11 Интегральные показатели переходных процессов
11.1 Общие положения
После расчета нагрузочных диаграмм переходных процессов по любому из трех путей (в данном случае по пути интегрирования дифференциальных уравнений) необходимо выполнить ряд дополнительных расчетов с целью получения ответов на вопросы технического задания на проектирование – соответствие результатов расчетов выданному заданию и современному состоянию электропривода, в том числе и мировому.
В данном пункте необходимо выполнить следующие задачи:
1) проверить двигатель и преобразователь на перегрузочную способность;
2) проверить электропривод на заданную производительность;
3) расчета среднеквадратичного значения тока (момента) за цикл и про-
верки на нагрев двигателя, преобразователя и резисторов;
4) расчета энергетических показателей электропривода (механической
работы, активной и реактивной энергии из сети за цикл, цикловых КПД и
коэффициента мощности cosφ).
В п.9.2 построены переходные процессы, на основе которых можно выполнить задачи, указанные выше.
11.2 Проверка на перегрузочную способность
В процессе изучения нагрузочных диаграмм отмечают максимальные
значения тока и момента двигателя и сравнивают эти значения с допустимы-
ми для выбранного двигателя и преобразователя. Прошедшими проверку на
перегрузочную способность считается такой асинхронный двигатель, если его максимальный момент на нагрузочной диаграммы меньше максимального (критического) момента двигателя.
Преобразователь частоты проходит проверку, если максимальный ток двигателя не превышает максимально допустимый ток, который указан в паспорте преобразователя.
В данном случае и двигатель (62.5Нм<155Нм), и преобразователь (20.24А<22А) проходят проверку на перегрузочную способность,
11.3 Угол поворота вала двигателя и проверка на заданную производительность
Угол поворота вала двигателя:
(49)
показан на рисунках 10-13 в виде интегрального показателя al для каждого
участка расчета (αП – за время пуска tk, αТ – за время торможения tt)
Время работы в установившемся режиме определяют по соотношению:
(50)
где
– угловой путь, проходимый валом
двигателя на участке движения, рад;
D, L – диаметр шестерни и длина перемещения рабочего органа, м;
–скорость вращения
двигателя в установившемся режиме,
соответствующая статическому моменту
на участке движения, рад/с.
После расчета времени переходных процессов на всех участках движения и расчета времени установившегося движения в течение цикла работы определяется фактическое время работы электропривода в цикле:
(51)
Проверка на заданную производительность состоит в сравнении рассчитанного времени работы электропривода tРФАКТ в цикле с временем tР,
заданным
в техническом задании на проектирование:
В данном случае двигатель прошёл проверку на производительность
11.4 Проверка по нагреву двигателя, преобразователя
11.4.1 Проверку выбранного двигателя по нагреву
Проверку асинхронного двигателя по нагреву следует выполнять,
как правило, методом эквивалентного тока:
(52)
где:
–среднеквадратичное
значение тока на i-м участке;
–длительность
i-го участка работы;
–коэффициент
ухудшения теплоотдачи двигателя;
IДОП – допустимый по нагреву ток.
Среднеквадратичный
ток на участке интегрирования за время
:
(53)
На рисунках 10-13 приведены значения среднеквадратичного тока статора I1kv за время пуска tk , за время торможения tt и за время установившегося режима I1У для одного участка движения. Время работы в установившемся режиме рассчитано по формуле (50).
Коэффициент ухудшения теплоотдачи остановленного двигателя β0
зависит от его конструктивного исполнения и условий вентиляции.
В данном случае двигатель по исполнению является закрытым с самовентиляцией. Примем β0=0.5
Коэффициентом ухудшения теплоотдачи в зависимости от скорости принимает значения:
при
;
при
;
при
,
Тогда эквивалентный ток по (52) равен:
Эквивалентный ток двигателя, предназначенного для повторно-кратковременного режима работы, рассчитывается только за время работы,
полученное
по результатам расчета нагрузочных
диаграмм
:
(54)
Время паузы не учитывается.
Допустимый по нагреву ток двигателя рассчитывают через каталожный
ток Iкат при каталожной ПВкат, ближайшей к фактической:
При проверке двигателя по нагреву эквивалентный ток IЭ сравнивают с
допустимым током IДОП
IЭ = (0, 85…0,9) IДОП
Учитывая погрешность, которая присутствует в расчётах, можно сделать вывод, что двигатель подходит по нагреву.