Электротехника Касаткин (967630), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Следовзтелыю, целесообразно длл повторно-кратковременного режима конструировать двигатели специальных типов, Руководствуясь этим, злсктротехничсская промьщщснность изготовляет крановые электродвигатели, рассчнтанныс на три различных номинальных режлма; продолжительный, кратковременный н повторно-кратковременный. Соответствующее указание делается нз табличке электродвигателя; под его поминальной мощностью следует понимать полезную механическую мощность на валу в течение времени, соответствующего его номинальному режиму, т.
с, продолжительному, кратковременному в|и же повторно.коатковременному при определенной продолжительности в кл ючели я. В течение короткого промежутка времени двигатель может развивать мощность значительно большую, чем номинальная. Мгновениях перегрузочюи мощность двигателя — это наибольшая мощность на валу в течение малого промежутка времени, развиваемая двигателем без'каких-либо поврехщений. Мгновенные перегрузочные свойства двигатщщ обычно характеризуются коэффициентом перегрузки по моменту Х„„м, т.
е. отношением максимального кратковременно допустимого перегрузочного момента к номинальному моменту Х„„= М „/М . Йля большинства двигателей Х„~„= 2 (у специальных электродвигателей Х = 3 + 4), Часто по условиям работы привода важна допустимая перегрузка двигателя не мгноненная, а на оцредеяенный, относительно короткий промежуток времени. В соответствии с этим требованием указывается кратковременнал перегрузочная мощность двигателя — мощность, развиваемая двигателем в течение определенного ограниченного про51б межутка времени (5, 10, 15, 30 мнн и т, д.), после чего двигатель доллюн быть отключен на время, в течение которого он успевает охладиться до температуры окружающей среды.
Для одного и того же двигателя соотношения между его продолжительной перегрузочной и кратковременной перегрузочной мощностями зависят от характеристик и конструкции двигателя. тэ.а. вылов мощности двигатпля Правильный выбор мощности двигателя для привода должен удовлетворять требованиям экономичности, производйтельности и надежности рабочей мшины. Установка двигателя большей мощности, чем зто необходимо по условиям привода, вызывает излишние потери энергии прн работе малмны, обусловливает дополнительные капитальные вложения и увеличение габаритов двигателя.
Установка двигателя недостаточной мощности снижает производительность рабочей машины и делает ее работу ненадежной, а сам двигатель в подобных условиях легко может бъп ь поврежден. Двигатель должен быть выбран так, чтобы его мощность использовалась возможно полнее Во время работы двигатель должен нагреваться примерно лп предельно допустимой температуры, но не выше ее, Кроме того, двигатель должен нормально работать при возможных временных перегрузках и развивать пусковой момент, требуемый для данной рабочей мапжны. В соответствии с этим мощность двигателя выбирается в больиинстве случаев на основании условий нагрева (выбор мощности по нагреву), а затем производится проверка соответствия перегрузочной способности двигателя условиям пуска машины и временным перегрузкам.
Иногда (лрн большой кратковременной перегрузке) приходится выбирать двигатель ло требуемой максимальной мощности. В подобных условиях длительная мощност7 двигателя часто полностью не используется, А. Выбор мощности двигателя для привода с продолжительным режимом работы. Прн постоянной илн мьзю изменяющейся нагрузке.на валу мощность двигателя должна быть равна мощности нагрузки, Проверки на нагрев и перегрузку во время работы не нужны. Однако не. обходимо проверить, достаточен ли пусковой момент двигателя длл пусковых условий данной машины.
Мощность продолжительной нагрузки ряда хорошо изученных механизмов определяется на основании проверенных практикой теоретических расчетов. Например, мощность двигателя (в кВт) для вентилятора Р = КДР/100077„„пяе„, гле г — количество нагнетаемого иля всасываемого воздуха, м~/с; дР— перепад, Па; П„е — КПД вентилятора (у крыльчатых венти- 517 ляторов 0,2-0,35, у центробежных — до 0,8); Л вЂ” КПЯ передачи от двигателя к вентилятору; произведение Кйр представляет собой полезную мощность вентилятора, а 1000 — коэффициент для перевода мощности в киловатты. Во многих случаях мощность двигателя приводов с продолжительным режимом работы рассчитывается по эмпирическим формулам, проверенным длительной практикой, Для малоизученных приводов продолжительной нагрузки мощносп двигателя часто определяется на основании удельного расхода энергии при выпуске продукции нли экспериментально путем испьпапня привода.
Б. Выбор мощности двигателя при кратковременном и повторлократковременном режимах работы. Прн кратковременном, повторно- кратковременном н продолжительном с переменной нагрузкой режимах важно знать закон изменения во времени превышения температуры д двигателя над температурой окружающей среды. Электрическая машина с точки зрения нагрева представляет собой весьма сложное тело. Тем не менее при расчетах, не требующих большой точности, можно считать электрическую машину однородным телом. Это лает воэможность применить к ней упрощенное уравнение нагрева (! 7.10) ггю С вЂ” теплоемкость машины; Н вЂ” ее теплоотдача; Яо — теплота, выделяющаяся в машине в единицу времени.
