Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое перегрузочная способность двигателя и как ее определить

Выбор мощности электродвигателя

Для обеспечения надежной и экономичной работы системы электропривода необходимо произвести выбор электродвигателя правильно. Электрическая машина должна иметь мощность, которая строго соответствует ожидаемой нагрузке, а также режиму работы электропривода. Электропривод довольно сильно распространен в промышленности, имеет большое множество условий работы и требований рабочих машин, что делает выбор мощности электродвигателя не легкой задачей.

Завышение мощности электрической машины не является выходом из ситуации. Это связано с тем, что помимо излишних экономических затрат на завышенную мощность вырастают и габариты электродвигателя, его масса, ухудшаются энергетические показатели системы (машина работает с пониженным КПД), а в случае асинхронных электродвигателей с низким коэффициентом мощности cosφ увеличивается потребление реактивной мощности, что в свою очередь создает дополнительные проблемы. Занижение мощности то же не выход, так как это приведет к повышению температуры изоляции обмоток, соответственно срок службы машины существенно снижается.

Даже если выбор электрической машины осуществлен правильно, то в процессе работы могут возникать кратковременные толчки нагрузки (резкое увеличение момента сопротивления), которые могут значительно превосходить номинальную мощность электромашины. Однако, каждый тип электрической машины имеет свои факторы электрического происхождения, которые даже при кратковременной перегрузке (если она превзойдет определенный предел) могут вызвать нарушение нормальной работы механизма. При выборе электродвигателя необходимо руководствоваться двумя основными факторами – мгновенной перегрузкой и нагревом.

Расчет мощности и выбор типа электродвигательного устройства переменного тока для привода рабочего механизма

РубрикаФизика и энергетика
Видконтрольная работа
Языкрусский
Дата добавления24.04.2015
Размер файла280,1 K

Соглашение об использовании материалов сайта

Просим использовать работы, опубликованные на сайте, исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Расчет и определение режимов работы двигателя. Выбор мощности двигателя для продолжительного режима работы с повторно-кратковременной нагрузкой, проверка на перегрузочную способность, пусковые условия. Вычисление потребляемой мощности, расшифровка марки.

контрольная работа [248,7 K], добавлен 07.02.2016

Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя привода. Определение необходимой мощности асинхронного двигателя привода. Расчет продолжительности пуска электродвигателя с нагрузкой. Электрическая схема автоматического управления электродвигателем.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.05.2019

Кинематическая и функциональная схемы установки. Механические характеристики двигателя, его проверка на перегрузочную способность. Расчёт полной, активной и реактивной мощности, потребляемой двигателем из электрической сети, выбор проводов и кабелей.

курсовая работа [435,8 K], добавлен 25.03.2014

Предварительный выбор мощности асинхронного двигателя. Приведение статических моментов и моментов инерции к валу двигателя. Построение механических характеристик электродвигателя. Расчет сопротивлений и переходных процессов двигателя постоянного тока.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.12.2011

Выбор рода тока и напряжения двигателя, его номинальной скорости и конструктивного исполнения. Расчёт мощности и выбор электродвигателя для длительного режима работы. Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока. Выбор двигателя по мощности.

курсовая работа [3,5 M], добавлен 01.03.2009

Механическое устройство проектируемого механизма. Технология процесса, роль кристаллизатора, требования к электроприводу. Выбор силового оборудования. Схема управления электроприводом. Расчет и выбор питающих линий. Экономика и организация производства.

дипломная работа [2,2 M], добавлен 14.01.2015

Расчет номинальной мощности, выбор двигателя, редуктора. Определение оптимального передаточного числа редуктора. Проверочные соотношения момента инерции системы, приведенного к валу двигателя. Описание функциональной схемы электропривода переменного тока.

контрольная работа [176,8 K], добавлен 25.08.2014

Режимы работы электродвигателей

Номинальные режимы работы электродвигателей устанавливается в соответствии с ГОСТ 183—74 * и имеют условные обозначения S1 — S8.

Продолжительный номинальный режим работы электродвигателя S1 характеризуется постоянной нагрузкой и такой продолжительностью работы двигателя, которая достаточна для достижения практически установившейся температуры всех его частей.

