Здавалка
Главная | Обратная связь

Номинальные режимы работы электродвигателей



При расчетах электропривода, как правило, не возникает задачи непосредственного определения температуры нагрева ЭД (как уже указывалось, это возможно только в результате эксперимента). На этапе проектирования важно оценить параметры режима работы, при котором ЭД будет полностью использован по мощности, а температура его частей не превысит допустимое для данного класса изоляции значение.

Возможные режимы работы электроприводов отличаются огромным многообразием по характеру и длительности циклов, значениям нагрузок, условиям охлаждения, соотношениям потерь в период пуска и установившегося движения и т. д., поэтому изготовление ЭД для каждого из

возможных режимов работы электропривода не имеет практического смысла.

На основании анализа реальных режимов выделен специальный класс режимов – номинальные режимы, для которых проектируются и изготавливаются серийные ЭД.

Данные, содержащиеся в паспорте ЭД, относятся к определенному номинальному режиму и называются номинальными данными ЭД. Заводы-изготовители гарантируют при работе ЭД в номинальном режиме при номинальной нагрузке полное использование его в тепловом отношении.

Отечественными и международными стандартами предусматриваются восемь номинальных режимов с условными обозначениями S1 ¸ S8.

1. Продолжительным номинальным режимом (S1) работы ЭД называется режим работы, при котором время работы при практически неизменной нагрузке и температуре охлаждающей среды достаточно для нагрева всех его частей до практически установившейся температуры. На рис. 7,а приведены зависимости мощности Р на валу двигателя, мощности потерь DР и температуры q от времени для этого режима работы.

2. Кратковременным номинальным режимом (S2) работы ЭД называется режим, при котором периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения ЭД; при этом периоды нагрузки не настолько длительны, чтобы перегрев ЭД мог достигнуть установившихся значений, а периоды остановки настолько длительны, что все его части охлаждаются до температуры охлаждающей среды (рис. 7,б). Установленная ГОСТ длительность периодов работы в данном режиме tр: 10, 30, 60, 90 мин.

3. Повторно-кратковременным номинальным режимом работы (S3) называется режим, при котором периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения машины, при этом как рабочие периоды, так и паузы по длительности таковы, что превышения температуры частей машины не достигают установившихся значений (см. рис.7,в).

Продолжительность цикла не превышает 10 мин, и режим характеризуется продолжительностью включения ПВ или ε

, или . (6)

Установленная ГОСТ величина ПВ для всех повторно-кратковременных режимов – 15, 25, 40, 60%. Отечественной промышленностью в основном выпускаются электродвигатели с ПВ= 40%. Предполагается, что в этом режиме увеличение потерь в машине за счет пусковых токов не влияет на нагрев машины, так как время пуска существенно меньше периода работы.

Режимы S1, S2 и S3 являются в настоящее время основными, номинальные данные на которые включаются отечественными заводами-изготовителями в паспорт ЭД и каталоги.

Наличие номинальных режимов S4 – S8 имеет целью упростить задачу эквивалентирования произвольных режимов номинальными.

4. Повторно-кратковременный номинальный режим с частыми пусками (S4). В этом режиме пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины. Здесь остановка двигателя после его отключения осуществляется путем выбега или за счет механического торможения, поэтому дополнительного нагрева обмоток двигателя при его отключении не происходит (рис. 8,а).

Данный режим характеризуется продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции привода.

. (7)

а) б) в)

Рис. 7. Зависимости мощности на валу двигателя P, мощности потерь DPT и температуры q от времени для режимов: а - s1, б - S2, в - S3.

Нормируемое число включений в час: 30, 60, 120, 240.

 

Коэффициент инерции – это отношение суммарного приведенного к валу двигателя момента инерции привода к моменту инерции ротора двигателя.

. (8)

Нормированные значения коэффициента инерции для данного режима: 1,2; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10.

В условном обозначении режима указывается продолжительность включения, число включений в час и коэффициент инерции, например:

S4 – 25%, 120 включений в час, 2,0.

Это означает, что двигатель рассчитан на работу при 120 включениях в час, длительность каждого цикла равняется 30 с., из которых время пуска и время работы составляют 7,5 с., а время паузы – 22,5 с. При этом значение суммарного приведенного момента инерции привода не должно превышать значение момента инерции ротора электродвигателя более чес в два раза. При больших значениях время пуска увеличится, возрастут потери в двигателе и для обеспечения допустимого теплового режима нужно соответственно увеличить время паузы, т. е. уменьшить число включений в час.

5. Повторно-кратковременный номинальный режим с частыми пусками и электрическим торможением (S5). В этом режиме потери при пуске и электрическом торможении оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины (рисунок 8,б). Данный режим характеризуются продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции. Продолжительность включения

. (9)

 

Нормированные значения числа пусков в час такие же, как и в режиме S4. Нормированные значения коэффициента инерции: 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0. На допустимое число включений в час существенно влияют потери энергии в переходных режимах, а т.к. они пропорциональны моменту инерции привода, то с ростом Jå или КJ уменьшается допустимая частота включений.

6. Перемежающийся номинальный режим работы (S6). Этот режим отличается от режима S3 тем, что после периода работы ЭД не отключается, а продолжает работать в режиме холостого хода.

