409.00K

Category:

physics

Расчет требуемой мощности электродвигателя привода при различных режимах работы

1.

Расчет требуемой мощности
электродвигателя привода
при различных режимах
работы

1. Режимы
работы
электроприводов
и
их
двигателя
для
характеристики.
2. Расчет
требуемой
мощности
продолжительного режима.
3. Расчет
требуемой
электропривода
для
мощности
двигателя
кратковременного
и
повторно-кратковременного режимов.
4. Расчет требуемой мощности двигателя при
перемежающихся режимах и в регулируемых
электроприводах.

3.

6.1 Режимы работы электроприводов и их
характеристики.
По ГОСТу режимы э.п. делятся на восемь групп и
зависят
от
характера
изменения
нагрузки
определяемой по нагрузочной диаграмме.
М С f (t )
PC f (t )
I f (t )
В отношении характера изменения статического
момента производственные механизмы могут быть
разделены на следующие группы:

4.

Первая группа. Механизмы, у которых статический
момент остается постоянным, не зависящим от
скорости. К этим механизмам относятся шахтный
подъемник с уравновешенным канатом, прокатный
стан, механизмы подъема мостового крана, лифт,
механизмы, основная работа которых связана с
преодолением сил трения.
M C const

5.

Вторая группа. Механизмы, статический момент
которых зависит от угловой скорости, например
центробежный вентилятор, центрифуга, дымосос,
центробежный насос и т. п.:
M C M 0 k 2
К этой же группе могут быть отнесены тяговые
транспортные
механизмы,
главные
приводы
металлорежущих станков и т. п., для которых
характерным
является
постоянство
мощности
нагрузки, т. е.
M const

6.

Третья группа. Механизмы, у которых статический
момент зависит от пути. Сюда относятся устройства с
кривошипными передачами, где нагрузки изменяются в
зависимости от угла поворота кривошипа φ,—это
ножницы для разрезания металла, прессы, поршневые
компрессоры,
шахтные
подъемники
с
неуравновешенным канатом и т. п. Для этой группы
механизмов справедливо при указании области
(задания функции) уравнение
M C M 0 M A sin
здесь М0, МА — соответственно момент холостого хода
механизма и максимальный момент.

7.

Четвертая группа. В эту группу входят механизмы,
у которых статический момент зависит от скорости и
пути. Здесь примером может служить гребной винт
судовой установки.
Пятая группа. Сюда можно отнести механизмы, у
которых
статический
момент
характеризуется
случайным изменением во времени. Это, например,
камнедробилки, шаровые мельницы в цементной
промышленности и т. п.

8.

Различные условия работы производственных
механизмов обусловливают различные режимы работы
электроприводов, которые классифицируются на
восемь групп с условными обозначениями от S1 до S8,
что позволяет более точно рассчитывать мощность
двигателя.
1. Продолжительным номинальным режимом
работы (S1) электрической машины называется
режим работы ее при неизменной нагрузке,
продолжающийся столько времени, что превышения
температуры всех частей ее достигают установившихся
значений.

9.

S1 – продолжительный режим работы:
t р 5 Т Н

10.

2. Кратковременным номинальным режимом
работы (S2) называется режим, при котором периоды
неизменной номинальной нагрузки чередуются с
периодами отключения машины; при этом периоды
нагрузки не настолько длительны, чтобы превышения
температуры
машины
могли
достигнуть
установившихся значений, а периоды остановки
настолько длительны, что все части ее охлаждаются до
температуры окружающей среды. В этом режиме
рекомендуются продолжительности рабочего периода:
10, 30, 60 и 90 мин.

11.

S2 – кратковременный режим работы:
t р 5 Т Н
t0 5 Т 0

12.

3. Повторно-кратковременным номинальным
режимом работы (S3) называется режим, при
котором кратковременные периоды неизменной
номинальной нагрузки (рабочие периоды) чередуются
с периодами отключения машины (паузами), причем
как рабочие периоды, так и паузы не настолько
длительны, чтобы превышения температуры могли
достигнуть установившихся значений.
В этом режиме работы продолжительность цикла не
превышает 10 мин, и режим характеризуется
относительной продолжительностью включения, %,
ПВ = 15, 25, 40 и 60 %, которая определяется по
формуле

13.

tP
tP
ПВ
100
100
t P t0
tЦ
где tP — время работы; t0 — время паузы; tЦ — время
цикла.
Пусковые потери в этом режиме практически не
оказывают влияния на превышение температуры
частей машины.

14.