Кратковременный номинальный режим работы электродвигателя S2 характеризуется постоянной нагрузкой и такой продолжительностью работы двигателя, которая недостаточна для достижения практически установившейся температуры его частей, после чего следует отключение двигателя от сети, продолжительность которого достаточна для охлаждения двигателя до температуры охлаждающей среды. Длительность рабочего периода составляет 10, 30, 60, 90 мин.

Повторно-кратковременный номинальный режим работы электродвигателя S3 характеризуется последовательностью идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов работы при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния; длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла, а наличие пускового тока существенно не влияет на нагрев двигателя и его отдельных частей.

Определяются следующие значения относительной продолжительности включения (ПВ): 15, 25, 40 и 60%. Продолжительность одного цикла, если нет других указаний, принимается равной 10 мин.

Повторно-кратковременный номинальный режим режим работы электродвигателя с частыми пусками S4 характеризуется продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды пуска, работы при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния, причем длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время рабочего цикла, а потери при пуске влияют на нагрев двигателя. Нормируются ПВ 15, 25, 40 и 60%, 30, 60, 120 и 240 включений в час и коэффициент инерции (отношение суммы момента инерции ротора двигателя и приведенного к валу двигателя момента инерции механизма к моменту инерции ротора двигателя), равный 1,2; 1,6; 2; 2,5; 4; 6,3; 10.

Читать еще:  Что такое асинхронный двигатель устройство принцип действия

Повторно-кратковременный номинальный режим работы электродвигателя с частыми пусками и электрическим торможением S5 характеризуется продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды пуска, работы при постоянной нагрузке, быстрого электрического торможения и отключенного неподвижного состояния, причем длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного цикла. Значения ПВ и числа включений в час те же, что и для режима S4, коэффициент инерции равен 1,2; 1,6; 2; 2,5 и 4.

Перемежающийся номинальный режим работы электродвигателя S6 характеризуется относительной продолжительностью нагрузки (ПН) и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды работы при постоянной нагрузке и на холостом ходу, причем длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла. Нормируется ПН 15, 25, 40 и 60%, длительность одного рабочего цикла принимается равной 10 мин.

Перемежающийся номинальный режим работы электродвигателя с частыми реверсами при электрическом торможении S7 характеризуется числом реверсов в час и коэффициентом инерции и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды пуска, работы при постоянной нагрузке и электрического торможения, причем длительность рабочего периода недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного цикла. Нормируется 30, 60, 120 и 240 реверсов в час при коэффициентах инерции, соответствующих режиму S5.

Перемежающийся номинальный режим работы электродвигателя с двумя или более частотами вращения S8 характеризуется числом циклов в час, коэффициентом инерции с ПН на отдельных ступенях частоты вращения и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды ускорения, работы при постоянной нагрузке, соответствующей заданной частоте вращения, затем одного или нескольких периодов работы при других постоянных значениях нагрузки, соответствующих другим частотам вращения, причем длительность каждого рабочего периода недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла. Нормируется 30, 60, 120 и 240 циклов в час и коэффициент инерции равный 1,2; 1,6; 2; 2,5 и 4.

Выбор электродвигателя для продолжительного режима работы S1

Рассмотрим, как выбирается двигатель для работы в различных режимах нагрузки. Начнем с продолжительного режима работы S1. Поскольку в этом режиме длительность работы под нагрузкой существенно больше постоянной нагрева, то целесообразно выбирать двигатель, для которого этот режим является номинальным. Иными словами, должны выполняться условия

К этому же режиму относят циклическую нагрузку. В случае длительности цикла более 10 мин условия выбора определяются по (60).

Выбранный двигатель должен быть проверен по условиям пуска и перегрузочной способности:

где Мнг,п — момент сопротивления нагрузки при n=0.

Выбор двигателя для кратковременного режима работы S2

Для электроприводов, работающих в режиме S2, нецелесообразно выбирать асинхронный двигатели , предназначенные для работы в режиме S1, так как последние, как правило, обладают ограниченной перегрузочной способностью, в связи с чем в данном случае они недоиспользуются по нагреву.

При выборе двигателей, предназначенных для работы в режиме S2, приходится сталкиваться с тем, что время работы не совпадает со временем продолжительности кратковременной работы, определяемым стандартом,—10, 30, 60 и 90 мин. Кроме того, нагрузка привода в течение рабочего периода tр может ступенчато изменяться. В этих случаях рассчитываются эквивалентные величины, которые приводятся к стандартному значению продолжительности кратковременной работы tр.ст, ближайшему к реальному значению tp.

