Файл: Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие.pdf

В электроприводах сельскохозяйственного производства в настоя­ щее время наибольшее распространение имеют двигатели, предназна­ ченные для продолжительного режима работы. Реже применяют двига­ тели для повторно-кратковременного режима, а двигатели других режимов практически не используются.

Определение мощности двигателя при продолжительном режиме работы. Наиболее просто выбирают двигатель для продолжительного номинального режима. С постоянной нагрузкой работают электро­ приводы вентиляторов, насосов, токарных станков, ленточных транспортеров с постоянной нагрузкой и ряд других машин. Выбор мощности двигателя производят по заданной нагрузке с учетом к. п. д. машины и трансмиссии:

ЧмПг '

Например, мощность двигателя для привода вентилятора:

где Q — производительность вентилятора, м3/с; Н — напор вентилятора Н/м2;

Чв, Чт — к. п. д. вентилятора и передачи.

Выбор мощности двигателя для продолжительного режима с пере­ менной нагрузкой по величине наибольшей нагрузки машины влечет за собой превышение мощности и недоиспользование двигателя. В этом случае применяют обычно способ эквивалентных величин.

Выбор мощности двигателя при повторно-кратковременном режиме.

При многократном повторении циклов в двигателе наступит установив­ шееся тепловое состояние, и перегревы частей двигателя в начале и в конце каждого цикла будут одинаковыми. Заводы выпускают спе­ циальные двигатели для повторно-кратковременного режима работы, рассчитанные на стандартные продолжительности включения 15, 25, 40 и 60% с длительностью цикла не более 10 мин. Часто расчетная продолжительность включения отличается от стандартной, тогда пере­ счет допустимой мощности производят по упрощенной формуле:

где ПВ1 — действительная продолжительность включения по графику нагрузки;

ПВ2 — стандартная ПВ.

Если в нагрузочной диаграмме заданы величины моментов, то сна­ чала находят эквивалентный момент без учета продолжительности пауз, а затем — эквивалентную мощность:

„Мчп

Ps~955Ö'

где п — скорость вращения двигателя, об/мин.

241

Определение мощности двигателя при кратковременном режиме рабо­ ты. При кратковременном режиме работы двигателя мощность двига­ теля определяют, полагая, что наибольшая предельно допустимая температура в конце рабочего периода будет равна установившейся температуре при продолжительной работе с номинальной нагрузкой.

При отсутствии двигателей кратковременного режима работы иногда используют двигатели, предназначенные для повторно-кратко­ временного режима. В этом случае считают, что продолжительности

Выбираем двигатель для повторно-кратковременного режима с бли­ жайшей номинальной мощностью, равной 4,0 кВт, и, проверяем его на перегрузочную способность:

При отсутствии двигателя для повторно-кратковременного режима можно взять двигатель для продолжительного режима.

Контрольные вопросы

1.Что такое рабочая температура изоляции электродвигателей?

2.Какая существует связь между номинальной мощностью двигателя, рабочей температурой изоляции и температурой окружающей среды?

3.Что такое постоянная времени нагрева двигателя?

4.Почему постоянные времени нагрева и охлаждения одного и того же двига­ теля имеют различное значение?

5.Как определяют продолжительность включения и режим работы электро­ двигателя?

6.Для чего определяют^эквивалентные величины тока, момента и мощности электродвигателей?

7.Как по известной величине эквивалентного тока выбирают двигатель?

242

18. УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

18.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Понятие управление электроприводами включает в себя операции по осуществлению пуска, торможения, регулирования скорости вра­ щения, реверсирования и отключения электроприводов.

При автоматическом управлении электроприводами используются релейно-контактные аппараты, электромашинные и магнитные уси­ лители, полупроводниковые управляемые вентили, электронно-ионные приборы и логические элементы. В последнее время все большее при­ менение находит программное управление, при котором работа меха­ низмов совершается в соответствии с заранее заданной программой при одновременном выборе рациональных режимов.

Внедрение автоматического управления электроприводами создает необходимые условия для повышения производительности механизмов и улучшения качества продукции. При этом облегчаются условия труда рабочего, уменьшается расход электроэнергии и повышается надеж­ ность работы механизмов. Автоматизация упрощает обслуживание механизмов, дает возможность управлять ими дистанционно и позво­ ляет одному человеку управлять целой технологической линией или процессом.

