2.4 Оценка потерь энергии в переходных процессах.

Краткие теоретические сведения. Общее выражение для потерь энергии имеет вид

, (11)

где - потери энергии за время переходного процесса ; - потери мощности, изменение которых в переходном процессе определяется разностью между потребляемой из сети мощностью P₁ и мощностью, передаваемой на вал Р₂, т.е.

(12)

Если переходной процесс протекает при постоянной амплитуде и частоте напряжения на статоре двигателя и, кроме того, можно принять, что момент двигателя постоянен и равен M_ср, то при пуске или увеличении скорости потери мощности приближенно равны

(12)

где – изменение скорости идеального холостого хода за время переходного процесса. При торможении или снижении скорости с постоянным тормозным моментом двигателя потери можно приближенно определить как

(13)

Тогда, в любом случае, определив предварительно время переходного процесса, потери энергии находим как

(14)

Приемлемое для практики соотношение для определения потерь энергии в двигателе при линейном законе изменения выходных параметров преобразователя частоты можно получить, если заменить реальный график изменения скорости линейным и усреднить момент в переходном процессе

, (15)

где и в этом случае – изменение скорости идеального холостого хода за время переходного процесса.

а) Пуск. В соответствии с формулой (15) получаем

,

где определяется приближенно по графику M(t) на рис. 3.

б) Увеличение скорости. Потери энергии в электроприводе при увеличении скорости, вызванном скачкообразным изменением выходных параметров преобразователя частоты, как следует из (12), равны

.

в) Торможение. В режиме торможения противовключением потери энергии в электроприводе на основании (13) можно оценить как

2.5 Проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности а) Построение нагрузочной диаграммы двигателя.

В пределах всего цикла перемещения механизма с учетом паузы решаем уравнение движения привода (3). Для упрощения его решения тахограмма движения механизма, реальный вид которой определен в результате расчета и построения переходных процессов, заменена идеализированной тахограммой, содержащей только линейные участки. В итоге значения момента двигателя по интервалам времени в пределах цикла составляют:

;

(

;

;

(14)

М₈= 0

По этим данным построена нагрузочная диаграмма двигателя (рис. 8).

б) Проверка по нагреву. Несмотря на то, что в результате расчета переходных процессов в электроприводе получена зависимость М (t) для всего заданного цикла перемещения механизма, напрямую использовать метод эквивалентного момента для проверки двигателя по нагреву в данном случае нельзя. Этот метод предполагает неизменность условий теплоотдачи двигателя, постоянство сопротивления силовой цепи двигателя и потерь в его магнитопроводе, а также выполнение некоторых других ограничений. Однако заданный временной цикл перемещения содержит интервал неподвижного состояния двигателя с ухудшенными условиями его охлаждения. Кроме того, для двигателей с короткозамкнутым ротором характерен эффект вытеснения тока, приводящий к изменению сопротивления роторной обмотки, а потери в их магнитопроводе изменяются с изменением частоты подводимого к ним напряжения, что имеет место при частотном регулировании скорости.

Для адаптации метода эквивалентного момента к данному случаю введем в знаменатель его выражения дополнительное слагаемое t₀, учитывающее наличие паузы в работе двигателя, а остальными ограничениями пренебрежем. Для повышения достоверности получаемого на основе такого подхода результата условием правильного выбора двигателя по нагреву будем считать 5% превышение значением номинального момента над расчетным значением эквивалентного момента.

Для получения расчетного значения эквивалентного момента подставим значения момента двигателя и длительности соответствующих интервалов времени в соответствующую формулу

, (14)

где М_i - момент двигателя на i-м рабочем интервале;

t_pi , t₀ - длительности рабочих интервалов и паузы; n - число интервалов.

Из (14) находим:

М_экв= 17,52 Нм

Сравнив М_экв убеждаемся, что М_экв< 0,95М_н ,следовательно двигатель удовлетворяет требованиям по нагреву.