Эквивалентные моменты Мэк и мощность Рэк рассчитываются по формулам

(62)

Пример. Для графика нагрузки, приведенного на рис. 34,а, рассмотрим пример: M1=10 Н∙м, М2=15 Н∙м, t1 = 5 мин, t2=20 мин (tр= t1+t2=25 мин). Поэтому tр.ст=30 мин (выбираем стандартное время) и

Далее осуществляется проверка по формулам

где Мном, Рном — номинальные значения момента и мощности двигателя, соответствующие стандартной продолжительности работы (в примере 30 мин).

В частном случае, когда нагрузка в течение tр не изменяется,

Выбранный двигатель также должен быть проверен по условиям пуска и по перегрузочной способности по формулам (61).

Выбор электродвигателя для повторно-кратковременных режимов работы S3 — S8

Для электроприводов, работающих в этих режимах, целесообразно выбирать двигатели, предназначенные для работы в режиме S3. Последовательность расчета в этом случае следующая.

По нагрузочной диаграмме для времени цикла Тц≤10 мин определяются:

относительная продолжительность включения

где tpi — время работы при i-й нагрузке внутри рабочего цикла Тц (рис. 34,б);

приведенные к ближайшему стандартному значению ПВст, равному 15, 25, 40, 60%, эквивалентные значения момента и мощности

(64)

При выборе двигателя должны соблюдаться условия

где Мном, Рном — номинальные значения момента и мощности двигателя, соответствующие стандартному значению ПВ.

Читать еще:  Через сколько километров нужно менять масло в двигателе газель

Выбранный двигатель должен также проверяться по условиям (61).

В ряде случаев при больших значениях (ПВ>70÷80%) возможен выбор двигателя, предназначенного для режима S1, для которого следует принять ПВ=100%, при этом выражения (64) преобразуются к виду

(66)

В случае идентичных циклов с постоянной нагрузкой внутри рабочего периода (рис. 34, в) формулы (66) сводятся к виду

Пример. Определить эквивалентную мощность для режима, приведенного на рис. 34,б. В соответствии с методикой сначала определяем продолжительность включения. Если задано tpi=2 мин, ftр2=3 мин, Тц=9 мин, находим: ПВ= (5/9) ∙100 %=55,6 %. Выбираем ближайшее ПВ1ст=60 %.

Затем по формуле (64) находим эквивалентное значение мощности, определив предварительно по графику Р1=10 кВт, Р2=5 кВт:

Расчет допустимой частоты включений

Асинхронные короткозамкнутые двигатели , рассчитанные на длительный режим работы, при работе в повторно-кратковременном режиме с большим числом включений в течение определенного времени имеют ограниченное допустимое число включений в час z, которое зависит от фактической нагрузки электродвигателя, от соотношения между временем работы tp (с) и паузы-остановки tх (с) (рис. 34,в), а также от потерь энергии в двигателе за время разбега ∆Аp (Дж) и торможения ∆Ат (Дж). Эти потери в переходные периоды, когда частота вращения машины меньше номинальной, значительно превышают потери энергии в двигателе при работе с постоянной частотой вращения. Кроме того, при неподвижном роторе в период паузы ухудшается теплоотдача двигателя, что учитывается при расчете введением некоторого коэффициента v. Этот коэффициент зависит от способа вентиляции двигателей и может быть принят следующим: для закрытого двигателя с независимым охлаждением (способ охлаждения IC46) 0,9—1, для закрытого двигателя с охлаждением от собственного вентилятора (IC0141) 0,45—0,55, для защищенного двигателя с самовентиляцией (IC01) 0,25—0,35.

Ограничение по частоте включений двигателя вводится для того, чтобы не допустить чрезмерный перегрев его. Значение z можно определить из следующего выражения, которое используется в основном для двигателей малой мощности до 10—15 кВт:

(67)

где ∆рном, ∆рс — потери мощности в электродвигателе при номинальной и фактической нагрузках, Вт; ПВ=(tp/tp+tх) ∙100 — продолжительность включения, %.

