
- •Электрический привод
- •Магнитогорск
- •Предисловие
- •Глава первая. Электропривод как система
- •1.1 Определение понятия «электропривод». Блок-схема электропривода
- •1.2 Классификация электроприводов
- •Безредукторный.
- •1.3 Краткая история развития электропривода
- •Глава вторая. Механическая часть силового канала электропривода
- •2.1 Кинематические схемы механической части электропривода. Типовые нагрузки
- •2.2 Расчётные схемы механической части электропривода
- •2.3 Уравнения движения электропривода
- •2.4. Механические переходные процессы электропривода
- •2.5 Механические характеристики двигателей и механизмов в электроприводе
- •2.6. Режимы преобразования энергии в электроприводе и ограничения, накладываемые на их протекание
- •Глава третья. Физические процессы в электроприводах с двигателями постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения
- •3.1 Основные уравнения и соотношения для электроприводов с двигателями постоянного тока независимого возбуждения
- •3.1.1. Принцип действия. Основные уравнения
- •3.2 Механические и электромеханические характеристики электропривода с дпт нв
- •3.3 Естественная характеристика эп с дпт нв
- •3.4. Искусственные статические характеристики электропривода с дпт нв
- •3.5 Тормозные режимы работы электропривода с дпт нв
- •1.Тормозной с отдачей энергии в сеть (рекуперативное ) или генераторный режим работы параллельно с сетью
- •2.Торможение противовключением или генераторный режим последовательно с сетью
- •3. Динамическое торможение или генераторное независимо от сети
- •Глава четвёртая. Физические процессы в электроприводах с двигателями последовательного и смешанного возбуждения
- •4.1. Основные уравнения и основные соотношения для электроприводов с двигателями последовательного возбуждения
- •4.2. Особенности статических режимов и характеристик электроприводов с двигателями постоянного тока смешанного возбуждения (дпт св)
- •Глава пятая. Физические процессы в электроприводах с асинхронными и синхронными двигателями
- •5.1. Принцип действия асинхронного электропривода. Схемы включения
- •5.2. Статические электромеханические и механические характеристики асинхронного электропривода
- •5.3. Энергетические показатели асинхронных электроприводов
- •5.4. Тормозные режимы работы асинхронных электроприводов
- •5.5. Электропривод с синхронным и вентильно – индукторным двигателями
- •Глава шестая. Электрическая часть силового канала электропривода
- •6.1. Электромашинные преобразователи электрической энергии. Система г - д
- •6.2. Статические преобразователи электрической энергии в электроприводах постоянного тока
- •6.2.1. Блок схема тиристорного электропривода. Схемы выпрямления
- •6.2.2. Основные характеристики тиристорного преобразователя и системы тп-д
- •6.2.3. Инверторный режим работы тиристорного электропривода
- •6.2.4. Электромеханические и механические характеристики реверсивного тиристорного электропривода
- •6.3. Статические преобразователи частоты и напряжения в электроприводах переменного тока
- •6.3.1. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока
- •6.3.2. Асинхронный электропривод на основе пч с аин и управляемым выпрямителем
- •6.3.3. Асинхронный электропривод на основе пч с аин с широтно-импульсной модуляцией
- •6.3.4. Электропривод переменного тока на основе преобразователей частоты с непосредственной связью
- •6.3.5. Механические характеристики электропривода переменного тока с преобразователями частоты
- •Глава седьмая. Принципы управления в электроприводе
- •7.1 Релейно-контакторные системы управления электроприводов
- •7.1.1. Реостатный пуск электроприводов с рксу. Расчёт пусковых диаграмм и сопротивлений
- •7.2. Переходные процессы в разомкнутых электроприводах
- •7.2.1. Общие сведения
- •7.2.2. Переходные процессы в электроприводах с линейными механическими характеристиками при и быстрых изменениях воздействующего фактора
- •7.2.3. Переходные процессы в асинхронном электроприводе с нелинейными механическими характеристиками
- •Глава восьмая. Основы выбора мощности двигателей в электроприводе
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Нагревание и охлаждение двигателей
- •8.3. Допустимые по нагреву режимы работы электродвигателей
- •8.4. Общая методика выбора двигателей
- •8.5. Методы проверки двигателей по нагреву
- •8.5.1. Метод средних потерь
- •8.5.2. Методы эквивалентных величин
- •8.6. Проверка двигателей по нагреву в повторно-кратковременном режиме
- •8.7. Некоторые замечания по выбору двигателей
- •Список литературы
- •Оглавление
8.3. Допустимые по нагреву режимы работы электродвигателей
В зависимости от габаритов и исполнения двигателей их тепловые постоянные времени имеют значения от нескольких десятков минут до нескольких часов, т.е. процессы нагрева и охлаждения являются инерционными. В связи с этим степень нагрева двигателя зависит не только от перечисленных факторов, но и от времени его работы с той или иной нагрузкой.