18.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ. ИЗОБРАЖЕНИЕ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

Для автоматического управления электроприводами применяются различные аппараты: контакторы, автоматы, реле, кнопки управ­ ления и т. д. Каждый из аппаратов управления состоит из отдельных элементов: контактов, электромагнитных катушек, устройств защиты и т. п., которые в схеме управления электроприводом выполняют определенные операции в необходимой последовательности. Сложность современных схем управления, имеющих большое количество отдель­ ных элементов, предъявляет определенные требования к изображению схем, которые должны легко читаться.

В схемах управления электроприводами можно выделить ц е п и г л а в н о г о т о к а (силовые цепи) и в с п о м о г а т е л ь н ы е ц е п и (цепи управления). Цепи главного тока, включающие силовые цепи электродвигателей и генераторов, вычерчиваются жирными линиями. Вспомогательные цепи, состоящие из катушек реле и кон­ такторов, блок-контактов, контактов реле, цепей защиты и сигнали­ зации и т. д., изображаются тонкими линиями.

Схемы управления подразделяются на принципиальные, развер­ нутые, или элементные, и монтажные. Н а п р и н ц и п и а л ь н ы х

243

управления асинхронным короткозамкнутым двигателем в однолиней­

схема и которые размещены на схеме для удобства чтения независимо от их действительного территориального расположения. Каждый элемент в развернутой схеме имеет свое условное графическое изобра­ жение; каждому аппарату в схеме присваивается буквенное обозна­ чение, которое указывает на назначение данного аппарата и сохра­ няется одинаковым для всех его элементов. Условные обозначения

244

наиболее употребляемых элементов схем управления показаны в при­ ложении.

Н а м о н т а ж н о й с х е м е аппараты изображаются в соот­ ветствии с территориальным расположением на панелях управления, в пультах, шкафах или внутри корпуса самого механизма с указанием внешних соединений. Разводка силовых и вспомогательных проводов изображается с указанием их марок, сечения и способов прокладки. На рис. 107, в приведена монтажная схема управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с помощью магнитного пускателя.

На всех схемах электромагнитные аппараты изображаются в поло­ жении, когда на их катушки не подано напряжение. Переключающие аппараты показывают в отключенном положении, то есть при отсутствии воздействия на их рукоятки или кнопки. Такое положение аппаратов называется н о р м а л ь н ы м . Если на схеме элементы аппарата изобра­ жаются не в нормальном положении, то это должно оговариваться особо.

18.3. ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПУСКОМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Автоматическое управление пуском электропривода наиболее просто осуществляется для асинхронного короткозамкнутого двигателя, так как оно здесь сводится к прямому включению двигателя на полное напряжение сети. Пуск других двигателей (постоянного тока и асин­ хронных двигателей с фазным ротором) производится постепенным выключением пусковых сопротивлений, регулирующих величину пускового тока в допустимых пределах. В этом случае, чтобы точно выдержать заданные условия пуска, система управления должна следить за ходом пускового процесса и своевременно выполнять выключение ступеней пускового реостата.

Рассмотрим, в функции каких величин можно осуществить автомати­ ческое управление пуском двигателя. На рис. 108 показана пусковая диаграмма двигателя постоянного тока с двумя ступенями пускового реостата. Из диаграммы следует, что выключение ступеней реостата должно происходить при определенной скорости двигателя (сщ и ш2). определенной величине тока (/2) и через определенные промежутки времени (tx и /2). Поэтому управление пуском двигателя может быть осуществлено: 1) в функции скорости; 2) в функции тока; 3) в функции времени.

Управление пуском в функции скорости. Управление в функции скорости требует наличия устройства, контролирующего скорость вращения электродвигателя. В качестве такого устройства может быть использован тахогенератор, соединенный с валом двигателя. Однако наличие тахогенератора усложняет схему, ипоэтому измерение скорости обычно выполняется косвенным методом, то есть измерением (фикси­ рованием) других параметров, однозначно связанных со скоростью. Для двигателей постоянного тока таким параметром является э. д. с. якоря, а для асинхронных двигателей с фазным ротором — частота тока роторной цепи.

245

На рис. 109 изображена схема автоматического пуска двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в функции э. д. с. Е.

первую ступень пускового сопротивления. Таким же образом сработает контактор КУ2 при достижении двигателем скорости вращения со2. Будет зашунтирована вторая ступень пускового реостата, и двига­ тель выйдет на естественную характеристику. Пуск будет закончен.

246