Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 88
Текст из файла (страница 88)
!7.2, уРАВнение дВижения злектРОЯРиВОдА )тля проектирования электропривода необходимо знать кинематику и эксплуатационные условия рабочей машины. Нагрузка на валу электродвигателя слагается из статической и динамической нагрузок. Первая обусловливается полезными и врелными сопротивлениями движению (от сил трения, резания, веса и т. п.); вторая возникает прн изменениях кинетической энергии в системе привода вследствие изменения скорости лвижения тех нли иных частей устройства.
В соответствии с этим момент, развиваемый двигателем, (!7 1) М = М ь М = й1 + 1 Аэ!с(г. Ле ст л~и сг Различают активный н реактивный статические моменты М, Первые ст' создаются внешними по отношению к двигателю источниками механической энергии н не зависят от направления и частоты вращения вала двигателя. Вторые возникают в качестве реакции на движущий момент двигателя и зависят от направления и частоты вращения его вала. Примером активного момента может служить момент силы тяжести М = = лйЯ поднимаемого илн опускаемого груза массой т (рис. 17,2, а), реактивного момента — момент резания М= гтт' при л ) О и М= О при я<О, где г' = сопят — усилие резания (рис.
17.2,б). Входящая в уравнение моментов (17,1) величина Млнн =.тйс4г1г (17.2) называется динамическюи моментом. Этот момент может быть как положительным, так и отрицательным. 5!2 Величина У, которой М „„пропорционален, назьаается моментом инериии. Это — взятая для всего тела сумма произведений масс щ, отдельных частиц тела на квадрат расстояния Я соответствующей частицы от оси вращения; в У= Е щя'. 7с ' (17,3) Обычно момент инерции выражают как произведение массы тела на квадрат радиуса инериии А„н, т.
е. Л У= Х глЯ2 =гляэ 7с ив (17.4) Рис.!7.2 Рис. 17.3 нз где А „— расстояние от оси вращения, на котором нужно сосредото. чить в одной точке всю массу тела, чтобы получить момент инерции, равный фактическому при распределенной массе. Радиусы инерции простейших тел указьваются в справочных таблицах. Моменты инерции роторов и якорей электродвигателей обычно указываются в каталогах. В большэм числе случаев рабочий орган должен иметь относительно небольшую частоту вращения (50-300 об/мин) при высокоскоростном электродвигателе, Изготовлять специальный тихоходный электродвигатель невыгодно. Он будет иметь слишком большие габариты и массу, Рациональнее с тихоходным приводом соединить через редуктор нормальный электродвигатель (750 — 3000 об/мин) Но при расчетах сложной системы привода с вращательными или поступательнымн движениями и различными скоростями отдельных ее элементов целесообразно заменить ее приведенной системой — упро- щенной системой, состоящей из оцного элемента, вращающегося с частотой электродвигателя, При переходе к приведенной системе от действительной моменты в системе пересчитываются таким образом, чтобы оста ись неизменными энергетические условия.
Например, пусть двигатель, угловая скорость вала которого со дв' соединен через одноступенчатую зубчатую передачу с рабочей машиной (рис. 17.3), угловая скорость которой с > . Если пренебречь р.м ' потерями в передаче (они учитьваются в приведенной системе), то из условия неизменности мощности следует М со =М ш ст дп р.м р.м или (175) где М вЂ” искомьй статический момент рабочей машины, приведенный ст к валу двигателя (т. е угловой скорости вала двигателя); М действительный статический момент рабочей машины на ее валу; х пер =со !со — передаточное число от двигателя к рабочей машине.
дв р.м Если рабочий орган под действием силы г' выполняет не вращар.м тельные, а поступательные движения со скоростью р, то на основании р.м' неизменности мощности М со =г' п ст дв р.м р.м и, следовательно, искоыый приведенный статический момечт М = 1' р 1со ст р,м р.м дв (17.6) или искомый приведенный момент ш4ерции системы У У 4У ( 1 )2 У 4У (йз пр дв р.м р м дв дв р.м пер' (17.8) 5м В приведенной системе должны быль представлены и приведенные ЬЮМЕ4ПЫ ИНЕРЦИИ, Лриведенлгяй момент инерции системы — это момент инерции систе- мы, состоящей только из элементов, вращающихся с у~лозой скоростью вала двигателя ьэ, но обладающих запасом кинетической энергии, дв' равным запасу кинетической энергии действительной системы.
