Нагрузочные диаграммы и номинальные режимы электродвигательного устройства

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Лекция 30

Создание современной высокопроизводительной рабочей машины обеспечивается совместными усилиями машиностроителей, электротехников, электромехаников и инженеров химических специальностей. Проектирование ЭП ведется по техническому заданию, в котором указываются особенности технологических процессов и условия работы исполнительного механизма РМ: статический момент М _С, диапазон и плавность регулирования скорости, требуемые механические характеристики, условия пуска и торможения, число включений в час и др. В любом случае электропривод должен удовлетворять всем технико- экономическим показателям и одновременно быть надёжным и простым в эксплуатации.

Этому в большинстве случаев подходит асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Синхронный двигатель используется в приводах производственных машин средней и большой мощности, работающих в продолжительном режиме с редкими пусками и неизменной частотой вращения (мощные насосы, компрессоры и др.).

Двигатели постоянного тока используются в тех случаях, когда в процессе работы привода необходимо изменять частоту вращения в широких пределах.

На основе технико-экономического анализа решается комплекс вопросов. При выборе двигателя необходимо знать:

- наименование и тип механизма;

- мощность двигателя, если режим работы продолжительный с постоянной

нагрузкой или нагрузочные диаграммы, если нагрузка переменная;

- двигатель должен быть проверен на возможность пуска и перегрузочную

способность;

- род тока (переменный или постоянный);

- величину напряжения (24. 36, 60, 110, 220, 380В, свыше 11 кВ для мощных

двигателей, получающих питание от индивидуальных трансформаторов и

др.);

- номинальную скорость;

- диапазон изменения частоты вращения;

- качество регулирования частоты вращения (плавное, ступенчатое);

- число включений в час;

- конструктивное исполнение в зависимости от характера окружающей

среды;

- схему управляющего устройства, выбор его аппаратуры и элементов защиты от аварийных ситуаций.

Заключительной опера­цией проектирования является оценка экономичности выбранного ЭП. Практически все эти вопросы решаются совместно. Наиболее сложным и важным является выбор электродвигателя, при котором определяется его мощность по заданным нагрузочным диаграммам.

Работа ЭП под нагрузкой в двигательных и тормозных режимах характеризуется нагревом ЭД. Диаграммы, которые позволяют установить соответствие выбираемого двигателя условиям нагрева в приводе, выражаются зависимостями P (t)или M (t)за полный цикл работы t _ци называются нагрузочными диаграммами электропривода. Они получаются либо экспериментально, либо при проектировании в результате расчетов и графических построений.

Нагрузочные диаграммы ЭП имеют разный характер, учитывающий как статические, установившиеся режимы работы, так и динамические, переходные режимы. Так, например, из диаграмм P (t)и М (t)(рис.), относящихся к асинхронному ЭП вентиляторного механизма, видно, что привод должен работать в течение времени t _р = t _п + t _руи иметь паузу t ₀,а его продолжи­тельность включения

ПВ = [ t _Р / (t _Р + t ₀)]100%.

Мощность потерь энергии Δ P (t)указывает на нагрев ЭД, вели­чина которого ограничивает его номинальную нагрузку.

По нагрузочным диаграммам P (t)и М (t)производится окон­чательная проверка предварительно выбранного ЭД на нагрев и допустимые механические перегрузки с учетом номинальных режимов ЭД. Согласно ГОСТ электродвигатели изготавливают для работы по условиям нагрева: в номинальных режимах от S 1до S 8, что позволяет наиболее точно выбрать ЭД по установленной мощности.

Нагрузочная диаграмма электропривода с механическим тормозом

Покажем три наиболее часто встречающихся номинальных режима (рис. 6): S 1– продолжительный (рис. a); S2 – кратковременный (рис. б) и S3 – повторно-кратковременный (рис. в). Зависимости мощностей нагрузок Р,потерь мощности Δ Р и температур перегрева ЭДУ θв функции времени t характеризуют эти режимы достаточно полно.

Нагрузочные диаграммы основных номинальных режимов:
а – S 1, б – S 2, в – S 3

В повторно-кратковременном номинальном режиме работы S 3продолжительность цикла не превышает 10 мин, и режим характеризуется стандартной относительной продолжительностью включения ПВ 15, 25, 40 и 60%.