5.5. Выбор мощности электродвигателя для

повторно-кратковременного режима

Для полного использования двигателя по нагреву в рассматри­ваемом режиме работы (S3) целесообразно, чтобы при установившемся тепловом равновесии, когда температура двигателя изменяется от максимальной τ_макс до минимальной τ_мин (рис.5.7), τ_макс достигала допустимой температуры τ_доп для данного класса изоляции. Поэтому выбор мощности двигателя в

183

соответствии с нагрузочной диаграммой (рис. 5.7) явно не отвечает отмеченному требованию, если двигатель во время работы не достигнет равенства τ_макс = τ_доп. Следовательно, нужно использо­вать электрическую машину меньшей мощности с повышенными пе­регрузочной способностью и механической прочностью, чтобы использовать ее полностью по нагреву.

Рис.5.7. Одноступенчатые графики мощности и

превышения температуры в повторно-

кратко-временном режиме

Если имеется многоступенчатый график нагрузки, то целесообразно его заменить на эквивалентный по нагреву одноступенчатый график спомощью формулы

Р_э = ;

t_р.э = ; t_0.э = ; ПВ_э = ,

где m – число рабочих участков в цикле; n – число пауз в цикле.

Согласно стандарту в нашей стране изготавливают двигате-

184

ли для режима S3 с номинальной продолжительностью включения (ПВ %) 15, 25, 40 и 60 или относительной продолжительностью включения (ε) 0,15; 0,25; 0.4; 0,6 со временем цикла не более 10 мин. При расчетах, как правило, найденное значение ε_р отличается от стандартного ε_ст в большую или меньшую сторону. . В таких случаях, применив метод средних потерь мощности, можно записать

.

Учитывая, что ε = , а также принимая ∆Р₂ = ∆Р_ст , полу-

чим формулу для приведения расчетной величин от-носительной продолжительности включения к стандартной:

∆Р_р≤ ∆Р_ст (5.21)

Проверка двигателя по нагреву может быть произведена ­

также сопоставлением номинальных тока, момента и мощности двигателя с аналогичными эквивалентными ве­личинами, определяемыми по нагрузочным диаграммам[4].

Если выразить полные потери через постоянные и пере-менные, то выражение (5.21) с учетом (5.18) может быть записано в следующем виде:

к + V_ном x² ≤ (к + V_ном) ,

или

V_ном (α + x² ) ≤ V_ном (α +1) ,

откуда

x = I_p / I_ном ≤ ,

185

или

I_p ≤ I_ном . (5.22)

Аналогично определяются эквивалентные момент и мощ-ность.

М_р ≤ М_ном (5.23)

Р_р ≤ Р_ном (5.24)

Без учета постоянных потерь (для приближенных расчетов) формулы упростятся

I_p ≤ I_ном ; М_р≤ М_ном ; Р_р≤Р_ном .

После проверки двигателя по нагреву его проверяют по перегрузочной способности.

Мощность при расчетной относительной продолжительности включении εр, приведенная к стандартной относительной

продолжительности включении _ст , будет равна

Р_р ≤ к_з Р_ном

где к₃ = 1,1…1,3 – коэффициент запаса при неравномерной нагрузочной диаграмме.

Если при расчете относительной продолжительности вклю-чения ε окажется, что ε > 0,6, то двигатель выбирают для длитель­ного режима работы, если ε < 0,1, то - для кратковремен -

ного режима работы.

Проверка двигателей по нагреву, предназначенных для продолжительного режима работы, но используемых для повторно-кратковременной нагрузки, может быть выполне­на с помощью формул (5.22) — (5.24), если положить в них ПВн=100% (ε_ст = 1).

186

I_p ≤ I_ном .

М_р ≤ М_ном

Р_р ≤ Р_ном

187

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учебное пособие "Электрический привод" направлено на изучение дисциплины "Электрический привод" и дает студентам общую ориентацию в основных составляющих образовательного процесса подготовки инженеров по специальности 140604 «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов». Знания и умения, полученные студентами после знакомства с представленным учебным материалом, позволят грамотно подойти к изучению дисциплины «Теория электропривода».

В учебном пособии подробно рассмотрены вопросы динамических свойств электропривода с анализом протекающих в нем всех видов переходных процессов, что позволяет студенту иметь полное представление о динамике физических процессов при электромеханическом преобразовании энергии в электродвигателях и рационально в дальнейшем определиться со способом регулирования координат электропривода.

В учебном пособии достаточное внимание уделено вопросам выбора мощности электродвигателей. Студент получает знания о методах расчета мощности двигателей с учетом особенностей конкретных режимов работы исполнительных механизмов. Изучению влияния теплоотдачи электродвигателей и условий их эксплуатации на определение мощности и исполнения двигателя также уделяется значительное внимание.