S3 – повторно-кратковременный режим работы:
t р 5 Т Н , t0 5 Т 0

15.

4.
Повторно-кратковременным
номинальным
режимом работы с частыми пусками (S4)
называется режим, при котором периоды пуска и
кратковременной неизменной номинальной нагрузки
чередуются с периодами отключения машины, причем
как рабочие периоды, так и паузы не настолько
длительны, чтобы превышения температуры частей
машины могли достигнуть установившихся значений.
В этом режиме пусковые потери оказывают
существенное влияние на превышение температуры
частей машины. Данный режим характеризуется
числом пусков в час.

16.

S4 – повторно-кратковременный номинальный режим
работы с частыми пусками:

17.

5. Повторно-кратковременным номинальным
режимом работы с частыми пусками и
электрическим торможением (S5) называется
режим, при котором периоды пуска, кратковременной
неизменной номинальной нагрузки и электрического
торможения чередуются с периодами отключения
машины, причем как рабочие периоды, так и паузы не
настолько длительны, чтобы превышения температуры
частей машины могли достигнуть установившихся
значений. В этом режиме потери пусковые и при
электрическом
торможении
оказывают
существенное влияние на превышение температуры
частей машины.

18.

S5 – повторно-кратковременный номинальный режим
работы с частыми пусками и электрическим
торможением:

19.

6.
Перемежающимся номинальным режимом
работы (S6) называется режим, при котором
кратковременные периоды неизменной номинальной
нагрузки чередуются с периодами холостого хода, во
время которых двигатель не отключается, причем как
рабочие периоды, так и периоды холостого хода не
настолько длительны, чтобы превышения температуры
частей машины могли достигнуть установившихся
значений. Продолжительность одного цикла не должна
превышать 10 мин.

20.

S6 – перемежающийся номинальный режим работы:

21.

7.
Перемежающимся номинальным режимом
работы с частыми реверсами (S7) называется режим,
при котором периоды реверса чередуются с периодами
неизменной номинальной нагрузки, причем периоды
последней не настолько длительны, чтобы превышения
температуры частей машины могли достигнуть
установившихся значений. В этом режиме потери при
реверсировании оказывают существенное влияние на
превышение температуры частей машины, которая
работает без остановки, находясь постоянно под
напряжением. Данный режим характеризуется числом
реверсов в час (30, 60, 120 и 240).

22.

S7 – перемежающийся номинальный режим работы с
частыми реверсами:

23.

8. Перемежающимся номинальным режимом
работы с двумя или более угловыми скоростями (S8)
называется режим, при котором периоды с одной
нагрузкой на одной угловой скорости чередуются с
периодами работы на другой -угловой скорости при
соответствующей, этой угловой скорости нагрузке.
Периоды нагрузки на каждой из угловых скоростей не
настолько длительны, чтобы превышения температуры
частей машины могли достигнуть установившихся
значений.

24.

S8 – перемежающийся номинальный режим работы с
двумя или более угловыми скоростями:

25.

6.2 Расчет требуемой мощности двигателя для
продолжительного режима.
По режиму работы двигатели выпускаются трех
серий – продолжительного, кратковременного и
повторно-кратковременного. В зависимости от того,
из какой серии предполагается выбрать двигатель,
производится преобразование реальной нагрузочной
диаграммы к соответствующей стандартной, для
работы при которой спроектирован и предназначен
двигатель. Конечно, двигатель нужно выбирать той
серии, которая больше соответствует реальному
режиму работы привода.

26. 27. Выбор ЭД для режима S1

Для выбора мощности при номинальной нагрузке
используют два метода:
1. средних потерь;
2. эквивалентных величин.

28.

Метод средних потерь
Имеет место критерий:
ΔРН≥ΔРСР.
Определяются потери на
каждом
участке
в
соответствии с КПД.
Выбирается двигатель для
которого:
PН РСР
Р1 t1 Р2 t2 Р3 t3 Р4 t4
t1 t2 t3 t4

29.

По РН, ηН и νН – данного выбранного двигателя.
Определяем потери:
1 Н
PН PН
Н
Находим потери от каждой нагрузки:
1 1
P1 P1
1
Где η1 – определяется двумя путями:
1. по справочным данным;
1
2. из расчета:
i
1 Н
1
Н
кН кН
1

30.

Для АД α=0,5…0,7
По η1 определяем Р1. По Р1 определяем ΔР1. И так по
каждому участку. Затем определяем средние потери:
РСР
Р1 t1 Р2 t2 Р3 t3 Р4 t4
t1 t2 t3 t4
Сравниваем:
PН PСР
Выбранный двигатель проверяем по условиям пуска:
М П 1 u 1,25..1,3 М СО
2

31.

