6.1.8 Визначення допустимої частості вмикань ад з короткозамкненим ротором

При значній частості вмикань АД суттєвими стають втрати у перехідних режимах, які викликають інтенсивне нагрівання АД, яке у свою чергу лімітує кількість вмикань, гальмувань та реверсів двигуна.

Ці проблеми є важливі при роботі таких виконавчих механізмів, як металорізальні верстати, преси, допоміжне обладнання (допоміжні привода прокатних станів), де часті вмикання двигуна у більшості випадків є основними умовами технологічного процесу.

У зв’язку з цим виникає задача визначення мінімально допустимої тривалості робочого циклу , при якій перевищення температури не сягає допустимого рівня, або допустимої частості робочих циклів, які характеризуються допустимим числом вмикань у годину .

Особливо важлива ця проблема для АД з короткозамкненим ротором, оскільки у цьому випадку всі втрати енергії виділяються в межах самої машини, в той час як для ДПС та АД з фазним ротором більша частина втрат енергії розпорошується за межами машини (у резисторах якірних або роторних кіл). Тому розглянемо саме АД з короткозамкненим ротором.

Допустимо, що робочий період складається із періоду пуску , часу роботи в усталеному режимі при незмінному навантаженні й часу на гальмування . А тривалість робочого циклу складається з тривалості робочого періоду й паузи , за час якої АД відімкнений від мережі (відповідна тахограма показана на рисунку 6.12).

Рисунок 6.12 – До пояснення частоти вмикання.

Втрати енергії, що виділяється за цикл складається із витрат енергії за час пуску , гальмування й роботи в усталеному режимі з незмінним навантаженням .

Втрати енергії, які виділені в навколишнє середовище за час роботи з усталеною швидкістю дорівнюють

,

за час паузи

,

а за час пуску й гальмування

,

де - коефіцієнт погіршення тепловіддачі при вимкненому двигуні;

- коефіцієнт погіршення тепловіддачі за час пуску й гальмування (він вибирається середнім між початковим й кінцевим значеннями цього коефіцієнта).

Для більш віддаленого (у часі) циклу роботи, де наступає квазіусталений тепловий режим роботи АД, кількість виділених втрат енергії дорівнює кількості втрат енергії, що віддані у навколишнє середовище:

. (6.9)

Якщо час циклу , час усталеної роботи та час паузи (усе в секундах) виразити через кількість вмикань у годину , то будемо мати

(6.10)

де період вмикання ПВ заданий не у %, а у відносних одиницях.

Підставивши у (6.9) значення та із (6.10), одержимо, якщо вирішимо рівняння відносно :

. (6.11)

Для АД у знаменнику (6.11) третім членом порівняно з сумою двох перших можна знехтувати оскільки

.

Тоді (6.11) можна переписати:

. (6.12)

Якщо в усталеному режимі АД працює з номінальною потужністю, тоді

,

а формула (6.12) ще більше спроститься:

. (6.13)

Із (6.13) видно, що число вмикань за годину залежить від навантаження двигуна, від його ПВ, від коефіцієнту погіршення тепловіддачі та втрат енергії у перехідних процесах .

Зі зменшенням , , допустима частість вмикань за годину АД зростає.

Збільшення допустимої частості вмикань можна мати при застосуванні незалежної вентиляції АД, яка діє однаково інтенсивно протягом усього циклу.

Суттєве збільшення частості вмикань можна досягти шляхом зменшення втрат енергії у перехідних процесах, наприклад, використовуючи частотного керування АД замість інших видів керування.