Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

гося значения туст .и в конце рабочего периода £р оно будет меньше допустимого значения тдоп, как это видно из кривой 1 на рис. 11-9, б. В этом случае двигатель бу­ дет недоиспользован по нагреву. Для заданной нагрузки Mi можно подобрать двигатель с номинальным моментом, меньшим, чем М х. При продолжительной работе этого двигателя с нагрузкой М х его превышение температуры ТуСТ оказывается больше допустимого значения тдоп. Однако при кратковременной работе двигателя за время tv пре­ вышение температуры не успевает достигнуть установив­ шейся величины. Очевидно, для заданных величин нагруз­ ки Му и времени работы /р можно подобрать двигатель с таким номинальным моментом, меньшим, чем М и при котором к концу рабочего участка ifp превышение темпера­ туры двигателя достигает значения т = тдоц, т. е. пре­ дельно допустимого для данного класса изоляции. В этом случае т за время работы изменяется в соответствии с кри­ вой 2 на рис. 11-9, б.

Из изложенного следует, что для полного использова­ ния в кратковременном режиме работы двигателя, пред­ назначенного для продолжительного режима, его необ­ ходимо перегружать. Для количественной оценки пере­ грузки используются коэффициенты термической и механи­ ческой перегрузок.

Отношение потерь мощности при кратковременном режиме к потерям мощности при номинальном режиме при условии одинакового значения превышения темпера­ туры двигателя называется коэффициентом термической

временной нагрузке;

A-PH.np — потери мощности при продолжительной но­ минальной нагрузке.

Отношение допустимого по условиям нагрева момента при кратковременной нагрузке ММк номинальному мо­

532

В течение времени tp превышение температуры двига­ теля изменяется по закону, определяемому выражением

(11-32):

где ТуСТ= АРКМ.

В момент времени t = tp превышение температуры должно быть равно максимально допустимому значению для данного класса изоляции, т. е. т|, = тдоп. С другой

стороны, тдоп равно установившемуся значению туст при продолжительной нагрузке двигателя номинальным мо­ ментом, т. е.

Туст— АРII.пр/^4 •

Из (11-33) и (11-32а), учи­ тывая = ТДОП= Туст! можно найти:

^_ ТуСТ_

Д ^ н .п р - Туст

ответствии с (11-35).

Если задано значение рт, то с помощью (11-35) можно определить соответствующее допустимое время работы

Зная коэффициент термической перегрузки, можно также определить коэффициент механической перегрузки, так как

533

Если в последнее выражение подставить значение рт в соответствии с (11-35), то можно записать:

Выражение (11-38) позволяет при заданных значениях коэффициента потерь а, времени работы tp и постоянной времени нагрева Тп определить коэффициент механической перегрузки.

На рис. 11-10 показана зависимость рм от tp/Tn, пост­ роенная по (11-38) при а = 1.

Если пренебречь постоянными потерями, т. е. принять а — 0, то, как следует из (11-37)

Это простое соотношение между коэффициентами ры и р т можно использовать при приближенных расчетах.

Из графиков (11-10) видно, что при отношени­ ях tp/TH, близких к значе­ ниям 0,35, допустимый по условиям нагрева коэффи­ циент механической пере­ грузки рм равен примерно 2,5, что соответствует пе­ регрузочной способности нормальных двигателей постоянного тока и не­ сколько больше перегру­ зочной способности асин­ хронных двигателей обще­ промышленного примене­ ния. Вследствие этого пол­

ное использование двигателей по нагреву при малых зна­ чениях /р/Гн ограничивается перегрузочной способностью двигателей. Полное использование двигателей по наг­ реву возможно только при относительно больших зна­ чениях отношения tp/T„.

В реальных условиях при кратковременном режиме работы нагрузка на валу двигателя в течение рабочего периода может изменяться. В этом случае, пользуясь методами эквивалентных величии, можно перейти от реального графика нагрузки к такому графику нагрузки, когда при той же длительности работы tp мощность, момент

534

или потерн мощности двигателя будут постоянными и рапными соответствующим эквивалентным величинам.

Tart, на рис. 11-11, а приведен трехучастковый график нагрузки. Используя метод эквивалентного момента, от этого графика можно перейти к эквивалентному ему по условиям нагрева графику на рис. 11-11, б. Эквивалент­ ный момент в данном случае равен:

М = '^/Г'^ ‘ Н~ Майдз

График нагрузки, приведенный на рис. 11-11, б, можно использовать для расчета мощности двигателя в кратко­ временном режиме работы. Справедливыми при расчетах будут выведенные выше формулы для коэффициентов термической и механической перегрузок.

Следует напомнить, что точная нагрузочная диаграмма двигателя может быть построена только в том случае, если он уже выбран и рассчитаны переходные процессы. Поэто­ му при проектировании электропривода с кратковременным режимом работы вначале следует предварительно выбрать двигатель только по условию перегрузки — М Д Мс.ыпкС или на основании данных опыта проектирования и эксплуа­ тации аналогичных электроприводов. Затем можно рассчи­ тать переходные процессы и построить реальную нагру­ зочную диаграмму. Пользуясь методом эквивалентных ве­ личин, последнюю можно привести к нагрузочной диа­ грамме, соответствующей постоянной нагрузке.

Для кратковременного режима работы возможно выб­ рать двигатель из серии машин, предназначенных для работы в продолжительном режиме, или из серии специаль­ ных машин, рассчитанных для работы в кратковременном режиме. В обоих случаях необходима соответствующая проверка правильности выбора двигателя.

Обратимся к выбору двигателя из серии машин, пред­ назначенных для продолжительного режима. Известными являются время работы tp и нагрузка, т. е. известна пред­ варительная нагрузочная диаграмма, построенная без учета параметров двигателя. По каталогу из серии машин продолжительного режима работы предварительно выбирается двигатель по условиям допустимой перегрузки или на основании данных проектирования и эксплуатации аналогичных электроприводов.

Для выбранного двигателя с номинальным моментом М н следует определить коэффициент потерь а = k/vH. Пере­

535

менные потерн при номинальной нагрузке для двигателей постоянного тока можно найти по номинальному току п сопротивлению цепи якоря vn — Г^л Яп, а для асинхронных двигателей оип определяются суммой потерь в обмотках ста­ тора п ротора в номинальном режиме = 6‘ Г^Я^ + 3P\nRi-

Учитывая, что в номинальном режиме к. п. д. = = Ри/(Рп + ЛР„), можно найти потери мощности в дви­ гателе при номинальной нагрузке

АРН= РН^ .

Отсюда постоянные потери

к — АРн vu.

Таким образом, указанных! выше способом может быть определено значение а.

На основании известных данных рассчитываются ста­ тические характеристики, переходные процессы и строится реальная нагрузочная диаграмма электропривода. Затем можно найти эквивалентную по нагреву величину М э (или тока, илп мощности) за время 1р.

В результате проведенных расчетов оказываются из­ вестными М э (или / э, или Рэ) и время работы tp.

С другой стороны, для выбранного двигателя известны номинальный момент М я, постоянная времени нагрева Тн и коэффициент потерь а. По этим данным может быть най­ ден момент, который может развивать данный двигатель, не перегреваясь, в течение времени tp при кратковремен­ ном режиме работы:

максимальное превышение температуры двигателя не превосходит допустимой величины. В этом случае выб­ ранный двигатель удовлетворяет условиям нагрева. Если же последнее условие не выполняется, то следует выбрать другой двигатель большей мощности.

Кроме проверки по условиям нагревания, выбранный двигатель проверяется по условиям перегрузки. Для асинхронных короткозамкнутых двигателей проверяется еще условие достаточности пускового момента при задан­ ном статическом моменте.

Следует подчеркнуть, что для работы в кратковремен­ ном режиме, как правило, нецелесообразно использовать

536