Для продолжительного режима работы

9.1. Основные режимы работы электроприводов

Различные условия работы производственных механизмов определяют различные режимы работы электроприводов. Для выпускаемых электродвигателей предусматриваются восемь номинальных режимов, которые в соответствии с международной классификацией имеют условные обозначения S1…S8. Данные содержащиеся в паспорте электрической машины, относятся к определенному номинальному режиму и называются номинальными данными двигателя. Режимы S1…S3 являются в настоящее время основными, остальные дополнительные (рекомендуемые).

Продолжительным номинальным режимом (S1) работы электрической машины называется режим работы ее при неизменной нагрузке такой продолжительностью, что превышения температуры всех частей достигают установившихся значений (рис. 9.1.), где P – мощность на валу двигателя, потери D P и превышение температуры t.

Рис. 9.1. Зависимость

от времени для продолжительного режима работы (S1)

Рис. 9.2. Зависимость,

от времени для кратковременного режима работы (S2)

Рис. 9.3. Зависимость

от времени для повторно-кратковремен-ного режима работы (S3)

Кратковременным номинальным режимом работы (S2) электрической машины называется режим при котором период неизменной номинальной нагрузки чередуется с периодом отключения машины (рис.9.2.). При этом периоды нагрузки не настолько длительны, чтобы превышения температуры могли достигнуть установившихся значений, а периоды отключения настолько длительны, что все части охлаждаются до температуры окружающей среды. В этом режиме рекомендуемые продолжительности рабочего периода минут.

Повторно-кратковременным номинальным режимом работы S3 электрической машины называются режимом, при котором кратковременные периоды неизменной номинально нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами отключения машины (паузами) (рис. 9.3.). Причем как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей могли достигать установившихся значений. Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения

(9.1)

где – время работы;

– время паузы;

– время цикла.

Нормируемые значения продолжительности включения 15, 25, 40, 60% или 0,15; 0,25; 0,40; 0,60, длительности цикла =10 минут.

Номинальные режимы S4…S6 вводятся для того, чтобы в последствии ускорить задачу эквивалентирования произвольного режима номинальным, расширив номенклатуру последних. Ограничимся лишь упоминанием этих режимов.

Повторно-кратковременным номинальным режимом работы электрической машины с частичными пусками (S4) называется режим, при котором в отличии от режима S3 пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины.

Повторно-кратковременным номинальным режимом работы электрической машины с частыми пусками и электрическим торможением (S5) называется режим, при котором периоды пуска, кратковременной неизменной нагрузки и электрического торможения чередуется с периодами отключения машины. Причем как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышение температуры частей могли достигнуть установившихся значений. В этом режиме пусковые потери и потери при электрическом торможении существенно влияют на превышение температуры частей машины.

Перемежающимся номинальным режимом работы электрической машины (S6) называется режим работы, который отличается от повторно-кратковременного номинального режима S3 тем, что после периода работы двигатель не отключается, а продолжает работать вхолостую.

Перемежающимся номинальным режимом работы электрической машины с частыми реверсами (S7) называется режим работы, при котором периоды реверса чередуются с периодами неизменной номинальной нагрузки. При этом периоды нагрузки не настолько длительны, чтобы превышение температуры частей могли достигнуть установившихся значений. В этом режиме потери при реверсировании существенно влияют на превышение температуры частей машины.

Перемежающимся номинальным режимом работы электрической машины с двумя или более скоростями (S8) называется режим, при котором периоды работы с одной нагрузкой на одной скорости чередуется с периодами работы на другой скорости при соответствующей этой скорости нагрузки. Периоды нагрузки на каждой из скоростей не настолько длительны, чтобы превышение температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений.

Первичной информацией для расчетов параметров реального режима, необходимых для выбора двигателей по мощности является зависимость от времени статического момента на валу двигателя на всех этапах работы и данные о характере движения электропривода . График является нагрузочной диорамой механизма, задаваемая на основании опытных данных, позволяющих построить расчетный график.

9.2. Расчет мощности и выбор электродвигателя для продолжительного режима работы при нагрузке на валу

Основанием к выбору мощности двигателя для производственных механизмов с длительной постоянной нагрузкой служат:

– нагрузочные диаграммы, снятые каким-либо регистрирующим прибором (ваттметр, амперметром, тензометром, динамометром);

– нормативы потребления мощности, учитывающие расход энергии на единицу продукции и выход вырабатываемой продукции;

– теоретические расчеты, выполняемые для наиболее типичных условий работы.

Мощность, зарегистрированная прибором и деленная на КПД от двигателя до производственного механизма в первом случае, или из таблиц во втором случае, или расчетная, полученная теоретическим путем в третьем случае и является той мощностью, согласно которой выбирается по каталогу продолжительной работы двигатель, ближайший больший по стандартной шкале мощностей (кВт): 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 5,5; 7,5; 10,0; 11,0; 15,0; 17,0; 18,5; 22,0; 30,0; 37,0; 45,0; 55,0; 75,0; 90,0; 100.

По заказу завод-изготовитель может изготовить электродвигатель на любую мощность, отличающуюся от стандартной.

Выбранный двигатель поверяют только на пусковой момент по условию

(9.2)

Необходимая мощность двигателя (кВт) по заданным показателям установившегося режима работы и для некоторых производственных механизмов определяется следующим образом.

Для вращательного движения

, (9.3)

где – момент сопротивления производственного механизма приведенный к валу двигателя, Нм;

– частота вращения вала двигателя, об/мин,

или

, (9.4)

где – угловая скорость вращения вала двигателя, c^–1.

Для поступательного движения

, (9.5)

где – усилие сопротивления, производственного механизма, приведенное к валу двигателя, Н;

– линейная скорость рабочего органа производственного механизма, м/с;

– КПД передачи от производственного механизма до двигателя.

Мощность насосов

(9.6)

где К_З=1,1…1,3 – коэффициент запаса;

g=9,81 м/c² – ускорение свободного падения;

Q – подача насоса, м³/с;

H – напор насоса, м;

g – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

– соответственно КПД насоса (для поршневых 0,8…0,9, центробежных высокого давления 0,5…0,8, низкого давления 0,3…0,6) и передачи от двигателя к насосу.