книги из ГПНТБ / Рекус, Г. Г. Элементы автоматизированного электропривода учебное пособие

или, без учета влияния пуска, торможения и работы без нагрузки, по формуле:

По значению эквивалентной мощности выбирается электродвига­ тель для заданных условий работы в соответствии с условием:

Затем электродвигатель проверяется по перегрузочной способ­ ности и по кратности пускового момента в соответствии с фор­ мулами (5,24) — (5,27).

Если электродвигатель не удовлетворяет условиям пуска или перегрузки, то мощность его во всех случаях должна быть соот­ ветственно повышена. Метод эквивалентной мощности имеет те же ограничения, что и метод эквивалентного момента.

Он неприменим также при выборе электродвигателей, у ко­ торых скорость в процессе работы значительно меняется, а также при частых пусках и остановках двигателя.

§ 4. Выбор мощности электродвигателя для кратковременного режима работы

Отдельные исполнительные механизмы по условиям техноло­ гического процесса работают относительно короткие промежутки времени, которые следуют после длительных пауз, измеряемых часами, а иногда и десятками часов. Упрощенный график нагруз­ ки электродвигателя при кратковременном режиме работы пред­ ставлен на рис. 5,3.

На рисунке. 5,4 показан трехступенчатый график кратковре­ менной нагрузки. Этот режим характеризуется трехступенчатым графиком нагрузки. В каждом конкретном случае график нагруз­ ки может иметь одну или несколько ступеней. При этом прини­ мается, что в пределах каждой ступени нагрузка электродвигателя постоянна или приблизительно постоянна. Если для данного ре­ жима нагрузки выбрать двигатель, исходя из длительного режима работы, то такой двигатель за время работы не успеет нагреться до максимального значения температуры, допустимой для изо-

120

каталогу двигатель, рассчитанный на время, равное или, при от­ сутствии в каталоге такого времени, на ближайшее большее но­ минальное значение времени работы двигателя под нагрузкой:

При этом значения эквивалентного тока, эквивалентного момента или эквивалентной мощности должны быть меньше или равны соответствующим номинальным значениям тока, момента или мощности, т. е. для двигателя должно удовлетворяться соответ­ ственно одно из следующих условий:

(5,35)

Следует заметить, что использование для работы в кратко­ временном режиме электродвигателей нормальных серий, пред­ назначенных для длительного режима нагрузки, как правило, нежелательно. Для этой цели должны быть использованы серии электродвигателей, предназначенных специально для кратковре­ менного режима работы.

§ 5. Выбор мощности электродвигателя для повторно­ кратковременного режима работы

Наиболее распространенным режимом работы производствен­ ных механизмов является повторно-кратковременный режим работы.

Примером нагрузочной диаграммы повторно-кратковремен­ ного режима работы электродвигателя может служить диаграм­ ма, представленная на рис. 5,5. Как видно из рис. 5,5, повторно­ кратковременный режим работы характеризуется чередованием относительно небольших периодов работы и периодов пауз.

При этом ясно, что за время одного периода работы электро­ двигатель не успевает нагреться до установившегося своего зна­ чения, а за время одной паузы не успевает охладиться до темпера­ туры, равной температуре окружающей среды.

При повторно-кратковременном режиме работы в принципе может быть использован электродвигатель любого исполнения. Однако с целью более полного использования активных мате­ риалов электродвигателя промышленность выпускает в настоя­ щее время двигатели, специально предназначенные для повторно­ кратковременного режима работы.

122

Следует заметить, что время цикла в повторно-кратковремен­ ном режиме работы не должно превышать значений, больших 1 0 минут, если время цикла оказывается большим 1 0 минут, то в этом случае электродвигатель необходимо выбирать как и для длительного режима работы.

Рис. 5-5. Нагрузочная диаграмма при повторно­ кратковременном ступенчатом режиме работы

Для двигателей, предназначенных для повторно-кратковремен­ ного режима работы, в каталогах дается несколько значений ПВ%: 15; 25; 40; 60; и 100% и соответствующие этим ПВ номи­ нальные значения мощности электродвигателя. При работе электродвигателя при данном ПВ и соответствующем ему зна­ чении номинальной мощности обеспечивается полное использо­ вание электродвигателя по нагреву. ПВ = 100% соответствует работе электродвигателя в длительном режиме работы.

