Основы электропривода...КР

Произведем построение механической характеристики вентилятора по шести точкам:

1)s = 0; Мс = Мс.н. = 60 Н∙м;

2)s = 0,25, Мс рассчитывается по формуле 4.19

Мс.пр = 12 + (60 – 12) (1 – 0,25)2 = 39 Н∙м;

3)s = 0,5; Мс.пр = 24 Н∙м;

4)s = 0,75; Мс.пр = 15 Н∙м;

5)s = 1; Мс.пр = 12 Н∙м.

Пример построения совмещенной механической характеристики электродвигателя АИРМ132М4У1 и вентилятора ВЦ 5-35 № 8 представлена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Совмещённая механическая характеристика двигателя и механизма

Устойчивая работа электродвигателя и рабочей машины в установившемся режиме соответствует равновесию Мад =Мвент в точке А (рис. 4.3).

24

5. ОЦЕНИТЬ УСЛОВИЯ ПУСКА И ПЕРЕГРУЗОЧНУЮ СПОСОБНОСТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ НАПРЯЖЕНИИ 0,8 ОТ НОМИНАЛЬНОГО

Вращающий момент асинхронного двигателя для любой фиксированной частоты вращения прямо пропорционален квадрату приложенного напряжения, поэтому для всех частот вращения справедливо соотношение

где М(Uн) – вращающий момент асинхронного двигателя при номинальном напряжении, Н м;

М(U) – вращающий момент асинхронного двигателя при той же частоте вращения ротора, но при напряжении, по величине отличном от номинального, Н м;

ного подведенного к электродвигателю.

Для оценки возможности пуска электродвигателя при нагрузке в случае снижения напряжения на U% необходимо пересчитать вращающие моменты электродвигателя прямо пропорционально квадрату напряжения

(U 1 U %) и построить зависимость n = f (Мад), совместив ее с механи-

100

ческой характеристикой рабочей машины, приведенной к валу электродвигателя. Это позволит сделать заключение: электродвигатель не запустится; запустится или электродвигатель «застрянет» и не развернется до частоты вращения, соответствующей рабочей зоне его механической характеристики.

Для примера рассмотрим случай пуска асинхронного электродвигателя АИРМ132М4У1 при пониженном напряжении 0,8 от номинального.

Проведем перерасчет вращающихся моментов электродвигателя для значений пониженного напряжения:

- номинальный момент

- критический момент

25

6. ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ НАГРЕВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Для построения кривых нагрева и охлаждения необходимо определить постоянную времени нагрева Тнагр , постоянную времени охлаждения Тохл и установившееся превышение температуры двигателя уст над охлаждающей средой при номинальной длительной нагрузке двигателя.

Потери мощности в электродвигателе, работающем при полной нагрузке, определяются как разность между мощностью, потребляемой двигателем из сети (Р1), и мощностью, развиваемой им на валу, т. е. его полезной мощностью (Р2= Рн). Количество теплоты нужно исчислять в джоулях. По Международной системе единиц 1 джоуль—это единица работы, энергии или количества теплоты, равной произведению 1 ньютона (сила) на 1 метр (путь).

Так как мощность электродвигателя выражена в кВт, то целесообразно тепловые потери определять в кДж/с.

Графики нагрева f(t) и охлаждения охл = (t) надо построить в именованных единицах. Затем необходимо графически определить постоянную времени нагрева и охлаждения.

Постоянная времени нагрева графически может быть определена путем проведения касательной в любой точке кривой нагрева до пересечения с асимптотой, т. е. прямой, параллельной оси абсцисс, устанавливающей предельное значение кривой нагрева.

Отрезок, отсекаемый на асимптоте касательной, проведенной в любой точке кривой нагрева и перпендикуляром, восстановленным из данной точки кривой нагрева к асимптоте, дает величину постоянной времени нагрева Тнагр в масштабе, принятом для оси абсцисс.

Постоянная времени охлаждения Тохл графически определяется аналогично. Только касательная проводится к любой точке кривой охлаждения, а отрезок Тохл получается на оси абсцисс.

Рассмотрим построение кривых нагревания и охлаждения для электродвигателя АИРМ132М4У1.