При работе асинхронного двигателя с номинальной нагрузкой допустимое число включений в час равно:

(68)

Допустимая частота включений во многом зависит от момента инерции ротора двигателя. С увеличением мощности двигателя возрастает его момент инерции и z уменьшается. Мощность двигателей механизмов с большими статическими моментами сопротивления выбирают больше номинальной мощности механизма для сокращения времени пуска.

На практике не рекомендуется использование асинхронных электродвигателей, предназначенных для работы в режиме S1, для частого пуска механизмов, имеющих приведенный момент инерции, значительно больший, чем момент инерции самого двигателя. Для этих двигателей при максимально допустимом статическом моменте сопротивления механизма разрешается не более двух пусков в час.

Двигатели, используемые в повторно-кратковременных режимах S3 — S8, имеют соответствующую отметку на табличке (см. рис. 33).

Рис. 34. Графики работы асинхронного двигателя: а — кратковременный режим; б — повторно-кратковременный режим с переменной мощностью; в — повторно-кратковременный режим с постоянной мощностью

Особенности и требования

При проектировании РАД учитываются следующие особенности и требования:

  • необходимость использования в системе расчетного проектирования комплексных ММ, включающих в себя модели всех взаимодействующих компонентов ЭП, а не только модели двигателя, как это делается при проектировании общепромышленных АД;
  • выполнение проектирования на определенный диапазон частот вращения, что требует проведения большого объема поисковых и поверочных расчетов;
  • формирование набора специфичных критериев оптимальности.

При проектировании РАД для приводов с ПП, как и при выборе серийных АД для этих приводов, могут использоваться также такие критерии как масса, габариты, стоимость двигателя или диапазонные критерии — энергетические показатели двигателя и приведенные затраты. Особые диапазонные критерии оптимальности обуславливают специфику их определения. В частности, энергетические показатели — КПД и коэффициент мощности, приведенные затраты должны рассматриваться в виде эквивалентных усредненных значений для всего диапазона регулирования. При необходимости в состав критериев включаются аналогичные критерии приводов в целом. В ряде случаев может применяться обобщенный критерий, представляющий собой скалярную свертку вышеуказанных критериев с различными коэффициентами их значимости. В установившихся режимах специфика работы РАД заключается, прежде всего, в том, что в каждой рабочей точке двигатель питается определенным по качественно-количественному составу полигармоническим напряжением, зависящим от типа, вида регулирования, закона управления преобразователя, и работает в общем случае с определенным нагрузочным моментом. В разных рабочих точках диапазона регулирования значения параметров схем замещения двигателя различны. Они определяются с учётом вытеснения токов в обмотках и насыщения магнитной цепи машины. Эти особенности положены в основу оптимизационно-поисковых расчетов.

Особенности работы автоматов защиты сети

К какому бы классу ни относился автоматический выключатель, его главная задача всегда одна – быстро определить появление чрезмерного тока, и обесточить сеть раньше, чем будет поврежден кабель и подключенные к линии устройства.

Токи, которые могут представлять опасность для сети, подразделяются на два вида:

  • Токи перегрузки. Их появление чаще всего происходит из-за включения в сеть приборов, суммарная мощность которых превышает ту, что линия способна выдержать. Другая причина перегрузки – неисправность одного или нескольких устройств.
  • Сверхтоки, вызванные КЗ. Короткое замыкание происходит при соединении между собой фазного и нейтрального проводников. В нормальном состоянии они подключены к нагрузке по отдельности.
Читать еще:  Гранта лифтбек какая комплектация по двигателю лучше

Устройство и принцип работы автоматического выключателя – на видео:

Токи перегрузки

Величина их чаще всего незначительно превышает номинал автомата, поэтому прохождение такого электротока по цепи, если оно не затянулось слишком надолго, не вызывает повреждения линии. В связи с этим мгновенного обесточивания в таком случае не требуется, к тому же нередко величина потока электронов быстро приходит в норму. Каждый АВ рассчитан на определенное превышение силы электротока, при котором он срабатывает.

Время срабатывания защитного автоматического выключателя зависит от величины перегрузки: при небольшом превышении нормы оно может занять час и более, а при значительном – несколько секунд.

За отключение питания под воздействием мощной нагрузки отвечает тепловой расцепитель, основой которого является биметаллическая пластина.

Этот элемент нагревается под воздействием мощного тока, становится пластичным, изгибается и вызывает срабатывание автомата.

Токи короткого замыкания

Поток электронов, вызванный КЗ, значительно превосходит номинал устройства защиты, в результате чего последнее немедленно срабатывает, отключая питание. За обнаружение КЗ и немедленную реакцию аппарата отвечает электромагнитный расцепитель, представляющий собой соленоид с сердечником. Последний под воздействием сверхтока мгновенно воздействует на отключатель, вызывая его срабатывание. Этот процесс занимает доли секунды.

Однако существует один нюанс. Иногда ток перегрузки может также быть очень большим, но при этом не вызванным КЗ. Как же аппарат должен определить различие между ними?

На видео про селективность автоматических выключателей:

Здесь мы плавно переходим к основному вопросу, которому посвящен наш материал. Существует, как мы уже говорили, несколько классов АВ, различающихся по времятоковой характеристике. Наиболее распространенными из них, которые применяются в бытовых электросетях, являются устройства классов B, C и D. Автоматические выключатели, относящиеся к категории A, встречаются значительно реже. Они наиболее чувствительны и используются для защиты высокоточных аппаратов.

Между собой эти устройства различаются по току мгновенного расцепления. Его величина определяется кратностью тока, проходящего по цепи, к номиналу автомата.

4.Метод управления двигателем

Существует несколько методов управления двигателем в зависимости от конкретных задач.
— насосы, вентиляторы, компрессоры и прочие механизмы, где мощность на валу постоянно меняется, нет необходимости в высоких динамических характеристик, не требуется поддержание момента на невысоких скоростях (менее 15 Гц). Есть необходимость поддержания определенного параметра давления воды или воздуха, расхода воды или воздуха, температуру и т.д. Для данного применения Вам полностью подойдут преобразователи частоты со скалярным методом управления двигателем. Суть метода — идет управление только скоростью вращения двигателя, момент на валу двигателя при этом не контролируется.
— В станках, шнеках, экструдерах, конвейерах, дробилках и прочих общепромышленных механизмов требуется поддержания момента, на низких скоростях начиная с 0,5-1 Гц во всем диапазоне регулирования, а также поддержание момента при изменении нагрузки при работе на одной частоте. Допустимое поддержание частоты 5%. Для данных применений Вам необходимо использовать преобразователь частоты с векторным методом управления без обратной связи. Суть метода – поддержание момента при работе на определенной частоте в случае изменение нагрузки или работе на скорости менее 15 Гц вплоть до 0,5-1 Гц. Оценка момента происходит по потребляемому двигателем току.
– В станках с ЧПУ, в лифтах, на линиях где требуется точное позирование или точное поддержание скорости (бумажная промышленность), а также при этом точно держать момент на валу, необходимость удерживать нагрузку при 0 Гц используют векторный метод управления двигателем с обратной связью. Как правило, эта обратная связь по скорости (оборотам вала двигателя). Реализуется обратная связь путем установки на вал двигателя датчика обратной связи (энкодера, резольвера и т.д. ) и подключение через специальную плату к преобразователю частоты. Суть метода – преобразователь непрерывно получает данные, с какой скоростью он крутит двигатель и сколько оборотов он сделал и таким образом полностью контролирует нагрузку (момент на валу).

Пример двухступенчатой ЗМН

Для наглядности приведем схему простой двухступенчатой защиты и кратко опишем алгоритм ее работы.

Двухступенчатая ЗМН

Как видим из рисунка отключение неответственного оборудования производит реле времени Т1 (установка срабатывания 0,5 — 1,5 сек.). Его питание производится через замкнутые контакторы трех реле V1, включенных на междуфазное напряжение. При падении Uном ниже 70% от номинала, реле T1 (первая ступень) производит включение выключателя неответственного оборудования, чтобы поднять минимальное остаточное напряжение.

Вторая ступень защиты активируется промежуточным реле напряжения V2, обмотка которого рассчитана на отключение при U ≤ 0.5Uном, через промежуток времени, заданный на Т2 (как правило не более 15 секунд). Если за отведенное время не будет подключен резервный ввод (например, пуск схемы АВР электродвигателей) или не произойдет снижение напряжения, будет производиться отключение ответственного оборудования.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector