Коэффициент мощности электропривода

ЭП, подключаемые к сети переменного тока, потребляют из нее активную и реактивную Q мощности. Активная мощность расходуется на осуществление ЭП полезной работы и покрытие потерь в нем, а реактивная мощность обеспечивает создание электромагнитных полей двигателя и других его элементов и непосредственно полезной работы не производит.

Работа ЭП, как и любого другого потребителя активной и реактивной энергии, характеризуется коэффициентом мощности

где S- полная (или кажущаяся) потребляемая мощ­ность.

Угол φ, как известно, определяет сдвиг- фаз напряжения сети и тока ЭП: если он потребляет реактивную мощность, то существует сдвиг фаз и . Если реактивная мощность не потребля­ется, то

ЭП, потребляя реактивную мощность, допол­нительно нагружает систему электроснабжения, вы­зывая дополнительные потери напряжения и энергии в ее элементах. По этой причине всегда следует стремиться к обеспечению максимально возможного cosφ ЭП как одного из важных энергетических показателей его работы.

Если ЭП работает в каком-то цикле при различных нагрузках или скоростях, то он как потребитель реактивной энергии характеризуется средневзвешенным или цикловым коэффициентом мощности, который определяется отношением потребленной активной энергии за цикл к полной или кажущейся энергии

Коэффициентом мощности характеризуется рабо­та ЭП с двигателями переменного тока (АД и СД), а также ЭП постоянного тока, выполненного по системе «управляемый выпрямитель—двигатель по­стоянного тока».

Расчет мощности и выбор двигателей

Основным требованием при выборе электродвига­теля является его соответствие условиям техноло­гического процесса рабочей машины. Задача выбора состоит в поиске такого двигателя, который обеспечивает заданный технологический цикл рабочей машины, соответствует условиям окружающей среды, и компоновки с рабочей машиной я при этом имеет нормативный (допустимый) нагрев.

Выбор двигателя недостаточной мощности может привести к нарушению заданного цикла, снижению производительности рабочей машины. При этом будут иметь место также его повышенный нагрев, ускоренное старение изоляции и преждевременный выход двигателя из строя, что вызовет останов рабочей машины.

Недопустимым является также использование дви­гателей завышенной мощности, так как при этом не только повышается первоначальная стоимость ЭП, но и увеличиваются потери энергии за счет снижения КПД двигателя. Выбор электродвигателя производится обычно в такой последовательности: расчет мощности и пред­варительный выбор двигателя; проверка выбранного двигателя по условиям пуска, перегрузки и нагреву.

Если выбранный двигатель удовлетворяет усло­виям проверки, то на этом выбор двигателя заканчивается. Если же двигатель не удовлетворяет условиям проверки, то выбирается другой двигатель (как правило, большей мощности) и проверка по­вторяется.

Основой для расчета мощности и выбора элек­тродвигателя являются нагрузочная диаграмма и диаграмма скорости (тахограмма) исполнительного органа рабочей машины.

Нагрузочная диаграмма исполнительного органа рабочей машины представляет собой график измене­ния приведенного к валу двигателя статического момента нагрузки во времени M_c(t). Эта диаграмма рассчитывается на основании технологических дан-пых, характеризующих работу машин и механизмов, и параметров механической передачи. Для примера приведем формулы, по которым можно рассчитать моменты сопротивления М_c, создаваемые на валу двигателя при работе исполнительных органов некоторых машин и механизмов.

Механизм подъемной лебедки

где G—сила тяжести поднимаемого груза, Н; R— радиус барабана подъемной лебедки, м; i, ŋ—пере­даточное число и КПД механической передачи.

Определение расчетной мощности двигателя. Ориентировочно расчетный момент двигателя

где — эквивалентный момент нагрузки; —коэффициент запаса, учитывающий динамические режимы электродвигателя, когда он работает с повышенными токами и моментам.

Если момент нагрузки М_с изменяется во времени и нагрузочная диаграмма имеет несколько участков, как это показано на рис. 9.1а,

то М_сэ определяется как среднеквадратичная величина

где соответственно момент и длительность i-го участка нагрузочной диаграммы.

Для рассматриваемого графика движения расчет­ная скорость двигателя . Если скорость исполнительного органа регулируется, то расчетная скорость определяется более сложным путем и за­висит от ее способа регулирования/

Определим расчетную мощность двигателя