русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Номинальные режимы работы двигателей S1, S2, S3.


Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 14671; Нарушение авторских прав


Номинальный режим S1 называется продолжительным режи­мом работы, при котором двигатель работает длительно с посто­янной номинальной нагрузкой и за время работы успевает на­греться до установившейся температуры. Зависимости мощности на валу Р, мощности потерь и превышения температуры т от времени для режима S1 представлены на рис. 5.9. Время работы в этом режиме много больше времени нагревания двигателя, по­этому установившееся превышение температуры не должно быть


 

больше допустимого. Условию соответствуют указывае­мые на щитке двигателя продолжительного режима номинальные значения

Двигатели номинального продолжительного режима работы предназначаются для использования преимущественно для об­ширной группы электроприводов механизмов непрерывного дей­ствия.

Номинальный режим S2 называется кратковременным режи­мом работы. В этом режиме периоды работы двигателя с номи­нальной нагрузкой чередуются с периодами отключения двигате­ля, причем за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время отключения (паузы) ус­певает охладиться до температуры окружающей среды (рис. 5.10). Благодаря последнему условию начальное превышение темпера­туры при каждом включении равно нулю, а достигаемая за вре­мя работы температура двигателя в соответствии с (5.29)

определяется номинальной нагрузкой, временем и постоян­ной времени нагрева Следовательно, номинальная мощность двигателя режима S2 соответствует вполне определенному номи­нальному времени работы , которое указывается на щитке двигателя и в каталогах. Значения стандартизованы: =15; 30; 60; 90 мин.

Если по истечении времени двигатель не отключается, то

 

 


 

его температура, как показано на рис. 5.10, продолжает возрас­тать до , что может повлечь за собой ускоренный износ изоляции и даже выход двигателя из строя.



Двигатели кратковременного режима работы широко исполь­зуются на электрическом транспорте и относительно редко в промышленном электроприводе для различных вспомогательных кратковременно работающих механизмов.

Номинальный режим S3 называется повторно-кратковремен­ным. В этом режиме цикл работы содержит одно включение дви­гателя и одну паузу (см. рис. 5.11), причем за время работы двига­тель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды. На рис. 5.11 представлен цикл, соответствующий устано­вившемуся процессу нагрева, при котором все тепло, выделивше­еся в двигателе за время цикла, отдается в окружающую среду и превышение температуры колеблется вблизи среднего значе­ния . Для того чтобы значения максимального превышения температуры незначительно отличались от среднего значения, необходимо выполнение условия поэтому наи­большее время цикла регламентировано и составляет 10 мин.

Главной характеристикой повторно-кратковременного режима является продолжительность включения двигателя

 


t Рис. 5.11. Номинальный режим S3

 

причем номинальные значения ПВном составляют 15, 25, 40, 60 и 100%. На щитке двигателя указываются номинальные значения соответствующие конкретному указанному на щит­ке значению номинальной продолжительности включения ПВном. В каталогах приводятся номинальные данные для всех номиналь­ных ПВ, в том числе и для ПВном= 100%, что соответствует рабо­те двигателя режима S3 в продолжительном режиме S1.

Полезно сопоставить двигатель режима S3, работающий при ПВном= 100%, с двигателем режима S1, предназначенным для ра­боты с ПВном= 100%. Двигатель повторно-кратковременного режи­ма проектируется для работы в основном режиме ПВном= 25% или ПВном= 40%, его параметры оптимизированы для этого основно­го режима. Благодаря наличию паузы в цикле работы в период двигатель можно перегрузить при ПВН0М= 25% примерно вдвое в сравнении с продолжительным режимом работы. При этом долж­на быть обеспечена требуемая перегрузочная способность

Максимальный момент двигателя обеспечивается его конст­руктивными данными и не зависит от ПВ. Поэтому при работе двигателя режима S3 в продолжительном режиме его перегрузоч­ная способность составит

 

Эта перегрузочная способность избыточна, двигатель имеет худшие массо-габаритные показатели, чем двигатель режима S1, рассчитанный на ПВном= 100% и имеющий нормальную для это­го режима перегрузочную способность X— 2+2,5. Однако двига­тель режима S1 нельзя использовать в режиме ПВном=25%: по нагреву его можно перегрузить в этом случае в 2 раза, но доста­точного запаса по моменту для переходных процессов при такой нагрузке не будет.

Эти несложные рассуждения наглядно демонстрируют необхо­димость создания специальных серий двигателей для различных режимов работы и рациональность использования двигателей в тех режимах, для которых они рассчитаны.

Рассмотренные режимы SI, S2, S3 являются основными и до сравнительно недавнего времени другие номинальные режимы не предлагались. Разработанные в теории электропривода инже­нерные методы эквивалентирования режимов работы двигателей по нагреву позволяют решать задачи выбора двигателей на осно­ве этих трех номинальных режимов для всех практических случа­ев. Действующий ГОСТ расширил номенклатуру номинальных режимов до S8 в целях облегчения выбора двигателей для кон­кретных осложненных обстоятельств.