32.

Метод эквивалентных величин
n
IН IЭ
2
I1
t1 t 2
t1 t 2 t3
2
I2
2
I3
t3
2
I
i ti
i 1
;
n
ti
i 1
M I;
n
MН MЭ
2
M1
2
t1 M 2
2
t2 M 3
t1 t 2 t3
t3
2
M
i ti
i 1
n
ti
i 1
.

33.

const
P M
n
PН PЭ
2
P1
2
t1 P2
2
t 2 P3
t1 t 2 t3
t3
Pi
2
i 1
n
ti
ti
i 1

34.

н
PЭi Pi
i
2
н
Pi ti
i
i 1
PН PЭ
n
ti
n
i 1

35.

6.3 Расчет требуемой мощности двигателя
электропривода для кратковременного и повторнократковременного режимов.
Паспортные данные
Pкр ..кВт
9, 12, 15,
t кр
30, 60, 90
1. Определяем на нагрузочной диаграмме РЭ
2. Выбираем tкр
tp
Pкр PЭ
3. Пересчитываем
t
кр
4. Проверяем по условиям пуска
5. Проверяем по условиям Mmax

36.

Выбор ЭД для режима S2
t p 4 TН
t0 4 T0
1).PН PЭКВ
2).PН PЭКВ

37.

Коэффициент термической перегрузки:
уст S 2
Kt
уст S1
1
1 e
tp
TН
Коэффициент механической перегрузки:
K М Kt 1
Мощность выбираемого двигателя:
Рэкв
PН
КМ

38.

Алгоритм решения:
1. Определяем Pэкв и tР
2. Предварительно выбираем двигатель Рн<Рэкв
3. Определяем
С С m
ТН
А
0
PН
ДОП
4. Определяем Кt
5. Определяем КМ
6. Определяем P Рэкв
Н
7. Проверка по Мmax К М
8. Проверка по условию пуска

39.

40.

Выбор ЭД для режима S3

41.

уст S1 1 e
Kt
уст S 3
tp
TН
1 e
ε` с условием охлаждения
Kt
1 e
1 e
tp
TН
tp
TН
t0
T0
tp
TН
tp
t p t0

42.

43.

Алгоритм решения:
1. Определяем по графику Pэкв за время работы
2. Рн<Рэкв
3. Определяем ТН и Т0
4. Определяем ε`
5. Определяем Кt
6. Определяем КМ
Рэкв
PН
КМ
8. Проверка по Мmax
7. Определяем
М КР 1 U 1,2M МАКС
2
9. Проверка по условию пуска
М П 1 U 1,25..1,3 M CO
2

44.

станд 0, 4
tp
tц
W0 , 4 W x
0,4 tц Pпост Pпер0 , 4
0,4
х
P 2x
Pпост Pпер0 , 4 2 x tц
P0, 4
1
Pпост
Pпер
P x P0, 4
P 2x
P02, 4
0,4 1 х
х

45.

1. Определяем по нагрузочной диаграмме εдейств
действ t p tц
2. Определяем Рэкв за время работы
3. Пересчитываем мощность на стандартное ПВ=40%
P0, 4
действ
Pэкв
0,4 1 действ
4. Проверяем по Мпуск
М пуск (1 u ) 2 1,2 М Со
5. Проверяем по Ммакс
М кр (1 u ) 2 1,2 М макс

46.

6. Число включений в час
z гр
z гр zдоп
1
3600
tц
PН P PН 1 0
0,93(WП WТ )
Для режимов S5 и S6 рекомендуется выбирать
двигатель режима S3, а в нагрузочной диаграмме учесть
мощность тормозных и пусковых потерь

47.

6.4 Расчет требуемой мощности двигателя при
перемежающихся режимах и в регулируемых
электроприводах.
Определяется Мср
n
M ср
M 1 t1 M 2 t 2 ...
t1 t 2 ...
M i ti
i 1
n
ti
i 1

48.

1. Если Мср/Ммакс>1,4 – нагрузка на валу
средне
переменная. Выбор мощности по методике режима
S1.
2. Если 1,4<Мср/Ммакс<2 – нагрузка на валу ярко
выраженная переменная.
3. Если Мср/Ммакс>2 – нагрузка на валу резко
переменная.
Для второго и третьего случая применяют маховик.
По виду нагрузочной диаграммы (по характеру
момента сопротивления) различают: