6.14 Выбор двигателей для работы в режимахS4s8 и выбор преобразователей для регулируемых электроприводов

Для электроприводов, предназначенных для работы в режимах S4 и S5, выбираются двигатели, нормально предназначенные для режима S3. Мощность двигателей определяется предварительно на основе нагрузочной диаграммы механизма как и для режима S3. Для выбранного двигателя строится нагрузочная диаграмма электропривода, по которой производится проверка правильности выбора.

Для работы в режимах S6 и S7 обычно выбираются двигатели, предназначенные для работы в режиме S1. Если известна нагрузочная диаграмма электропривода M=f(t) или I=f(t), расчет М_э или Р_э позволяет выбрать двигатель для режима S6, а для режима S7 формулы М_э и Р_э используются для проверки предварительно выбранного двигателя, т.к. для этого режима расчет и построение достаточно точной нагрузочной диаграммы до выбора двигателя представляет трудности.

Для обоих этих режимов обязательна проверка двигателя по условиям пуска и перегрузочной способности.

Для работы в режиме S8 как правило выбираются двигатели режима S1. Двигатель выбирается предварительно по нагрузочной диаграмме механизма и затем рассчитывается и строится нагрузочная диаграмма электропривода, M=f(t) или I=f(t) из которой находится I_э или М_э за цикл работы и сравнивается с I_н или М_н.

Рассмотрим, теперь, как выбираются преобразователи для регулируемых электроприводов.

Мощность генератора для системы Г-Д

, где

Р_нд и _нд - номинальная мощность и номинальный КПД двигателя.

По каталогу (справочнику) выбирается генератор с Р_нгР_г.расч, обеспечивающий требуемое напряжение двигателя.

Мощность гонного (сетевого) двигателя генератора

- где

Р_нг и _нг - номинальная мощность и номинальный КПД генератора.

По каталогу (справочнику) выбирается асинхронный к.з АД или синхронный двигатель СД с номинальной мощностью Р_н.г.дР_{гон.расч} и скоростью, соответствующей скорости генератора, указанной в паспорте генератора.

Тиристорный преобразователь для системы ТП-Д выбирается по номинальному выпрямленному току, номинальному выпрямленному напряжению и мощности с учетом необходимости реверса двигателя, т.е. I_dн≥ I_н двигателя U_dн=U_н двигателя и S_н преобразователя ≥Р_н двигателя.

Преобразователь частоты для системы ТПЧ-АД выбирается по номинальному напряжению, номинальному току, номинальной мощности и требуемому диапазону изменения частот. Необходимо, также решить вопрос о типе преобразователя – со звеном постоянного тока или с непосредственной связью.

6.15 Особенности выбора мощности ад с к.З. Ротором и определение допустимого числа включений их в час при повторно-кратковременном режиме работы

В приводах значительного числа металлообрабатывающих станков, кузнечно-прессовых механизмов, вспомогательных механизмов металлургических прокатных станов, и т.п. механизмов, работающих в весьма напряженном режиме и, требующих подчас 1000–1500 и даже более 2000 включений в час, широко применяются к.з. асинхронные двигатели. Условия работы АД с к.з. ротором в таких режимах частых включений более тяжелые, чем двигателей постоянного тока или АД с фазным ротором, т.к. тепло, выделяемое во время переходных процессов пуска, торможения, рассеивается в самом двигателе, а не выносится за пределы двигателя в пусковых и тормозных сопротивлениях.

Использование методов эквивалентных величин для проверки мощности предварительно выбранного двигателя не дает правильных результатов, поскольку в пуско-тормозных режимах меняются потери в стали, из-за значительного нагревания ротора растет сопротивление его обмоток, вследствие чего соотношение потерь в обмотках статора и ротора не может быть связано с каким-либо постоянным коэффициентом. Поэтому приходится применять метод, основанный на непосредственном учете потерь, возникающих в двигателе. Практически расчет при этом сводится к проверке предварительно выбранного двигателя на допустимое число включений в час.

Под допустимым числом включений в час понимается такое число включений, при котором средняя температура после большого числа циклов будет равна максимально допустимой. Его можно определить, также, как отношение количества тепла, отдаваемого двигателем окружающей среде за час к количеству тепла, выделяемого в нем за один цикл работы.

Цикл состоит из разгона двигателя, работы при установившейся скорости, торможения и паузы. Потери энергии, выделяемые в двигателе и отдаваемые в окружающую среду в установившемся режиме с номинальной нагрузкой и номинальной скоростью, равны ∆Р_н·t_у. При пуске и торможении теплоотдача в окружающую среду меняется в пределах от А₀ до А, где А₀ – теплоотдача при неподвижном двигателе, т.е. во время паузы, а А – теплоотдача при работе с установившейся скоростью.

Учитывая ухудшение условий охлаждения неподвижного самовентилируемого двигателя коэффициентом , и пренебрегая незначительным изменением температуры, потери тепла во время паузы можно представить как. При пуске и торможении теплоотдачу можно принять равной средней из ее значений при неподвижном состоянии и при установившейся скорости, т.е

.

Тогда потери в окружающую среду будут соответственно равны

и .

Энергия, выделяемая в двигателе за цикл становится

, где -

- потери в установившемся режиме, которые в общем случае могут отличаться от номинальных, поскольку зависят от нагрузки двигателя Р_х.

Теперь, учитывая всё сказанное, уравнение теплового баланса будет иметь вид:

.

Время цикла, выраженное через число включений в час z

.

Время работы с установившейся скоростью

.

Время паузы

.

Подставляя значения t_у, t₀ в уравнение теплового баланса, получим формулу для определения допустимого числа включений:

.

Величина, стоящая в скобках в знаменателе, составляет (24)% от суммы ∆A_п+∆A_т. Принимая ее равной 3%, получим

.

Если в установившемся режиме двигатель работает с номинальной нагрузкой, то ∆Р_х=∆Р_н и

.

Из этого выражения следует, что для увеличения z_доп, необходимо применять двигатели с более теплостойкой изоляцией, позволяющей увеличить ∆Р_н, применять независимую вентиляцию (охлаждать двигатель вентилятром) и уменьшать потери ∆A_т, используя вместо торможения противовключением динамическое торможение.

Полученное выражение для z_доп может быть использовано для проверки по нагреву предварительно выбранного двигателя путем сравнения z_доп с действительным числом включений, определяемым характером работы приводимого двигателем механизма. Должно выполнятся условие z_допz_действ.