Влияние времени работы на тепловые процессы иллюстрирует рис. 8.3.
Здесь показаны
процессы нагрева и охлаждения двигателя
в двух различных режимах работы: при
работе с постоянной нагрузкой P
на валу в течение относительно большого
отрезка времени
>
(а) и при работе с такой же нагрузкой
в течение относительно малого времени
<
,
с последующей длительной паузой.
В первом случае температура двигателя успевает достигнуть практически установившегося значения. Поэтому критерий допустимости данного режима работы двигателя по условиям нагрева в данном случае имеет вид
,
где - допустимая температура нагрева двигателя.
Во втором случае максимальное значение температуры оказывается ниже установившегося значения, соответствующего данной нагрузке.
В связи с этим наиболее общим критерием допустимости использования электрического двигателя для выполнения некоторого заданного графика нагрузки является следующий критерий
,
где - максимальная температура двигателя в процессе выполнения заданного графика нагрузки.
Из общего выражения
температуры двигателя
как суммы температуры окружающей среды
и превышения температуры, зависящего
от нагрузки на валу, очевидно, что
нагрузки, допустимые по нагреву двигателя,
должны указываться не только с учётом
временных факторов графика нагрузки,
но и температуры окружающей среды. При
этом имеют значения также и условия
охлаждения двигателя (естественное,
самовентиляция, принудительное
охлаждение), исполнение двигателя
(открытое, защищенное, закрытое и т.д.),
поскольку темп изменения температуры
определяется коэффициентом теплоотдачи
А.
Рис. 8.3. Влияние времени работы на тепловые процессы
а) длительный режим; б) кратковременный
Изолирующие
материалы, лимитирующие нагрев двигателя,
по степени нагревостойкости делятся
на 6 основных классов по предельно
допустимой температуре: А - 105
,
Е – 120, В – 130, F
- 155, H
- 180, C>180
.
Температурный
режим является важным, но не единственным
фактором старения изоляции. На её
долговечность существенно влияют
величина и характер изменения во времени
рабочего электрического напряжения с
высокими значениями
(например,
частотно-управляемые асинхронные и
синхронные двигатели). К числу значимых
факторов износа относятся и механические
напряжения, способ крепления и вибрация
изолированных токоведущих проводников
в машине, разрушение изоляции под
действием влаги, влиянием электрической
короны и внутренних электрических
микроразрядов в пазах высоковольтных
машин и т.д. Поэтому выбор класса изоляции
и её номинального температурного режима
– это лишь один из взаимосвязанных
вопросов комплексной проблемы обеспечения
качества и надёжности работы электрических
двигателей в электроприводе.
В связи с большим разнообразием реальных графиков нагрузки различных производственных механизмов ГОСТ 183-7 предусматривает указание номинальных данных двигателей для ряда стандартных видов графиков нагрузки, отражающих специфику нагрева и охлаждения двигателей с учётом временных и некоторых других параметров. Они обозначаются следующим образом:
S1 – продолжительный режим;
S2 – кратковременный режим с длительностью периода неизменной нагрузки 10, 30, 60 и 90 мин;
S3 – повторно-кратковременный режим с продолжительностью включения (ПВ) 15, 25, 40 и 60%; продолжительность одного цикла принимают равной 10 мин;
S4 – повторно – кратковременный режим с частыми пусками с продолжительностью включения 15, 25, 40 и 60%; продолжительность одного цикла принимают равной 10 мин при коэффициенте инерции F1 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4; 6,3; и 10,0;
S5 – повторно-кратковременный режим с частыми пусками и электрическим торможением с продолжительностью включения 15, 25, 40 и 60%; числом включений в час 30,60, 120 и 240 при коэффициенте инерции F1 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4;
S6 – перемежающийся с продолжительностью нагрузки 15, 25,40и 60%; с продолжительностью одного цикла равной 10мин;
S7 – перемежающийся с частыми реверсами при электрическом торможении с числом реверсов в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции F1 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4;
S8 – перемежающийся с двумя и более частотами вращения с числом циклов в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции F1 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4.
Номинальные данные электрических машин для этих режимов даются при работе их на высоте до 1000м над уровнем моря, температуре окружающей среды +40 и охлаждающей воды +30. При отличии реальных условий работы от указанных выше, допустимая нагрузка машины должна быть скорректирована с учётом коэффициентов пересчёта.