 

2.2 Нагрузочные диаграммы механизма и двигателя.

нагрузка двигателя является ос­новным фактором, определяющим потери энергии, выделяющи­еся в двигателе при работе. В соответствии с основным уравне­нием движения она зависит от статической нагрузки и динами­ческих моментов, обусловленных изменениями скорости элект­ропривода:

Нагрузочными диаграммами электропривода называются зави­симости, определяющие его статические и полные нагрузки как функции времени в процессе работы. Соответственно различают два вида нагрузочных диаграмм. Нагрузочной диаграммой испол­нительного механизма называется зависимость момента статиче­ской нагрузки от времени дополненная заданной тахограммой установившихся рабочих скоростей Нагрузочная диаграмма двигателя — зависимость момента двигателя от време­ни соответствующая известной зависимости текущей скорости электропривода от времени

Расчет нагрузочной диаграммы двигателя может быть произве­ден с помощью (5.31), если известны нагрузочная диаграмма ис­полнительного механизма, суммарный момент инерции электро­привода и зависимость На первых этапах проектиро­вания до выбора двигателя не определены, поэтому основой предварительного выбора двигателей и расчета нагру­зочных диаграмм двигателей являются нагрузочные диаграммы исполнительного механизма, рассчитываемые по техническому заданию на проектирование. Нагрузочные диаграммы двигате­ля — зависимости M(t) в сочетании с зависимостями поз­воляют рассчитать токи, суммарное тепловыделение в двигателе и осуществить проверку правильности предварительно­го выбора двигателя.

Все многообразие производственных механизмов с точки зре­ния режимов работы электропривода можно разделить на две большие группы: механизмы непрерывного и механизмы цикли­ческого действия. Для электроприводов механизмов, относящих­ся к этим группам, характерны вполне определенные зависимо­сти и, в конечном счете, определенные типовые на­грузочные диаграммы двигателей M(t). Заметим, что на вид за­висимостей принципиальное влияние оказывает требование изменения направления движения механизма, в соответствии с которым различают нереверсивные и реверсивные электропри­воды. Эта классификация при выборе двигателей по нагреву принципиального значения не имеет, однако, оказывает решаю­щее влияние на проектирование системы управления электро­приводом и поэтому ее следует иметь в виду.

Начнем рассмотрение с нагрузочных диаграмм механизмов не­прерывного действия. Примером механизма непрерывного дей­ствия, пуск которого осуществляется в начале смены, а отключе­ние — в конце смены или после нескольких смен непрерывной работы, является вентилятор. Так как регулирование скорости не предусматривается, а нагрузка постоянна, нагрузочная диаграм­ма двигателя не отличается от нагрузочной диаграммы вентиля­тора: (рис. 5.7,а). Аналогичный ре­жим работы, например, для эскалатора метрополитена будет от­личаться изменениями во времени статической нагрузки обусловленной изменениями потока пассажиров. В соответствии с механической характеристикой двигателя

изменения будут вызывать изменения скорости и в пере­ходных процессах динамические нагрузки будут оказывать влия­ние на нагрузочную диаграмму двигателя, степень которого зави­сит от нагрузочной диаграммы исполнительного механизма и от параметров электропривода.

Для анализа степени влияния динамических нагрузок механиз­мов непрерывного действия на нагрузочные диаграммы двигате­лей рассмотрим нагрузочную диаграмму механизма, представ­ленную на рис. 5.7б. Цикл работы механизма состоит из четырех участков работы с постоянным моментом нагрузки соответ­ственно нагрузочная диаграмма исполнительного меха­низма показана на рисунке тонкой сплошной линией, а за­данная скорость — штриховой линией

Естественная механическая характеристика двигателя приведе­на на рис. 5.7,в, там же показаны нагрузки Вследствие ограниченной жесткости механической характеристики измене­ния нагрузки приводят к изменениям установившейся скорости


 

 

Рис. 5.7. Нагрузочные диаграммы при непрерывном режиме работы (а, б, г) и механические характеристики двигателя (в)

 

электропривода. Переходный процесс при изменении нагрузки скачком в соответствии с (4.54) и (4.55) для i-го участка нагрузо­чной диаграммы можно при представить уравнениями:

причем отсчет времени для i-го участка ведется от

Рассматривая (5.32), видим, что основное влияние на характер нагрузочной диаграммы двигателя при ступенчатом графике оказывает в соответствии со свойством экспоненты соотно­шение длительности приложения нагрузки и электромеха­нической постоянной времени . Случай, когда представлен на рис. 5.7,5 — зависимости M(t) и изображены сплошными жирными линиями. Его характер­ной особенностью является достижение установившейся скоро­сти на каждом из участков в соответствии с рис. 5.7,в. При этом динамические нагрузки, показанные на рис. 5.7,6 верти­кальной штриховкой, незначительно влияют на нагрев двигателя и проверку двигателя по перегрузочной способности можно про­изводить по нагрузочной диаграмме исполнительного механизма, так как

