машины и др.
Соответствующие государственные стандарты устанавливают системы буквенно-цифровых обозначений электрооборудования, в том числе судового.
В качестве примера рассмотрим систему буквенно-цифровых обозначений типоразмеров асинхронных электродвигателей серии 4А.
Серия 4А является массовой серией асинхронных двигателей, рассчитанных на применение в различных областях народного хозяйства, в том числе, на судах морского и тралового флота для привода вспомогательных механизмов (вентиляторов и насосов), механизмов рыбообрабатывающих цехов рыбопромысловых судов и т. п.
Эта серия охватывает ряд типоразмеров электродвигателей мощностью от 0,06 до 400 кВт.
В серии принята следующая система обозначений:
4А Х Х Х Х Х Х Х
= = = = = = = = ,
1 2 3 4 5 6 7 8
где: 1 – обозначение серии (четвёртая серия асинхронных двигателей);
2 – исполнение двигателя по способу защиты: буква Н – исполнение IP23, отсутствие буквы означает исполнение IP44;
3 – исполнение асинхронного двигателя по материалу станины и щитов:
А – станина и щиты алюминиевые, Х – станина алюминиевая, щиты чугунные; отсутствие буквы – станина и щиты чугунные или стальные;
4 – установочный размер по высоте оси вращения, мм
5 – установочный размер по длине станины: буквы S, М или L ( S –от “short» – меньший, М – от «middle” – средний, L – от «long” – больший );
6 – длина сердечника: А – меньшая, В – большая при условии сохранения ;
установочного размера; отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере (S, M или L) выполняется только одна длина сердечника;
7 – число полюсов электродвигателя;
8 – климатическое исполнение и категория размещения электродвигателя на судне.
Пример. Объяснить значение букв и цифр в обозначении асинхронного электродвигателя 4АНХ225S4ОМ2.
4А – четвёртая серия асинхронных двигателей;
Н – защитное исполнение корпуса типа IP23 (брызгозащищённое);
Х – станина алюминиевая, щиты чугунные;
225 – высота оси вращения, мм;
S – установочный размер меньший по длине станины;
4 – число полюсов асинхронного электродвигателя;
ОМ – двигатель предназначен для эксплуатации в неограниченных районах плавания;
2 – меньший по размеру двигатель предназначен для размещения на открытом воздухе или в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха незначительно отличаются от колебаний на открытом воздухе.
Следует обратиь особое внимание на такой параметр, как установочный размер по высоте оси вращения (в данном примере – это высота оси вращения, равная 225 мм).
Если высоты осей вращения валов механизма (например, насоса) и электродвигателя неодинаковы, установка механизма и насоса на общей раме затрудняется.
ТЕМА ЛЕКЦИИ 9