Из уело. вия неизменности кинетической энергии следует, что дпя системы, со- стоящей из соединенных через одну зубчатую передачу двигателя и вращающейся с угловой скоростью со рабочей машины, у которой р.м момент инерции У р.м' (17,7) Таким образом, дпя сложного привода в уравнении (17 1) подразумевается приведенное значение статического момента инерции. Если известны момент М, выраженный в 11 . м, и частота вращения п, об(мин, то соответствующая мощность, кВт, (17 9) Р = Мп(9550, где коэффициент 9550 =60 10'('2 [11. м (об(мин)(КВт) . 17,3. ОснОВные Режимы РАБОты электРОпРиВОдА во время снятия нагрузки двины тель не успевает охладиться до температуры окружающей среды. Характерной величиной для повторно- кратковременного режима является а) л отношение рабочей чали пернодз О Рз~ (Э З 5! 5 Длительность работы и ес хзрзктср определяют рабочий режим привода. Для электропривода принято различать три основных режима работы продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.
Продолзазгельный рсжилг — это режим работы такой длительности, при которой эа время (г) работы двигателя мощностью Р температура всех составляюсцих электроприводустройств достигает установившегося значения (рис. 17 4, а) . В качестве примеров механизмов с длительным режимом работы можно назвать центробежные насосы насосных стан. ций, вентиляторы, компрессоры, коавейеры непрерывного транспорта, дымососы, бумагоделзтсльные машины, машины для отделки тканей и т.д.
Крагконременньш режим — это такой режим работы, при котором рабочий период относительно краток (рис. 17.4, б) и температура двигателя не успевает достигнуть устшювнвшегося значения. Перерыв же в работе исполнительно~о мехзниэмз достаточно велик, так что двигатель успевзет охладиться практически до температуры окружающей средьс Такой режигл работы характерен для сзмых различных механизмов кратковременного действия ппюэов, разводных мостов, подьемных шасси самолетов н многих других, Повторно-крагковрслюииьйз ргжил1 (рис. 17.4, в) — это такой режим работы, при коюром периоды рз(юты 7' чередуются с паузами (остановка или холосзой ход), причем ни в один иэ периодов рзбогы температура двигателя не достигает установившегося зючсния, а Т ко всему периоду Т.
Эта яслнчннз именуется относительной продолжительностью работы (ПР '~Ь) или относительной продолжительностью включении (ПВ '«') . Примерами механизмов с повторно-кратковременным режимом рзботы могут служить краны, ряд металлургических станков, прокзтныс ланы, буровые станки в нефтяной цромьшшенности и т, д. В соответствии с основными режимами работы элсктроцриводз различно определяетсл и поминальна монн!ость электродвигателя, Уело. вия нагрева и охлаждении двигз геля при повторно.кратковременном режиме су~цествснно отличаются от условии работы в продолжительном режиме. Например, условия охлаждения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения практически остаются неизменными и при остановке двигателя, а условия охлаждения якоря при остановке сильно ухудшаются.
По этой причине двигатель постоянного тока, рзссчиганный для продолжительной работы с неизменными условиями охлаждения, при повторно-кратковременном режиме будет использоваться нерационально; при предельно допустимом нагреве обмотки якоря и коллектора обмотка возбуждения будет нагреваться значительно ниже допустимой температуры. Следовательно, целесообразно для повторно-кратковременного режима конструировать двигатели специальных типов. Руководствуясь этим, электротехническая нромьнплснность изготовляет крановые электродвигатели, рассчитанные нз три различных номинзльных режима: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный, Соответствуюшее укаэзнне делается нз табличке электродвигателя; под его номинальной мощностью следуе~ понимать полезную механическую мощность на валу в течение времени, соответствующего его номинальному режиму, т, с нродолжэ5тсльному, кратковременному или же повторно-коатковрсменному при определенной продолжительности включения, В течение короткого промежутка времени двигатель может развивать мошность значительно большую, чем номинальная.
Мгновенная перегрузочная мощность двигателя . это наибольшая мощность на валу в течение малого промежутка времени, развиваемая двигателем без ка. ких-либо повреждений Мгновенные перегрузочные свойства двигателя обычно характеризуются коэффициенгоэн перегрузки по моменту Л, т. е, отношенимом' ем максимального кратковременно допустимого перегрузочного момен. та к номинальному моменту Л = М /М .
))ля большинства мом тах нем' двигателей Л =2 (у специальных электродвигателей Л =3 я4). мом мом Часто по условиям работы приводз важна цопустимая перегрузка двигателя не мгновенная, а на определенный, относительно короткий промежуток времени В соответствии с этим требованием указывается крагковремсниал перегрузочная .чощцосгь цвигателя — мощность, развиваемая двигзтслсм в течение определенного ограниченного нро- 5!6 межутка времени (5, 1О, 15, 30 мин и т. д,), после чего двигатель должен быль отключен на время, в течение которого он успевает охладиться до температуры окружающей среды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