Иные условия складываются, если Предположим, что увеличение Тм произошло вследствие соответствующего уве­личения Для рассматриваемой нагрузочной диаграммы меха­низма графики M(t) и при представлены на рис. 5.7,г. Нетрудно видеть, что большая механическая инерция привода является фактором, благоприятно влияющим на нагру­зочную диаграмму двигателя. Нагрузочная диаграмма сглажива­ется, размах колебаний момента уменьшается и в пределе при . Так как снижаются требования к перегрузочной способности двигателя, а сглажива­ние зависимости M(t) обеспечивает снижение переменных по­терь, пропорциональных квадрату момента (тока).

В технике рассматриваемый эффект используется в электро­приводах механизмов, работающих с ударной нагрузкой на валу (прессы, ножницы для резки металла и т. п.). Для увеличения суммарного момента инерции в таких механизмах на промежу­точном валу передач устанавливается маховик, соответственно (прессы, ножницы для резки металла и т. п.). Для увеличения суммарного момента инерции в таких механизмах на промежу­точном валу передач устанавливается маховик, соответственно такие электроприводы называются маховиковыми. Запасенная на предшествующем этапе энергия в увеличенных за счет махо­вика инерционных массах привода при ударе реализуется в боль­ших динамических нагрузках на рабочем органе за счет освобо­ждающейся кинетической энергии при снижении скорости.

Из выражения следует, что увеличение Тм может быть обеспечено соответствующим уменьшением жесткости ме­ханической характеристики. Если принять, что значение Тм на рис. 5.7,г получено не за счет увеличения а за счет уменьше­ния как показано на рис. 5.7,в, то кривая не претерпит изменений, сглаживание нагрузочной диаграммы дви­гателя реализуется при любом способе увеличения одинаково. Однако неравномерность хода, определяемая по кривой дол­жна существенно возрасти: при том же разбросе измене­ния скорости в несколько раз больше, чем при . Это естественно, так как при том же реализовать те же требуемые для преодоления пиковой нагрузки изменения кине­тической энергии можно только за счет увеличения

Рассмотрим нагрузочные диаграммы механизмов циклического действия. Их главной особенностью является наличие в рабочем цикле одного или нескольких пусков, реверсов, торможений. При этом в техническом задании на проектирование электропривода, кроме данных, необходимых для расчета статических нагрузок, указываются исходные данные для расчета зависимости

К их числу относятся: заданные перемещения на уча­стках цикла работы; допустимое или требуемое ускорение ; ра­бочая скорость ; время цикла tц или число циклов в час Nu. Эти данные позволяют рассчитать зависимость и построить нагрузочную диаграмму исполнительного механизма В ка­честве примера на рис. 5.8 построены зависимости Mc(t) и для механизма циклического действия, цикл которого состоит из участка движения от места загрузки к месту выгрузки, и участка возвращения к месту загрузки. Расчет нагрузочной диаграммы двигателя M(t), показанной на этом рисунке, производится с по­мощью (5.31).

В заключение необходимо еще раз отметить, что на первона­чальном этапе проектирования электропривода до выбора двигателя расчет нагрузочной диаграммы двигателя невозможен, так как неизвестны и другие параметры. На этом этапе осуще­ствляют предварительный выбор двигателя по нагрузочной диа­грамме исполнительного механизма, пытаясь ориентировочно учесть влияние динамических нагрузок на требуемую мощность двигателя. Для механизмов непрерывного действия необходимо учитывать, как выше показано, возможное выравнивание, сгла­живание нагрузочной диаграммы двигателя и соответствующее снижение потерь в двигателе. Для механизмов циклического дей­ствия динамические нагрузки, как следует из рассмотрения рис. 5.8, увеличивают потери в двигателе и во многих случаях вы­бор двигателя по зависимости Mc(t) без оценки влияния динами­ческих нагрузок недопустим. Поэтому в сложных случаях про­цесс выбора двигателя осуществляется в три этапа:

1) по нагрузочной диаграмме исполнительного механизма с грубой оценкой влияния динамических нагрузок осуществляют предварительный выбор двигателя;

2) для выбранного двигателя рассчитывают нагрузочную диа­грамму двигателя и проверяют двигатель по нагреву;

3) если двигатель перегружен или недоиспользуется, по уточ­ненной оценке влияния динамических нагрузок повторяют вы­бор и проверку вновь выбранного двигателя.

 

Рис. 5.8. Нагрузочная диаграмма электропривода циклического действия


 

 



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Срок службы изоляции и допустимы нагрев. | Метод эквивалентирования по нагреву произвольных и номинальных у режимов, методы средних потерь, эквивалентов тока, момента и мощности.


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.004 сек.