Выбор электрической машины привода по мощности из серии машин S1 для режима S2.

При выборе электродвигателя для режима S2 возможны два случая:

1) В приводе применяют электродвигатель продолжительного режима работы S1;

2) В приводе применяют электродвигатель этого же режима работы S2.

Рассмотрим эти случаи.

Обратимся к рассмотрению кривой нагрева для режима S2. Исходя из того, что в этом режиме двигатель за время паузы охлаждается до температуры окружающей среды, оказывается возможным ограничиться рассмотрением лишь одного периода работы, для которого справедливо уравнение нагрева:

.

Если выбрать мощность двигателя, рассчитанного для длительной нагрузки, по значению Р, то при кратковременном режиме превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды не достигнет установившегося значения , и в конце рабочего периода ( ), как это видно из кривой 1 (рисунок 4.7), будет меньше допустимого значения для этого двигателя.

Рисунок 4.7 График работы двигателя в кратковременном режиме

Вследствие этого двигатель не будет использован по нагреву, очевидно, что при заданной нагрузке Р может быть выбран двигатель меньшей мощности, так чтобы он полностью был использован в тепловом отношении. Нагревание двигателя в этом случае будет проходить по экспоненте 2 (рисунок 4.7). К концу рабочего периода превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды должно достигнуть значения , то есть предельно допустимого для класса изоляции двигателя.

Отношение допустимых потерь при кратковременном режиме к номинальным потерям при длительной нагрузке при условии одинаковой конечной температуре двигателя называется коэффициентом тепловой перегрузки:

,

где - допустимые потери при кратковременной нагрузке;

- потери при длительной нагрузке.

Поскольку установившаяся температура пропорциональна потерям, можно выразить коэффициент тепловой перегрузки через соответствующие значения установившихся температур и , то есть

,

принимая , имеем

.

Последнее соотношение позволяет определить коэффициент тепловой перегрузки через величины и .

Действительно, в конце рабочего периода при ,

получим , отсюда

Рисунок 4.8 Зависимость и от времени работы

На рисунке 4.8 приведены зависимости коэффициента тепловой перегрузки от времени работы, выраженному в относительных единицах построенная по приведённому уравнению.

Если известна величина коэффициента тепловой перегрузки, то можно решить обратную задачу – определить допустимое при этом время работы, так как из предыдущего уравнения вытекает

.

Практически кривые нагрева, особенно в начальной части, отличаются от экспоненциальных, поэтому при расчёте мощности двигателя для кратковременно режима следует принимать тем меньше значения постоянной времени нагрева, чем большая перегрузка двигателя будет в период работы.

Зная величину коэффициента тепловой перегрузки можно определить и коэффициент механической перегрузки ( - номинальная мощность в режиме S1), представляющий собой отношение допустимой с точки зрения нагрева мощности при кратковременной нагрузке к номинальной его мощности при длительной нагрузке .

Для коэффициента механической перегрузки получается, если учесть действительные соотношения постоянных и переменных потерь в двигателе,

,

где - коэффициент потерь, , где k – так называемые постоянные потери (в стали, подшипниках и вентиляционные), практически не зависящие от перегрузки.

- переменные потери (потери в меди) при номинальной нагрузке.

Если положить , то есть пренебречь постоянными потерями, то предыдущее уравнение переходит к виду . Следовательно .

Использование для работы в кратковременном режиме двигателей серий S1, предназначенных для длительной работы, является нежелательным.

Прежде всего оказывается, что эти двигатели могут быть использованы с полной нагрузкой по нагреву лишь в редких случаях - относительно больших значений , так как почти всегда пределы использования ограничиваются перегрузочной способностью двигателя, допускаемой по электрическим и механическим свойствам машины. Действительно, как видно из кривых, приведённых на рисунке 4.8, коэффициент механической перегрузки становится большим уже при значениях , однако не все двигатели нормального исполнения, предназначенные для длительного режима, допускают такую перегрузку. Поэтому мощность двигателя пришлось бы выбирать не из условий нагрева, а по условиям допустимого перегрузочного момента, что ведёт к недоиспользованию двигателя по нагреву.

Кроме того, не все части двигателя имеют постоянные времени нагрева. Например, в ДПТ ПВ коллектор и ОВ имеют меньшую постоянную времени, чем якорь. При длительном режиме это не существимо. В кратковременном режиме коллектор и ОВ ограничивают нагрузку, в то время как якорь допускает дальнейшее её повышение.

Все эти обстоятельства приводят к тому, что электрические двигатели для кратковременной работы рассчитываются заводами изготовителями иначе, чем двигатели длительного режима. Двигатели для кратковременного режима обеспечивают большую перегрузочную способность, коллектор и обмотки возбуждения их должны быть усилены.

Режим работы S2, электродвигатель режима S2. На рисунке 4.9 в виде ступенчатого графика переменной нагрузки приведена нагрузочная диаграмма кратковременного режима работы S2.

Рисунок 4.9 Примеры графика переменной нагрузки а) и эквивалентной постоянной б) для режима S2

С точки зрения среднего нагрева любая переменная нагрузка может быть заменена эквивалентной постоянной, значение которой рассчитывают методом эквивалентных величин. Для приведённого графика эквивалентная нагрузка

.

Фактическая продолжительность работы . Поэтому выбирают электродвигатель режима S2 мощностью и продолжительностью работы .

Учитывая, что шкала мощностей и продолжительностей работы электродвигателей режима S2 дискретна, можно на основании равенства потерь энергии за период работы получить формулу для пересчёта мощности электродвигателя режима S2 на работу с любой стандартной (нормированной) продолжительностью ( мин) .

10 Выполняется ли в точке «А» условие статической устойчивости, докажите результат.

При увеличении скорости (то есть при +Δω>0) ΔМ<ΔМ_С, ΔM_J<0, dω/dt<0, электропривод начинает замедляться, стремясь уменьшить скорость и вернуться в устойчивое состояние (точку A). При уменьшении скорости (то есть при -Δω<0) ΔМ>ΔМ_С, ΔM_J>0, dω/dt>0, электропривод будет ускоряться, стремясь увеличить скорость и вернуться в устойчивое состояние (точку A). Таким образом, сочетание характеристик ω=f(М) и М_С=f(ω), показанное на рисунке, соответствует состоянию статической устойчивости электропривода.

11 Дайте квалификацию аппаратуры управления и защиты. В зависимости от природы явления, которое положено в основу действия аппаратов, их можно разделить на:аппараты ручного управления (рубильники, переключатели, выключатели, контроллеры), действие которых происходит в ре­зультате механического воздействия на них внешних сил; электромагнитные аппараты (магнитные пускатели, контакторы, электромагнитные реле), работа которых основана на электромаг­нитных силах, возникающих при работе аппарата.

В зависимости от выполняемых функций аппараты подразде­ляют на:коммутационные, предназначенные для включения и отклю­чения различных цепей.Коммутационная аппаратура может быть неавтоматического управления (рубильники, переключатели, маг­нитные пускатели) и автоматического управления (реле, контак­торы, автоматические выключатели);токоограничивающие и пускорегулирующие (реостаты, кон­тролеры);аппараты защиты электрических цепей (реле защиты, предо­хранители).

Аппаратура может работать в различных режимах: длительно, кратковременно или в условиях повторно-кратковременной нагрузки. Аппараты различаются также по следующим признакам:номинальному току и напряжению;числу полюсов (фаз);роду тока (постоянный или переменный);виду присоединения (с передним или задним присоединением проводов);способу защиты от воздействия окружающей среды (открытое исполнение, защищенное, пылезащищенное) и другим признакам.