П.д

Полученное уравнение есть уравнение прямой. Первый член в правой части является скоростью холостого хода, но с обратным знаком, а наклон характеристики будет определяться сопротивле­ нием (рис. 5.23). Если двигатель работал в установившемся ре­ жиме в точке а , то при противовключении двигатель переходит в тормозной режим в точки Ъ, с ( Ят или /?Ti), после чего осу­

ществляется торможение до полной остановки двигателя, затем двигатель начинает разгоняться в обратном направлении.

к

[д

Рис. 5.23. Характеристика двигателя при торможении противовключением

Режим противовключения может быть получен и путем пере­ ключения на другую полярность обмотки возбуждения при сохра­ нении полярности на якорной обмотке. Но этот способ распростра­ нения не получил, так как вследствие большой индуктивности об­ мотки возбуждения время торможения сильно возрастает.

5.2.4. Выбор электродвигателя для неавтоматизированных приводов

В зависимости от требуемой длительности работы электродви­ гатели изготавливают применительно к трем типовым номиналь­ ным режимам: длительному, кратковременному и повторно-крат­ ковременному.

Д л и т е л ь н ы й р е ж и м р а б о т ы - это такой режим, при котором время работы двигателя достаточно велико и температура нагрева двигателя достигает установившегося значения. В этом режиме обычно работают электродвигатели вентиляторов, насосов, компрессоров, радиолокаторов. Время работы их измеряется часа­ ми и даже сутками, причем нагрузка может быть постоянной и пе­ ременной.

При постоянной нагрузке выбор мощности двигателя доста­ точно прост: по каталогу электродвигателей продолжительного ре­ жима выбирают двигатель требуемого типа и скорости с номиналь­

В этом случае двигатель будет работать в режиме, совпадаю­ щем с номинальным режимом, поэтому дополнительной проверки на нагрев не требуется.

При переменной нагрузке выбор мощности двигателя услож­ няется. Выбирать двигатель, исходя из средней нагрузки, нельзя, поскольку тепловые потери двигателя пропорциональны квадрату нагрузочного тока. Двигатель, выбранный по средней нагрузке, бу­ дет перегреваться. В этом случае для выбора электродвигателя ис­ пользуют эквивалентные (среднеквадратичные) величины (эквива­ лентный момент, эквивалентную мощность или эквивалентный ток). Метод эквивалентного тока основан на том, что действительно протекающий в двигателе и изменяющийся по величине ток заме­

Бивалентному току, переменным потерям при действительном токе и сопротивлении якоря R:

Выбранный двигатель удовлетворяет условиям нагрева, если

/ э < / н, где / н - номинальный ток якоря двигателя.

Для выбора мощности двигателя чаще приходится пользовать­ ся графиками изменения момента или мощности, которые получа­ ются расчетным путем. В этом случае выбор двигателя произво­ дится по эквивалентному моменту или эквивалентной мощности. Эти величины с некоторыми допущениями определяются форму­

Двигатель также удовлетворяет условиям нагрева, если М 3 < Мдн

или N0< Л/дн.

К р а т к о в р е м е н н ы й р е ж и м р а б о т ы - это такой ре­ жим работы электродвигателя, при котором он не успевает нагреться до установившегося значения температуры, а за время паузы он охлаждается до температуры окружающей среды. В этом режиме обычно работают электродвигатели шлюзов, разводных мостов, защитных крыш и т. д. На рис. 5.25 представлена нагрузоч­ ная диаграмма N - f { t ) и кривая нагрева двигателя т = / (г ) для

данного режима.

При кратковременном режиме работы не следует выбирать электродвигатель по величине кратковременной мощности, потому что за время работы двигателя его температура не достигнет мак­ симально допустимой величины для данного класса изоляции, а двигатель будет недоиспользован в тепловом отношении. В этом случае целесообразно выбирать двигатель меньшей мощности, но чтобы температура его нагрева в конце рабочего периода не пре­ вышала допустимой величины. Для кратковременного режима ра-

боты промышленность выпускает специальные электрические дви­ гатели со временем работы 15, 30, 60 и 90 минут. Эти двигатели имеют повышенный запас прочности вала, большую перегрузоч­ ную способность.