Таким образом, в учебном пособии по дисциплине "Электропривод" даются необходимые базовые знания, ориентирующие будущих специалистов на успешное решение вопросов разработки и эксплуатации электриче-ских приводов постоянного и переменного тока и освоение научно- технической информации о современном состоянии и перспективных направлениях развития электрического привода в различных отраслях производства.

188

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ключев В.И. Теория электропривода: учебник для вузов/ В.И. Ключев. -2-е изд. перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

2. Ковчин С.А. Теория электропривода: учебник для вузов/ С.А.Ковчин, Ю.А.Сабинин. - СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отд-ние, 2000.- 496 с.

3.Чиликин М.Г. Теория автоматизирован­ного электропривода. / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, А.С. Сандлер - М.: Энергия, 1979.- 616 с.

4. Основы автоматизированного электропривода/ М.Г.Чиликин, М.М.Соколов, В.М.Терехов, А.В.Шинянский М.: Энергия, 1974. - 567 с.

5. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода/ М.Г.Чи-ликин, А.С.Сандлер. М.: Энергоиздат, 1981. - 576с.

6. Автоматизпрованный электропривод промышленных установок, Г.Б.Онищенко, М.И.Аксенов; под общ ред. Г.Б.Онищенко М.: РАСХН – 2001.- .520с.

7. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод/ В.В.Москаленко. М.: Энергоатомиздат, 1986.– 416 с.

8. Фролов Ю.М. Электрический привод: учеб.пособие: в 2 ч/ Ю.М. Фролов. - Воронеж: «Кварта», 2004.- 116с.

9. Фролов Ю.М. Электропривод: учеб.пособие/ Ю.М Фролов, О.А. Дмитриев, Г.А.Пархоменко. Воронеж: ВГТУ, 2004.-183 с.

189

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

1. Основные сведения об электроприводе 4

1.1. Классификация автоматизированных

электроприводов 7

1.2. Краткий исторический обзор развития

электропривода 12

2. Механика электропривода 13

2.1. Уравнение движения 13

2.2. Приведенное механическое звено 17

2.3. Совместная работа электродвигателя и

рабочего механизма 20

2.3.1. Механические характеристики рабо-

чего (производственного) механизма 20

2.3.2. Механические характеристики

электродвигателей 22

2.4. Установившийся режим работы

электропривода 23

3. Механические и электромеханические

характеристики электродвигателей 25

3.1. Электромеханическое преобразование

электрической энергии в механическую 25

3.2. Механические и электромеханические харак-

теристики электрических машин постоянного

тока с независимым (параллельным) возбуж-

нием 27

3.2.1. Построение механических и электро-

механических характеристик по пас-

портным данным 31

3.2.2. Механическая и электромеханическая

характеристики в относительных еди-

ницах 32

3.2.3. Искусственные электромеханические и

механические характеристики двигателя

190

постоянного тока независимого воз-

буждения 34

3.2.3.1. Реостатные характеристики 34

3.2.3.2. Изменение магнитного потока 35

3.2.3.3. Изменение питающего напряже-

ния 37

3.2.4. Режимы работы электродвигателя и

направление потоков мощности 38

3.2.4.1. Двигательный режим работы 38

3.2.4.2. Режимы торможения двигате-

ля постоянного тока независи-

мого возбуждения 39

3.2.5. Режим пуска ДПТ НВ 46

3.3. Механические и электромеханические харак-

теристики электродвигателей постоянного

тока с последовательным возбуждением 48

3.3.1 Искусственные характеристики ДПТ ПВ 51

3.3.2. Тормозные режимы электродвигателя по-

стоянного тока последовательного воз-

буждения 53

3.3.3 Режим реостатного пуска ДПТ ПВ 59

3.4. Электромеханические и механические харак-

теристики двигателя постоянного тока сме-

шанного возбуждения 60

3.5. Электромеханические и механические харак-

теристики асинхронных двигателей 62

3.5.1. Общие сведения 62

3.5.2. Электромеханические и механические

характеристики асинхронного двигателя 65

3.5.3 Построение механических и электроме-

ханических характеристик АД по пас-

портным данным 69

3.5.4. Искусственные характеристики

асинхронных двигателей 71

3.5.4.1 Реостатные характеристики 71

191

3.5.4.2. Изменение напряжения питания 73

3.5.4.3. Изменение числа пар полюсов 73

3.5.4.4 Изменение частоты питающей сети 75

3.5.5. Механические характеристики асинхрон-

ного двигателя в тормозных режимах 77

3.5.5.1. Рекуперативное торможение 77

3.5.5.2. Торможение противовключением 78

3.5.5.3. Динамическое торможение 79

3.5.6. Реостатный пуск асинхронного двигателя

с фазным ротором 86

3.6. Механическая и угловая характеристики синх-

ронного двигателя 91

3.5.1. Электромеханическое преобразование

энергии в синхронном двигателе 91

3.5.2. Пуск синхронного двигателя 97

3.5.3. Режимы торможения СД 99

3.5.4. Компенсация реактивной мощности

синхронным двигателем 99