Выбор мощности электродвигателя для повторно-кратковре- мвнного режима работы в соответствии с заданным графиком нагрузки может быть произведен по методу эквивалентного тока, эквивалентного момента или эквивалентной мощности. При рас­ чете время паузы не учитывается, так как оно уже учитывается величиной продолжительности включения. При этом, если факти­ ческая относительная продолжительность включения ПВ% ока­ зывается равной или близкой к одному из ряда номинальных значений ПВя°/0, то выбор мощности электродвигателя по экви­

123

валентному току, эквивалентному моменту или эквивалентной мощности не представляет затруднений. Для выбранного электро­ двигателя должны удовлетворяться условия (5,28), так как по каталогу при заданном значении ПВ°/0= ПВи/ 0 должен быть выбран двигатель с номинальной мощностью, которая соответ­ ствует его нагрузке. Во многих практических случаях фактичес­ кая продолжительность включения ПВ% отличается от номи­ нальной продолжительности включения ПВК%. В этих условиях выбор электродвигателя несколько усложняется, так как при ПВ„°/0 > ПВ%, т.е. при номинальной продолжительности включе­ ния, большей фактического его значения, выбранный по эквива­ лентному значению тока, мощности или момента электродвига­ тель окажется недоиспользованным по нагреву, а при ПВи°/0 < < ПВ%, выбранный таким образом двигатель окажется пере­ груженным.

Если фактическая продолжительность включения ПВ% отли­ чается от номинального значения ПВИ%, то фактический экви­ валентный ток /э, эквивалентный момент Мэ или эквивалентная мощность Рэ с достаточной для практики точностью могут быть пересчитаны на ближайшую (большую или меньшую) номиналь­ ную продолжительность включения ПВЯ% соответственно по одной из следующих формул:

(5,36)

(5,37)

(5,38)

где: /э‘, Pi, М \— соответственно, эквивалентный ток, эквива­ лентная мощность и эквивалентный момент данного графика нагрузки, пересчитанные на данное ПВи°/0.

Далее по эквивалентному току, эквивалентной мощности или эквивалентному моменту, методом, изложенным выше, опреде­ ляется требуемая мощность электродвигателя. При, этом, есте­ ственно, должно удовлетворяться условие (5,35).

124

Представленная здесь методика выбора электродвигателя по нагреву для повторно-кратковременного режима используется для случая применения электродвигателей, мощность которых марки­ рована по повторно-кратковременному режиму.

П р и м е р 1.

Асинхронный электродвигатель, рассчитанный для работы в повторно-кратковременном режиме с ПВ=25% при мощности ^25 = 10 кет. Определить мощность, которую электродвигатель может развивать, не перегружаясь сверх нормы, при относитель­ ной продолжительности включения П В= 60%.

Асинхронный трехфазный электродвигатель предназначен для работы в повторно-кратковременном режиме по графику нагруз­ ки, представленному на рис. 5,6 (считая t3 = 0), при номинальной скорости вращения = 975 об/мин (Mt = 3 кгм, М 2 = 4 кгм).

Рис. 5-6. Нагрузочная диаграмма (к примеру 2)

Необходимо по каталогу выбрать электродвигатель, обеспе­ чивающий данный режим работы без учета пусковых потерь.

Ре ш е н и е :

1.Эквивалентный момент нагрузки электродвигателя:

125

2. Значение ПВ, соответствующее заданному режиму работы:

4. Мощность электродвигателя, соответствующая ПВ = 25%:

5. Выбираем по каталогу крановый электродвигатель ти МТ21-6, имеющий следующие номинальные данные:

Р = 5 кет, и„ = 940 об/мин, г\н = 74,5, cos <ря = 0,68, ПВуо = 25%,

1 = ж = 2 *

6 . Проверяем выбранный электродвигатель по максимальн му моменту, т. е. на перегрузочную способность, исходя из ус­ ловия:

М2 ^ МИЯ.