Повторно-кратковременный режим. Упрощенный график тако­ го режима показан на рис. 5.26. Цикл работы гц состоит из рабоче­

го периода гр, когда двигатель работает с постоянной нагрузкой N,

и паузы t0, когда двигатель работает вхолостую или отключен от сети. В рабочий период температура двигателя несколько увеличи­ вается, но не достигает установившегося значения; а в течение сле­ дующей за этим паузы понижается, но двигатель не охлаждается до температуры окружающей среды. Благодаря этому двигатель по условиям нагрева допускает при повторно-кратковременном режи­ ме большие нагрузки, чем при продолжительном режиме.

Для того, чтобы в этих условиях пределы использования дви­ гателя не ограничивались его механической перегрузочной способ­ ностью, двигатели повторно-кратковременного режима, серийно выпускаемые промышленностью, имеют повышенное значение пускового момента. Такие приводы используются для электропри­ водов подъемно-транспортных устройств, механических прессов, досылающих устройств и других механизмов, работающих в ре­ жимах, которые можно отнести к повторно-кратковременным (дли­ тельность цикла не превышает 10 минут).

Основной характеристикой повторно-кратковременного режи­ ма является относительная продолжительность включения (ПВ):

Чем меньше величина ПВ, тем большую мощность может раз­ вивать двигатель, чтобы температура нагрева двигателя достигала допустимой величины. Номинальная мощность двигателя повтор­ но-кратковременного режима указывается в каталогах для следу­ ющих стандартных значений ПВСТ- 0,15, 0,25, 0,40, 0,60.

При выборе мощности двигателя для повторно-кратковремен­ ного режима работы возможны три случая:

а) График нагрузки простой (рис. 5.26), продолжительность вклю­ чения ПВ стандартная или близка к стандартной. В этом случае из специального каталога на двигатели повторно-кратковременного режима выбирается двигатель, у которого ПВСТ= ПВ и Nw > NHarp

б) График нагрузки простой, но продолжительность включения ПВ отличается от стандартной. В этом случае необходимо пересчи­ тать мощность нагрузки применительно к одному из стандартных режимов, пользуясь формулой:

N „ = N

ПВ

нагр пв„

По величине N„ выбирают двигатель повторно-кратковремен­ ного режима работы с номинальной мощностью ЫЛИ> Nn при рас­

четном значении П Вст„.

Пример. Двигатель работает в повторно-кратковременном ре­ жиме с ПВ =0,333; Nmrp = 10 кВт. Нужно выбрать двигатель из ка­

талога на повторно-кратковременный режим.

Если выбрать двигатель на ПВ =0,4, то мощность должна быть

Если же выбирать двигатель из каталога на двигатели продол­ жительного режима, то нужно принять ПВст =1. Мощность в этом

случае должна быть равна Nl 0 = 10^/0,333 =5,78кВт

Во всех случаях должно выполняться условие: Nm > Nci.

в) График нагрузки имеет сложный вид (рис. 5.27). Выбор мо ности электродвигателя в этом случае производится следующим об-

разом. Определяется эквивалентная мощность N3 за рабочее время по формуле:

где Ng и t - нагрузка и продолжительность действия этой нагрузки.

Далее для выбора электродвигателя по соответствующему ка­ талогу величина эквивалентной мощности пересчитывается на один из стандартных повторно-краковременных режимов работы, если действительный режим работы характеризуется продолжи­

тельностью включения ПВ, не совпадающей ни с одним из стан-

п

дартных значений ПВ = У / П

Рис. 5.27. График сложной по времени нагрузки двигателя

Все вышеизложенные методы в основном справедливы для не­ автоматизированных электроприводов. Для приводов систем авто­ матического управления (наведение и стабилизация САУ) эти ме­ тоды непосредственно неприменимы, так как величина нагрузки изменяется непрерывно и случайно. В этом случае выбор двигателя производится, исходя из условий обеспечения требуемых значений скорости и ускорения наведения. При этом параллельно решается задача по оптимизации кинематической передачи (редуктора). Приводы систем наведения и стабилизации работают, главным об­ разом, в переходных режимах, и при выборе мощности необходимо исходить из характера изменения движущего момента двигателя и момента сопротивления на его валу.