2 Особенности выбора эд, работающего в регулируемом электроприводе и порядок выбора эд

Выбор мощности ЭД, работающего в регулируемом электроприводе, имеет свои особенности, связанные со способом регулирования скорости: с постоянным допустимым моментом или постоянной максимально допустимой мощностью. В первом случае ЭД выбирают по моменту; во втором - по мощности.

Однако в обоих случаях производят анализ теплового состояния и проверяют ЭД по перегрузке.

В электроприводе станков с ЧПУ и промышленных роботах двигатели работают в напряженном динамическом режиме, и при выборе ЭД на первый план выходят его динамические характеристики.

Критерием выбора мощности ЭД можно считать максимальное ускорение, которое способен обеспечить ЭД в системе автоматизированного электропривода. Среднее ускорение в переходных режимах определяется отношением динамического момента к моменту инерции механической системы привода.

Напоминаю. Динамический момент равен разности М_дин=М - М_с (М - момент двигателя, М_с – приведенный момент сопротивления).

I=I_дв + I_прив (I_дв - момент инерции двигателя, I_прив - приведенный момент инерции).

В связи с этим часто изменяют критерий выбора ЭД и выбирают его по максимально допустимому моменту. Но и в этом случае необходимо проверить ЭД на нагрев и перегрузочную способность.

Таким образом, выбор двигателя сводится к нескольким этапам.

1. Предварительный выбор двигателя. Этот выбор можно произвести по аналогии с уже существующей конструкцией станка, по ориентированному расчету или по инженерной интуиции, которой, несомненно, должен обладать каждый конструктор. Выбор упрощается тем, что число типоразмеров специальных двигателей для станков и ПР ограничено.

2. Проверка выбранного двигателя по нагреву, перегрузочной способности и условиям пуска. В случае неудовлетворительного результата выбирают другой ЭД и повторяют расчет.

3. Выбор ЭД, используемого в следящем или регулируемом приводе станков с ЧПУ и ПР, дополняются расчетом динамики привода (переходных процессов). Только в этом случае можно сказать, что ЭД выбран правильно, и привод обеспечит заданные механические характеристики.

Таким образом, выбор ЭД по мощности связан с общим анализом и синтезом электромеханической системы привода.

Сложность электромеханических и тепловых расчетов, сопровождающих такой выбор, требует применения численных методов и использования ЭВМ.

Только так можно сопоставить несколько конкурирующих вариантов и синтезировать оптимальную систему привода.

3 Потери энергии в эд и элементах привода

Потери мощности в ЭД разделяют на постоянные и переменные.

∆Р = ∆Р_пост +∆Р_пер

Постоянные потери не зависят от нагрузки, то есть от тока ЭД: потери на гистерис и вихревые потоки в стали магнитопровода ∆Р_ст механические потери на трение в подшипниках и щеток о коллектор в машинах постоянного тока, вентиляционные потери ∆Р_мех . В двигателях постоянного тока и синхронных ЭД к электромагнитным потерям прибавляются еще потери обмотки возбуждения ∆Р_в = I_в ²R_в . Дополнительные потери (1-2% от номинальной мощности), которые также относят к постоянным потерям.

Постоянство потерь нужно понимать условно, поскольку при изменении скорости меняется величина трения, при изменении им частоты перемагничивания потери на вихревые токи и гистерезис. Однако в нерегулируемом электроприводе изменение потерь невелико и их можно считать постоянными. Потери мощности в обмотках электрических машин (потери в меди) зависят от I² и на этом основании их считают переменными. Для ЭД постоянного тока переменные потери пропорциональны I_я ²

∆Р_пер =R_я J_я² = ∆Р_пер ²

Переменные потери асинхронных двигателей зависят от тока статора и ротора

∆Р_пер =3R₁ J₁² + 3R₂¹ ( J₂¹ )² ~ 3 J₂²(R₁+R₂ ¹) = ∆Р_пер._ном (J/ J_ном)²

т.е. независимо от вида двигателя переменные потери определяются номинальными потерями и краткостью тока.

Переменные потери при номинальной нагрузке можно выразить через КПД и коэффициент потерь.