ВИБІР ПОТУЖНОСТІ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

Загальні відомості

Кожен електропривод повинен забезпечувати на робочому органі приводиться в рух механізму деякі запропоновані або формуються в процесі роботи значення швидкості і моменту (сили), а в деяких випадках здійснювати переміщення робочого органу на необхідну величину або по заданій траєкторії або створювати потрібне напружений стан за рахунок застосування певної сили. Вихідними даними для правильного розрахунку потужності і вибору типу електроприводу є технологічні та конструктивні вимоги, які виникають у зв'язку з ефективним використанням виробничих механізмів, а саме забезпечення високої продуктивності, надійності і точності їх роботи. Так як одним з головних елементів електроприводу є електродвигун, необхідно розглянути питання розрахунку потужності електродвигунів, що працюють в різних режимах. Вибір електродвигунів являє собою важливу і складну задачу, і від того наскільки правильно вона буде вирішена, залежать техніко-економічні показники електроприводу [2, 15].

Основною вимогою при виборі електродвигуна є відповідність його потужності умовам технічного процесу виконавчого механізму (робочої машини). Застосування двигуна недостатньої потужності може привести:

  • • до підвищеного нагрівання двигуна, прискореного старіння ізоляції обмоток і скорочення терміну служби (наприклад, перевищення температури на десять градусів тягне за собою зменшення терміну служби з 15 до 8 років);
  • • порушення заданого циклу роботи, зниження продуктивності, передчасного виходу двигуна з ладу (економічні втрати).

Неприпустимим є використання двигунів завищеною потужності, так як при цьому

  • • підвищується початкова вартість електроприводу;
  • • знижується ККД і збільшуються втрати енергії;
  • • для асинхронного двигуна знижується коефіцієнт потужності.

Навантажувальні діаграми механізму і двигуна

Основою для розрахунку потужності і вибору електродвигуна є здатність навантаження діаграма і діаграма швидкості (тахограмма) виконавчого органу робочої машини (механізму).

Навантажувальної діаграмою виконавчого органу робочої машини називається залежність приведеного до валу двигуна статичного моменту навантаження від часу. Ця діаграма розраховується на підставі технологічних даних, що характеризують роботу робочих машин.

Діаграмою швидкості або тахограммой називається залежність швидкості руху виконавчого органу від часуабо. Після операції приведення ці залежності зображаються у вигляді графіка. За тахограми з урахуванням способу регулювання швидкості в електроприводі (вгору або вниз від основної) вибирають номінальну швидкість двигуна, а по навантажувальної діаграміз урахуванням допустимого навантаження при обраному способі регулювання орієнтовно оцінюють номінальний момент двигуна.

Очевидно, що навантажувальні діаграми і тахограмма можуть мати цілком певний вид лише в найпростіших і тому не дуже цікаві випадки. Так, для постійно працюючого вентилятора вони показані на рис. 9.1, а, для преса, що працює в автоматичному режимі і виробляє однакові деталі, - на рис. 9.1, б , для поздовжньо-стругального верстата, який займається обробкою одну деталь, - на рис. 9.1, в. Різниця між навантажувальної діаграмою двигуна M (t) і механізму обумовлено динамічним моментом

При виборі електродвигуна навантажувальні діаграми механізму можуть представляти будь-який вид, проте завжди можна виділити цикл, т. Е. Проміжок часу, через який діаграма повторюється. Якщо характер роботи механізму такий, що режими відтворюються погано (ліфт, підйомний кран і т. П.) В якості першого наближення можна скористатися деякою усередненої навантажувальної діаграмою (рис. 9.2), параметри якої ( ) оцінені по граничним ситуацій: ліфт рідко піднімає одиночних пасажирів і ліфт з максимальним завантаженням практично безперервно працює на підйом (початок робочого дня в установі) або на спуск (копиць робочого дня) або навантажувальної діаграмою для найбільш ймовірного або найбільш важкого циклу. Слід підкреслити, що для обґрунтованого вибору електродвигуна необхідна навантажувальна діаграма механізму повинна бути відома.

