Гл.8 Электропривод и элементы систем автоматики

8.1.Основные понятия и определения

Oпределение: Электропривод предназначен для приведения в движение различных машин и механизмов. Он состоят из электрического двигателя, аппаратуры управления и передаточных звеньев от двигателя к рабочей машине. Привод бывает групповым, индивидуальным и многодвигательным.

В первом случае один двигатель приводит в движение несколько машин, а во втором каждая машина снабжена своим двигателем. Многодвигательный привод - это группа двигателей одной машины, где каждый двигатель приводит в движение отдельный механизм. Из основных требований, предъявляемых к электроприводу, следует отметить следующие: 1. Электродвигатель должен обладать такой мощностью, чтобы он передавал не только статическую нагрузку, но и кратковременные перегрузки. 2. Аппаратура управления должна обеспечить все требования производственного процесса машины, включая регулирование частоты вращения, реверсирование и др.

8.2.Уравнение движения электропривода

При работе электропривода вращающий момент электродвигателя должен уравновешивать статический момент сопротивления рабочей машины, а также динамиче-ский момент, обусловленный инерцией движущихся масс. Уравнение моментов электропривода можно записать в виде:

где М - вращающий момент электродвигателя; М_с - статический момент сопротивления; М_дин- динамический момент.

Динамический или инерционный момент, как известно из механики, равен:

где j - момент инерции движущихся масс, приведенный к валу двигателя, кг/м2; w - угловая частота вращения вала двигателя, с-1.

Выражая угловую частоту вращения через число оборотов n, получим:

Уравнение моментов электропривода можно записать в другом виде:

Если n = const, то М_дин= 0, тогда М = М_с.

8.3.Выбор мощности электродвигателя

От правильного выбора мощности электродвигателя зависят технико-экономические показатели электропривода (себестоимость, габариты, экономичность, надежность в эксплуатации и др.). Если нагрузка на электродвигатель стабильная, то определение его мощности ограничивается лишь выбором по каталогу:

где Р_н- мощность выбираемого двигателя, Р_нагр - мощность нагрузки. Если же нагрузка на электродвигатель переменная, то необходимо иметь график нагрузки I = f(t). Плавную кривую заменяют ступенчатой линией, полагая, что за время t1 в двигателе течет ток I1, за время t2 - ток I2 и. т.д. (рис. 8.3.1 ).

Изменяющийся ток заменяют эквивалентным ему током I_э, который за время одного цикла работы t_цпроизводит одинаковое, тепловое действие с током, изменяющимся ступенями. Тогда:

а эквивалентный ток Номинальный ток электродвигателя должен быть равным или больше эквивалентного, т.е. Поскольку почти у всех двигателей вращающий момент прямо пропорционален току нагрузки М ~ I_н, то можно записать и выражение для эквивалентного вращающего момента:

Учитывая, что мощность Р = М, электродвигатель можно выбирать также по эквивалентной мощности:

При повторно-кратковременном режиме двигатель за период работы не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время перерыва в работе не охлаждается до температуры окружающей среды (рис. 8.3.2 ).

Для этого режима вводится понятие относительной продолжительности включения (ПВ). Она равна отношению суммы рабочего времени ко времени цикла tц, со-стоящего из времени работы и времени паузы t_о:

Чем больше ПВ, тем меньше номинальная мощность при, равных габаритах. Следовательно, двигатель, рассчитанный на работу в течение 25% времени цикла при номинальной мощности, нельзя оставлять под нагрузкой 60% времени цикла при той же мощности. Электродвигатели строятся для стандартных ПВ - 15, 25, 40, 60%, причем ПВ - 25%; принимается за номинальную. Двигатель рассчитывается на повторно кратковременный режим, если продолжительность цикла не превышает 10 мин. Если расчетные значения ПВ отличаются от стандартных, то при выборе мощности двигателя Рэ следует вносить поправку: