9.8. Определение допустимой частоты включений асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и пути ее увеличения

В приводах значительного числа металлорежущих станков, прессов, вспомогательных механизмов прокатных станов и другого оборудования возникает необходимость по условиям технологи­ческого процесса в большой частоте включений двигателей, достигаю­щей 600—800 и более в час.

Допустимым числом включений в час считают такое, при котором среднее превышение температуры после большого числа рабочих циклов в режиме S5 будет равно допустимому, и двигатель оказывается пол­ностью использованным по нагреву. В этом случае, если двигатель продолжительного режима работает с номинальной угловой скоростью при допустимом превышении температуры, мощность потерь, выделяе­мых в охлаждающую среду, равна ΔР_ном, а период паузы при том же превышении температуры β₀ ΔР_ном В среднем за время переходных процессов потери, выделяемые в охлаждающую среду, равны (1 + + β₀) ΔР_ном /2. Потери энергии, выделяющиеся в двигателе за цикл,-состоят из потерь энергии за время переходных процессов ΔР_П + ΔР_Т и потерь в установившемся режиме ΔР t_y. Последние могут меняться в зависимости от нагрузки. Когда температура двигателя установилась, потери энергии, выделяемые в двигателе за цикл, равны энергии, рас­сеиваемой в охлаждающую среду, т.е.

(9.124)

где t_n, t_y, t_т и t₀ — соответственно время пуска, установившегося режима, торможения и паузы.

Так как t_п = 3600/h, то t_y = 3600ε/h — (t_п + t_т) и t₀ = = 3600 (1 — ε)/h, здесь h — число включений в час.

Подставляя в (9.124) значения t_y и t₀ и решая его относительно h,-получаем:

(9.125)

Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором третьим членом знаменателя можно пренебречь по сравнению с суммой ΔA_п + + ΔA_т, так как он не превышает 2—4 % этой суммы; поэтому

(9.126)

Если в установившемся режиме двигатель работает с номинальнойнагрузкой (ΔР = ΔР_ном) формула (9.126) упрощается и принимает вид:

(9.127)

Анализ (9.125) показывает, что допустимое число включений в час зависит от статической нагрузки, определяющей мощность потерь ΔР, относительной продолжительности включения ε, коэффициента ухудше-ния теплоотдачи β₀ и от потерь энергии в переходных режимах. С умень­шением ΔР возрастает h_доп, достигая наибольшего значения при холос­том ходе. На допустимое число включений в час существенно влияют потери энергии в переходных режимах. Так как они пропорциональны моменту инерции привода, то с ростом J_Σ уменьшается допустимая частота включений.

Из (9.125) следует также, что при ΔР_ном — ΔР = β₀ ΔР_ном до­пустимая частота включений не зависит от ε. Когда (ΔР_ном — ΔР) > > β₀ ΔР_ном , с ростом ε можно допустить большее число включений в час. Наконец, если (ΔР_ном — ΔР) < β₀ ΔР_ном, то с ростом ε допусти­мая частота включений уменьшается. В том случае, когда момент инер­ции ротора двигателя составляет небольшую долю общего приведенного момента инерции привода, с ростом номинальной мощности двигателя допустимая частота включений увеличивается. Для номинальной на­грузки с увеличением ε допустимая частота включений уменьшается.

Увеличение допустимой частоты включений достигается независи­мой вентиляцией двигателя, действующей одинаково интенсивно в те­чение всего цикла работы электропривода. Существенного увеличения допустимой частоты включений можно добиться за счет уменьшения потерь энергии в переходных процессах. В этом отношении наибольший эффект дает частотное управление асинхронным двигателем с коротко-замкнутым ротором по сравнению с другими способами управления.

Исследования показали, что практически потери энергии за время переходного процесса достигают минимума при токах приблизительно в 1,5—2 раза больше номинального и оптимальном абсолютном сколь­жении. В большинстве случаев при частотном управлении именно эти значения токов статора и обусловливают максимально допустимое число включений асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, ко­торое оказывается в несколько раз большим, чем при прямом пуске двигателя от сети с неизменной частотой и амплитудой напряжения и торможением противовключением.

Так как повторно-кратковременный режим работы с частыми пусками (S4) характеризуется так же, как и режим с частыми пусками и электрическим торможением (S5), относительной продолжительностью включения и числом пусков в час, то режим (S4) может рассматриваться как частный случай режима (S5).

По аналогии с режимом S5 для двигателя, работающего в режиме S4, может быть найдено допустимое число включений в час, а именно:

(9.128)