Так как прн г - изменения температуры нет, т, е.ф,~)г =ЕЕд „<Ег н д „= До/Н, то вместо (17.10) можно записать С д г(г = — г(д + ддг. и Решая зто уравнение методом разделения переменных, получаем Ае — г/т д где г = С/Н вЂ” постоянная времени нагрева машины, определяемая экспериментально, При г = 0 начальное превьпаенне температуры д = до, так что постоянная А = дмах — до и закон нарастания пр вышення темвер туры машины: (17.11) д = дю „— (д „вЂ” до)е Таким образом, в данном случае, как н лри до = О, превышение температуры возрастает по экспоненплальному закону, стремясь к значению д „„.
Начальное превышение температуры изменяет лишь скорость изменения температуры, но не характер процесса (рис. ! 7.5) . 5!3 4иом Ряс. 17,5 При различных значениях продолжительном нагрузки одной и той же машины зависимости д(1) различаются лишь ординатами (рис. 17,6), Наибольшее допустимое для данной машины превышение температуры равно дясм. Прямая д = дьь,ы, параллельная осн абсцисс, пересекает в различных точках кривые д(Г), соответствующие различным значениям мощности нагрузки Р электродвигателя.
Абсцисса К точки пересечения определяет тот промежуток времени 1, в течение к' которо~о мощность двигателя может быль временно равна мощности Р„, представляющей собой перегрузку по отношению к его номинальной мощности в продолжительном режиме, График нагрева, аснмптотнчески приближающийся к д„оч, соответствует номинальной мощности двигателя Р„. При нагрузках, меньших Р„, мощность двигателя полностью не используется. Однако если двигатель загружается на относительно короткое время, то по существу он тоже используется неполностью.
Целесообразно его кратковременно перегрузить, н чем маньи продолжительность работы, тем больше должна быть зта перегрузка. Предел повышения нагрузки двигателя по мере уменьшения продолжительности включения определяется мгновенной перегрузочной мощностью двигателя, зависящей от его электрических свойств (максималыюго момента у асннхромного двигателя, условий коммутации у машин постоянного тока и т. и.) . При повторно-кратковременном режмме двигатель попеременно то нагревается, то охлаждается. Изменеш1е его температуры в течение времени каждого цикла зависит при этом от предыдущего теплового состоянии. Зависимость нагрева и охлаждения машины от времени в подобных условиях показана на рис.
17,7, Конечное превышение температуры каждой данной части цикла равно начальному превышению температуры для последукацей части цикла. Если во время той нли иной части цикла маступает значительное изменение условий охлаждения (остановка двигателя илн заметное изменение частоты вращения), то изменяется постоянная времени т = С/Н нагрева двигателя, что должно быть учтено при построении графиков. 519 Определение мощности двигателя по условиям нагрева посред. ством построения графиков нагрева (ипи соответствующим аналитическим методом) требует значительной затраты времени и не дает точных результатов.
Здесь этн построения приведены лишь для того, чтобы наглядно показать картину изменения нагрева двигателя при переменной нагрузке. В большинстве случаев дпя выбора мощности двигателя применяются более простые методы, в частности метод эквивалентного тока, В основу этого метода положено допущение, что при переменной нагрузке двигателя его средние потери должны быть равны потерям прн продолжительной (номинальной) нагрузке. Как известно, мощность- потерь двигателя складывается нз постоянных Рпос н переменных Рп мощностей, Мо~цность постоянных потерь равна сумме мощности потерь на трение, в магнитопроводе (у асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением), на возбуждение у синхронных двигателей и двигателей с параллельным возбуждением.
Мощность переменных потерь можно считать пропорциональной квадрату рабочего тока 1 двигателя и сопротивлению соответствугхцей обмотки г, причем приближенно можно считать последнее постоянным. Если ток изменяется в течение отдельных промежутков времени, то за все рабочее время з,г = Т суммарные потери энергии в двигателе будут ( пост ~ )~1 (Рпост г1т ) ~з "' (Рпост +г1„~)Г + „,+ (Р се+туз)г При эквивалентной неизменной нагрузке током 1 „за то же время Т потери энергии в двигателе должны быть равны ( пост эк ) Нагревание двигателя, обусловленное потерями, в обоих случаях должно быть одинаковым.
На этом основании определяем эквивалентпый ток: (17.) 2) 520 Зная эквивалентный ток, номинальное напряжение и номинальный коэффициент мощности, можно определить номинальную мощносп, двигателя: НОМ НОМ ЭХ НОМ ~ и,(, созф Метод эквивалентного тока можно применять лишь при постоянстве мощности потерь в магнитопроводе и на трение, а также сопротивлений обмоток в течение всего рабочего времени. Такому условию, например, не удовлетворяет двигатель с последовательным возбуждением, у кото. рого при изменениях нагрузки сильно изменяются поток н частота вращения (следовательно, мощность потерь в стали магнитопровода н на трение).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