Навантажувальні діаграми і тахограми вентилятора (а), преса (б), поздовжньо-стругального верстата (в)

Мал. 9.1. Навантажувальні діаграми і тахограми вентилятора (а), преса (б), поздовжньо-стругального верстата (в)

Вибір електродвигуна зазвичай проводиться в такій послідовності:

  • 1. Розрахунок потужності і попередній вибір двигуна.
  • 2. Перевірка обраного двигуна за умовами пуску і перевантаження.
  • 3. Перевірка обраного двигуна по нагріванню.

Якщо попередньо обраний в пункті 1 двигун задовольняє умовам перевірки по пунктам 2 і 3, то на цьому вибір двигуна закінчується. Якщо ж попередньо обраний двигун не задовольняє умовам пункту 2 або пункту 3, то вибирається інший двигун (як правило, більшої потужності), і перевірка триває.

Перевірка двигуна по нагріванню виконується не тільки при виборі знову проектованого ЕП, а й для працюючих двигунів для визначення їх завантаження і теплового режиму. На рис. 9.3 наведені тахограмма і навантажувальні діаграми механізму і двигуна.

Спрощені навантажувальні діаграми ліфта з врівноваженою кабіною

Мал. 9.2. Спрощені навантажувальні діаграми ліфта з врівноваженою кабіною

З діаграм рис. 9.3 а, б видно, що виконавчий механізм створює при своїй роботі момент навантаження , а його рух складається з ділянок розгону ( l v - час розгону), рух зі сталою швидкістю ( - час роботи з усталеною швидкістю), гальмування ( - час гальмування) і паузи ( - час паузи). Повний час циклу становить:

Порядок розрахунку потужності, попереднього вибору і перевірки цього двигуна розглянемо на прикладі цих діаграм.

1. Орієнтовно визначається номінальний момент двигуна

де - еквівалентний момент навантаження; - коефіцієнт запасу, що враховує динамічні режими роботи електродвигуна, коли він працюєте підвищеними моментами.

У нашому випадку . Якщо ж момент навантаження змінюється в часі і навантажувальна діаграма має кілька ділянок, то , визначається за наступним виразом:

(9.1)

де - момент статичного навантаження / -го ділянки; - тривалість / -го ділянки.

Тахограми і навантажувальні діаграми механізму і двигуна

Мал. 9.3. Тахограми і навантажувальні діаграми механізму і двигуна

2. Визначається номінальна швидкість двигуна.

У нашому випадку

Якщо під час роботи виконавчого органу його швидкість регулюється, то номінальна швидкість визначається способом регулювання.

3. Визначається номінальна розрахункова потужність двигуна

  • 4. З каталогу вибирається двигун найближчої більшої потужності і швидкості, що має конструктивне виконання, що відповідає умовам роботи даної робочої машини.
  • 5. Потім здійснюється перевірка обраного двигуна по перевантажувальної здатності. Для цього необхідно порівняти з навантажувальної діаграми з двигуна. Побудуємо залежність моменту двигуна від часу за допомогою рівняння руху

(9.2)

Графік динамічного моменту наведено на рис. 9.3, в. Динамічний момент визначається наведеними моментом інерції і заданим прискоренням на ділянці розгону і уповільненням на ділянці гальмування діаграми . Залежність приведена на рис. 9.3, р

Для перевірки обраного електродвигуна по перевантажувальної здатності зіставляється максимально допустимий момент двигуна з максимальним моментом, взятим зі знайденої залежності

У нашому випадку

(9.3)

Якщо співвідношення (9.3) виконується, то двигун забезпечить прискорення на ділянці розгону, якщо немає, то необхідно вибирати інший двигун.

Для ДПТ звичайного виконання

Для АТ з фазним ротором цей момент може бути прийнятий рівним

6. При виборі АТ з КЗ ротором двигун повинен бути перевірений також за умовами пуску. Для цього порівнюється його момент з моментом навантаження при пуску, т. Е.

Для нашого випадку . Якщо обраний двигун задовольняє пунктам 5 і 6, то далі здійснюється його перевірка по нагріванню.

Для оцінки відповідності теплового режиму потрібно отримати уявлення про тепловий моделі двигуна.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >