8.В чём заключается сущность графического и аналитического методов расчёта пусковых сопротивлений для АД с фазным ротором?

9.Что называется угловой характеристикой СД?

10.Нарисуйте упрощённую векторную диаграмму синхронного двигателя. Поясните физический смысл.

11.Перечислите способы пуска СД. Что понимают под лёгким и тяжёлым пуском СД?

Раздел 4. Энергетические характеристики и выбор мощности привода

Электрический привод в настоящее время является основным потребителем электрической энергии. Поэтому определение основных электрических показателей работы электроприводов и нахождение способов их повышения имеет большое практическое значение.

Основными энергетическими показателями работы электроприводов являются: потери мощности, энергии, КПД и коэффициент мощности. Энергетические показатели существенно зависят от режима работы электропривода, характера изменения момента нагрузки и способов регулирования координат. Существуют два основных способа снижения потерь электроэнергии в переходных процессах:

1)уменьшение момента инерции электропривода;

2)регулирование скорости идеального холостого хода двигателя.

При выборе мощности двигателей должны выполняться два основных требования:

1)двигатель не должен нагреваться выше допустимой температуры;

2)он должен обеспечивать создание требуемых моментов на валу. Различные условия работы производственных механизмов обусловливают

различные режимы работы электроприводов, которые разделяются на восемь режимов, что позволяет наиболее точно рассчитывать мощность двигателя:

1.Продолжительный номинальный режим работы при неизменной нагрузке.

33

2.Кратковременный номинальный режим работы, при котором периоды неизменной нагрузки чередуются с периодами отключения машины.

3.Повторно-кратковременный номинальный режим работы, при котором кратковременные периоды неизменной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами отключения машины (паузами), причём как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы температура двигателя могла достичь установившегося значения.

4.Повторно-кратковременный номинальный режим работы с частыми пусками. Периоды работы чередуются с периодами отключения машины, при этом температура двигателя достигает своего установившегося значения.

5.Повторно-кратковременный номинальный режим работы с частыми пусками и электрическим торможением. Этот режим характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ) в процентах

(%). Нормируемые значения ПВ – 15, 25, 40 и 60 %.

6.Перемежающийся номинальный режим работы, при котором кратковременные периоды неизменной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами холостого хода, во время которых двигатель не отключается.

7.Перемежающийся номинальный режим работы с частыми реверсами, при котором периоды реверса чередуются с периодами неизменной нагрузки. Причём периоды работы не настолько длительны, чтобы температура двигателя достигла установившегося значения.

8.Перемежающийся номинальный режим работы с двумя или более угловыми скоростями, при котором периоды с одной нагрузкой на одной скорости чередуются с периодами работы на другой скорости при соответствующей нагрузке.

Вцелях упрощения выбора двигателя он рассматривается как однородное тело, обладающее бесконечно большой теплопроводностью.

34

В действительности же различные части машины нагреваются неодинаково, и реальный процесс нагревания, особенно на начальной стадии, отклоняется от расчетного.

Анализ процесса нагрева и охлаждения электродвигателей производится на основании уравнений теплового баланса двигателя. При этом делаются следующие допущения:

1)двигатель представляет собой однородное тело с одинаковой теплоёмкостью по всему объёму и одинаковой теплоотдачей по всей поверхности;

2)теплоёмкость и теплоотдача двигателя не зависят от температуры окружающей среды;

3)передача тепла происходит за счёт конвекции и теплопроводности;

4)не учитывается теплоотдача излучением, поскольку она очень

мала при реальных температурах нагрева двигателей. Потребляемая двигателем электрическая мощность расходуется на

выработку полезной механической мощности и на покрытие потерь, к которым относятся потери в обмотках двигателя, магнитопроводе и механические потери. Потери мощности двигателя состоят из двух составляющих: постоянных и переменных потерь. К постоянным потерям относятся потери, не зависящие от нагрузки двигателя, а именно: потери в магнитопроводе, механические потери, вентиляционные потери и потери в обмотках возбуждения. Под переменными подразумеваются потери, выделяемые в обмотках двигателей, при протекании по ним токов, определяемых механической нагрузкой двигателя.

При выборе мощности двигателя существуют следующие методы: эквивалентных потерь, эквивалентного тока, момента и мощности, при этом надо оценить степень их точности и допущения, которые используются при переходе от первого метода к последующим.

35

Решение задачи правильного выбора мощности электродвигателя требует расчета нагрузки привода как в установившемся, так и в переходных режимах работы. Для решения данного вопроса используют нагрузочные диаграммы. Нагрузочная диаграмма – это зависимость момента или мощности от времени. Выбор двигателя производится по трём условиям:

1)по нагреванию (предельной температуре двигателя);

2)по перегрузочным условиям;

3)по пусковому моменту.

Для выбора мощности при кратковременном и повторнократковременном режимах работы, следует рассчитать термический и механический коэффициенты перегрузок. Различают механический коэффициент, получаемый из условия нагревания, и допустимую механическую перегрузку, обусловленную максимальным моментом, определяемым для двигателей постоянного тока из условий безыскровой коммутации, для асинхронных двигателей — механической характеристикой и для синхронных — угловой характеристикой.

При выборе мощности двигателей для привода с ударной нагрузкой (прокатных станов, ножниц, молотов, прессов и т. д.) большое значение имеет установка маховика, выравнивающего график нагрузки. Применение маховика не может уменьшить расход энергии, но может снизить среднеквадратичное (эквивалентное) значение нагрузки двигателя. Момент инерции маховика должен быть согласован с мощностью выбираемого двигателя и временем паузы между пиковыми нагрузками и обоснован техникоэкономическим расчетом.

Однако совместный выбор двигателей и маховика на практике производится достаточно простым методом последовательного приближения, так как шкала мощностей двигателей довольно грубая и для данного графика нагрузки редко можно рассматривать более двух вариантов двигателя. Таким образом, ориентировочно установив подходящие

36

двигатели, можно выбрать для них маховик, исходя из положений, указанных в рекомендованной литературе.

Вопросы для самопроверки

1.Назовите основные энергетические показатели работы электроприводов.

2.Как классифицируются режимы работы электроприводов по условиям нагрева?

3.Что такое нагрузочная диаграмма исполнительного органа рабочей машины и двигателя?

4.Из чего складываются потери энергии в электроприводах при переходных процессах?

5.Что характеризуют постоянные времени нагревания и охлаждения двигателя?

6.Назовите основные критерии, определяющие выбор электродвигателя по мощности.

7.Охарактеризуйте методы эквивалентных величин, применяемых для выбора мощности двигателя.

8.По каким показателям производится выбор силовых преобразователей и электрических аппаратов?

9.В чём заключается проверка двигателя по нагреву?

10.Назовите особенности выбора мощности двигателя в повторнократковременном режиме.

11.На основании каких исходных данных производится расчёт мощности двигателя?

37