Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

двигатели., рассчитанные на продолжительный режим работы. Из анализа кратковременного режима следует, что если стремиться полностью использовать данный дви­ гатель по нагреву, то его нагрузка должна быть больше номинальной при продолжительном режиме работы. Это приводит к уменьшению перегрузочной способности дви­ гателя. Кроме того, если время tp невелико, то для полного использования двигателя по нагреву необходимо значи­ тельно перегружать двигатель по моменту. В этой связи становится очевидным, что двигатели, специально пред­ назначенные для кратковременного режима, должны об­ ладать повышенной перегрузочной способностью.

Отечественная промышленность выпускает специаль­ ные электродвигатели, рассчитанные для кратковремен­ ного режима работы. Время работы этих двигателей норми­ руется и составляет 15, 30, 60, 90 мин. Это значит, что двигатель, например имеющий номинальные данные Ри= = 10 кВт при tp =30 мин, может развивать в течение 30 мин мощность 10 кВт, а затем он должен быть отключен от сети до тех пор, пока полностью не охладится до темпера­ туры окружающей среды.

Следует отметить, что по каталожным данным двигате­ лей кратковременного режима можно определить посто­ янную времени нагрева. Известными при этом являются Ри, tKи % для кратковременного режима работы и Рпр, г|пр для продолжительного режима работы того же двигателя.

Потери мощности для указанных режимов определя­

Постоянную времени нагрева Тн можно найти также и в том случае, если в каталоге приведены данные для двух кратковременных режимов одного н того же двигателя

(PK1, tK1, г|К1 и Рк2, tK2, т]К2). В этом случае, исход из равен­ ства предельной температуры, можно записать:

ДРк1 (1 — е~ 'к1/гн) = ДРК2 (1 — ё~ (к2/тп).

Постоянная времени нагрева Т п может быть найдена путем решения приведенного трансцендентного уравнения одним из приближенных методов, например графическим.

Для оценки нагрева двигателя кратковременного ре­ жима работы большой интерес представляет также вопрос о том, какую нагрузку может допустить двигатель, не перегреваясь, если время работы его отличается от ката­

ложного значения. По каталожным данным Рн.кат>Ч. цат>Ри можно рассмотренными выше способами определить потери

мощности ДРНи постоянную времени нагрева Т н. Двига­ тель при номинальной нагрузке за время 2Р Кат нагревается до допустимой температуры. При этом

С другой стороны, при работе в течение времени tp с на­ грузкой, отличной от номинальной, также справедливо соотношение

где ДРк — потери, соответствующие нагрузке двигателя. Из полученных выражений следует:

ДРк _ 1— е~'р.кат/ги

ДРв 1 - е- У Ти

Потери мощности при номинальной нагрузке

APu= k + va,

а при нагрузке, отличной от номинальной,

APK = k-{-vH 'Л7дОП/р' 2 ~ ж г ,

где Мл — номинальный момент двигателя; -Л^доп./р — момент двигателя, определяющий его до­

пустимый нагрев за время £р. Из полученных выражений следует:

538

Заметим, что при ip кат = оо значение момента по (11-41) совпадает с его значением по (11-39).

Для расчета и проверки по нагреву двигателя кратко­ временного режима работы должны быть известны время работы и нагрузка. По этим данным предварительно по условиям перегрузки или на основании сведений по проектированию аналогичных электроприводов двигатель выбирается по каталогу. Для выбранного двигателя определяются коэффициент потерь и постоянная времени нагрева.

Далее рассчитываются необходимые статические харак­ теристики и переходные процессы, на основании чего может быть построена нагрузочная диаграмма и найдены Мэ (или 1Э или Ра) и ip. По формуле (11-41) находится момент, определяющий допустимую температуру двигателя за время ip. При этом двигатель удовлетворяет условиям нагрева, если соблюдается неравенство Мд0П./рЗг MV

Кроме того, выбранный двигатель следует проверить по условиям перегрузки.

Необходимо отметить, что двигатели, предназначенные для кратковременного режима работы, как правило, неце­ лесообразно использовать в продолжительном режиме, так как они характеризуются повышенными постоянными потерями. В ряде случаев эти двигатели не имеют собствен­ ного. вентилятора. Для них характерна повышенная перегрузочная способность. Для асинхронных двигателей увеличение критического момента приводит к необходи­ мости увеличения магнитного потока, что связано с увели­ чением намагничивающего тока и уменьшением коэффи­ циента мощности. Иногда такие двигатели при наличии больших постоянных потерь не могут работать в продол­ жительном режиме даже вхолостую.

Выведенные выше формулы для кратковременного режима работы двигателей достаточно точно отражают реальный процесс нагрева машины при относительно больших величинах ip, поскольку начальный участок кривой нагрева отличается от экспоненты. В частности, согласно данным завода — изготовителя асинхронных дви­ гателей крановой серии в случае кратковременного режима с рабочим периодом ip sg 15—20 мин результаты расчета по приведенным выше формулам значительно отличаются от результатов эксперимента. В этих случаях необходимо иметь в виду, что при относительно небольших значениях ip/^H и реальных значениях перегрузочной способности

двигателей последние недоиспользуются по нагреву. Поэ­ тому, если время работы при кратковременном режиме мало, можно вообще не производить проверку двигателя по условиям нагрева, а следует ограничиться только про­ веркой но условиям перегрузки.

11-6. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ ПОВТОРНО-КРАТКОВРЕМЕННОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ

Повторно-кратковременный режим работы двигателя характеризуется графиком нагрузки, приведенным на рис. 11-12. Основными показателями этого режима работы

Рис.* 11-12. Диаграмма изменения превы­ шения температуры двигателя и упрощен­ ная нагрузочная диаграмма прп повторпократковременном режиме работы.

являются мощность Р, которую должен развивать двига­ тель на рабочих участках графика, а также время работы lv и паузы t0, причем сумма последних определяет собой время цикла tn. На том же рисунке приведен график изменения превышения температуры двигателя: через п циклов при ntn > 4ГИ температурный режим двигателя достигает квазиустановившегося состояния. Этот график может быть построен на основании приведенной ранее формулы нагрева и охлаждения двигателя (11-5). Сравни­ вая конечную температуру квазиустановившегося режима с допустимой для предварительно выбранного двигателя, можно судить о возможности его работы п даппом режиме.

Для повторно-кратковременного режима работы вы­ пускается серия специальных машин, рассчитанных на

540 .

этот режим. Б каталогах указывается номинальная мощ­ ность двигателя Рн при определенной продолжительности включения ПВ%, которая равна соответственно

Для машин повторно-кратковременного режима в ка­ талогах приводятся их номинальные данные при следую­ щих стандартных продолжительностях включения: 15, 25, 40, 60 и 100%. Длительность рабочего цикла не должна превышать 10 мин, в противном случае двигатель должен

труднений не представляет. По каталогу при ПВСТ = ПВг должен быть выбран двигатель в соответствии с соотно­ шением

Рассмотрим метод выбора двигателя по мощности для случая, когда нагрузка не меняется, но ПВХФ ПВСТ. Допустим, что относительной продолжительности включе­ ния ПВХсоответствует мощность Рх, а стандартной про­ должительности включения ПВС1 соответствует номиналь­ ная мощность Ри (рис. 11-13). На основании метода эквивалентных потерь мощности можно утверждать следующее: средняя температура двигателя при его работе с мощностью Рх Ф Рп при nBj Ф ПВСХне будет превышать допустимую температуру в том случае, если средние потери

541