5-975

3,0 < ----------- 2,5 = 13.

940

Следовательно, выбранный электродвигатель соответствует заданным условиям работы.

126

Цеховой мостовой кран имеет подъемную лебедку, рассчитан­ ную на подъем груза весом Gr = 49000 н. Лебедка рассчитана на подъем груза со скоростью v = 2 м/сек на высоту h = 16 м, и опускает крюк весом G, = 980 н без груза с той же скоростью. Пауза между спуском и подъемом, а также между подъемом и спуском t0 составляет 5 сек. К. п. д. передачи лебедки 7 Л= 0,95.

Определить мощность, потребляемую электродвигателем подъема и спуска лебедки без учета потерь при пуске и торможе­ нии и выбрать электродвигатель по каталогу с учетом того, что передаточное число лебедки / = 7,9, а диаметр барабана, на ко­ торый наматывается трос D6 = 0,5 м.

Ре ш е н и е :

1.Мощность, необходимая для подъема груза:

4. По данным расчета строится нагрузочная диаграмма для лебедки крана.

5. По графику нагрузки определяется значение эквивалентной мощности.

127

6. Число оборотов электродвигателя:

7. В соответствии с условиями работы выбираем по катало крановый асинхронный электродвигатель с контактными коль­ цами типа МТВ 613-10:

Ря = 80 кет, «в = 580 об/мин Un = 380 в, cos (рИ= 0,72,

Мт„

Ч:я ~ 0,87, А = -j P = 2,5.

Для этого электродвигателя удовлетворяется условие:

Ря > Рэ.

8. Выбранный электродвигатель проверяем по кратнос допустимой перегрузки по моменту:

пР6РИ

»60 ’

7,9

3,14 • 0,5 • 105

2-60

2,7 > 1,37.

Таким образом, выбранный электродвигатель удовлетворяет заданным условиям работы.

128

Г л а в а VI

ВЫ БО Р РО Д А ТОКА , Н АП РЯЖ ЕН И Я И СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

§1. Выбор рода тока и напряжения для электродвигателя

Впроцессе проектирования и выбора системы электропривода является весьма важным вопрос выбора рода тока и напряжения питания электродвигателей, который зависит от весьма многих

ичрезвычайно разнообразных факторов. Известно, что электри­ ческая энергия вырабатывается в настоящее время преимущест­ венно в виде энергии переменного трехфазного тока, поэтому основным родом тока промышленных предприятий является переменный трехфазный ток.

При прочих равных условиях при выборе системы тока пред­ почтение следует отдавать системе переменного тока, которая в сравнении с системой постоянного тока, как известно, является наиболее желательной по многим причинам.

Одним из факторов, определяющих род тока и напряжения, является заданный режим производственного механизма, а, следо­ вательно, режим работы приводного электродвигателя в соответ­

ствии с требованиями технологического процесса.

При этом выбор рода тока двигателя во многом зависит от требуемых пределов регулирования скорости, а также от частоты пусков и остановок электродвигателя.

В процессе проектирования установки выбор наиболее рацио­ нальной системы электропривода производится обычно в резуль­ тате сравнения нескольких вариантов.

Так, при необходимости широкого регулирования скорости могут быть использованы не только двигатели постоянного тока, но также и коллекторные двигатели переменного тока. Однако, при этом следует учитывать, что коллекторные двигатели пос­ тоянного тока по своим экономическим показателям и стоимости (даже при наличии преобразовательной подстанции постоянного тока) оказываются много выгоднее, чем коллекторные двигатели

переменного тока.

Заданные пределы регулирования скорости производственного механизма можно также обеспечить и при использовании асин­ хронного или синхронного электродвигателей с частотным уп­

равлением.

Во всех случаях, однако, необходимо выбирать наиболее ра­ циональную систему электродвигателя, а, следовательно, и род тока и напряжения в каждом отдельном случае.

129