В паспорте электродвигателя указана масса электродвигателя – 83,5 кг. Из таблицы П.3 приложения 3 исходя из массы выбираем следующие тепловые параметры:

-теплоемкость двигателя С = 19 Дж/oC ∙103;

-теплоотдача двигателя при нагреве (при вращении) Ан = 21 Дж/с oC;

-теплоотдача двигателя при охлаждении (в неподвижном состоянии)

Аохл = 17 Дж/с oC.

В случае нагревания и охлаждения электродвигателя от температуры

окружающей среды уравнения нагрева и охлаждения электропривода соответственно имеют следующий упрощенный вид

27

и

где τ – превышение температуры, oC;

τуст, τнач – установившееся и начальное значение превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды в процессе нагрева и охлаждения соответственно, oC;

t – время работы двигателя;

Тнагр, Тохл – постоянные времени нагрева и охлаждения двигателя, с.

В первую очередь определим количество теплоты, выделяемое двигателем в единицу времени (мощность потерь в двигателе) по формуле

где н – номинальный КПД электродвигателя;

Далее определим установившееся значение превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды в процессе нагрева двигателя

Аналогичным образом определим начальное значение превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды в процессе охлаждения двигателя

28

уст AОХЛ

нач 136017 80 oC.

Определим постоянную нагрева двигателя

Определим постоянную охлаждения двигателя

охл Aохл

Тнагр 1719 1,118 с.

Используя программу Excel, задаваясь значениями времени, построим кривые нагрева и охлаждения τ = f (t) (рис. 6.1, 6.2).

Рис. 6.1. Кривая нагрева электродвигателя АИРМ132М4У1

29

Рис. 6.2. Кривая охлаждения электродвигателя АИРМ132М4У1

30

7. ВЫБРАТЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЛИ СТАНЦИЮ УПРАВЛЕНИЯ

Современный частотно-регулируемый электропривод состоит из асинхронного электрического двигателя и преобразователя частоты (рис.

7.1).

Рис. 7.1. Частотно-регулируемый электропривод

В наиболее распространенном частотно регулируемом приводе на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются скалярное и векторное частотное управление, из которых наиболее эффективным является векторное управление.

На сегодняшний день в России работают десятки тысяч преобразователей с фирменным знаком «Веспер», области применения которых постоянно расширяются. Данные преобразователи имеют существенные преимущества над другими в плане управления, энергопотребления и других факторов.

На первом этапе выбора частотного преобразователя рекомендуется выбирать преобразователь для электропривода, относящегося к группе типовых промышленных механизмов. В курсовой работе в качестве механизма выступает вентилятор, в соответствии с этим в таблице 7.1 представлены преобразователи частоты для данного вида нагрузки.

На втором этапе, после выбора типа преобразователя, необходимо выбрать конкретную модель этого типа исходя из определения выходной мощности и выходного тока преобразователя. Модели преобразователей частоты представлены в таблице П.2 (приложение 2).

При выборе модели преобразователя частоты для стандартных асинхронных электродвигателей серий А2, АО2, АИ, АИР, 4А, 5А, 6А и т.д., которые работают с полной номинальной нагрузкой и имеют коэффициент мощности – 0,8 – 0,9, необходимо определить выходную мощность и выходной ток ПЧ исходя из следующих условий:

1) Выходная мощность ПЧ PПЧ больше или равна номинальной мощности электрического двигателя PЭД

31

2) Выходной ток ПЧ больше или равен номинальному току электрического двигателя

При выборе модели преобразователя частоты для электродвигателей, которые работают с неполной номинальной нагрузкой, а также имеют малое значение коэффициента мощности необходимо определить только выходной ток по формуле (7.3). Выходная мощность в данном случае может быть меньше.

Параметры двигателя для номинального режима указываются на его щитке в паспорте

Следует обратить внимание на то, что для некоторых механизмов возможно использование нескольких типов ПЧ.

Табл. 7.1 Выбор преобразователя частоты для вентиляторной нагрузки

Рассмотрим пример выбора преобразователя частоты для привода вентилятора с асинхронным двигателем АИРМ132М4У1.

В таблице 7.1 выбираем преобразователь частоты типа Е2-8300, применение которого наиболее целесообразно для данного типа электродвигателя с номинальной мощностью 11 кВт.

32