 

 

 

а) б) Рис. 8. Зависимости мощности на валу двигателя P, мощности потерь DPT и температуры q от времени для режимов: а - s4, б - S5.

 

7.Перемежающийся номинальный режим работы с частыми реверсами (S7) - режим, при котором реверс чередуется с работой двигателя при номинальной нагрузке, причем за периоды действия последней перегрев частей двигателя не может достичь установившихся значений. В этом режиме потери при реверсе оказывают существенно влияют на перегрев частей двигателя, который всё время работает без остановки, находясь под напряжением.

8. Перемежающимся номинальным режимом работы с двумя или более скоростями (S8) называется режим, при котором периоды одной нагрузки на одной скорости чередуются с периодами работы на другой скорости при соответствующей этой скорости нагрузке. Периоды нагрузки на каждой из скоростей не настолько длительны, чтобы перегрев частей ЭД мог достигнуть установившихся значений.

 

ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

Поскольку промышленность выпускает ЭД, рассчитанные на работу в одном из режимов S1, S2 или S3, то при расчете мощности ЭД необходимо привести реальный график нагрузки к одному из стандартных и по полученным эквивалентным величинам выбрать соответствующий ЭД. Так, режимы работы SS8 могут быть приведены к режиму S1, режимы S4 и S5 – к S3. Основой приведения является сопоставление эквивалентных тепловых

потерь в ЭД при реальном режиме работы с номинальными потерями QH в режиме работы, на который он рассчитан изготовителем.

Например, для режима работы S5 эквивалентные (или средние) потери QСР будут равны (см. рисунок 8,б):

.

Условие правильности выбора формулируется как QСР £ QН.

На практике чаще используются более простые и удобные методы расчета, основанные на методе средних потерь: методы эквивалентных тока, момента и мощности ЭД.

Поскольку потери в ЭД:

,

где К – постоянные потери,

то при условии, что К и R не меняются в процессе работы, можно перейти к методу эквивалентного тока:

. (10)

 

Если известно, что ЭД будет работать с постоянной величиной магнитного потока, то можно воспользоваться методом эквивалентного момента:

. (11)

Если известно, что ЭД будет работать при условии постоянства скорости вращения, то можно воспользоваться методом эквивалентной мощности:

. (12)

Рассмотренными методами можно произвести проверку предварительно выбранного ЭД на допустимость его работы в данном режиме. Двумя последними методами можно также произвести выбор ЭД, т.к. величины РН и МН приводятся в каталогах, либо вычисляются из каталожных данных.

При расчете мощности ЭД для работы в режимах SS5 определения

эквивалентных величин может оказаться недостаточным. Расчеты по уравнениям (10)¸(12) позволяют перейти от реального графика работы с переменной нагрузкой к эквивалентному с неизменной нагрузкой без учета временной характеристики, т.е. ПВ. Если реальное значение ПВР отличается от нормированного, то необходимо пересчитать полученную эквивалентную величину к регламентированному ГОСТ значению ПВН, например:

. (13)

Если рассчитывается мощность ЭД при работе в режиме S2, но расчетное время работы tP Р не совпадает с нормированным tP Н, то приведение эквивалентных величин к каталожным производится следующим образом:

, (14)

где – отношение постоянных потерь в ЭД к переменным в номинальном режиме.

Присутствующую в (14) постоянную времени нагрева ТН можно определить из данных, приведенных в каталоге, путем сопоставления двух кратковременных режимов "1" и "2" для одного и того же ЭД:

, (15)

где величины с индексами "1" и "2" соответствуют первому и второму режимам работы, указанным в каталоге.

Если для работы в кратковременном режиме будет использоваться ЭД, предназначенный для работы в режиме S1, то его целесообразно перегрузить для полного использования по нагреву. Для количественной оценки при этом используются коэффициенты тепловой и механической перегрузок.

Коэффициентом тепловой перегрузки называется отношение тепловых потерь кратковременного режима QКР к номинальным потерям QН в продолжительном режиме при условии одинакового перегрева:

. (16)

Поскольку в номинальном режиме работы t , а в кратковременном tДОП = , то

Коэффициентом механической перегрузки называют отношение допустимого по условиям нагрева момента (мощности) в кратковременном режиме работы к соответствующей величине номинального режима:

.

При допущении, что тепловые потери пропорциональны квадрату тока, а мощность пропорциональна первой степени тока, коэффициент механической перегрузки может быть определен как:

или .

 

Паспортные данные исследуемого ЭЛЕКТРОдвигателя

Тип Рн, кВт Uн, В Iн, А nн, об/мин К.п.д. cos н
АОЛ41-6 1,0 220/380 4,8/2,8 0,77 0,72

 

ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. Ознакомиться с электрооборудованием установки ( рисунок 9) и методом измерения температуры.

2. Снять и построить кривые нагрева и охлаждения t = f (t) при одном из номинальных режимов работы для следующих частей асинхронного электродвигателя: железо статора, обмотка статора в пазу и в лобовой части.

3. Определить постоянную времени нагрева (охлаждения) и установившееся значение перегрева рассмотренными в методических указаниях методами.

4. Рассчитать аналитически и построить кривую нагрева и охлаждения.

5. Определить коэффициенты тепловой и механической перегрузки.

6. Проанализировать полученные результаты.

 

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.