Номинальная частота вращения — частота вращения, соответствующая работе машины при номинальных напряжении, мощности и частоте тока и номинальных условиях применения.
Методические материалы по курсу "ЭМС" Семинар 6. Требования технического задания Введение Создавая новую электромеханическую систему, разработчик должен знать, каким требованиям должна удовлетворять эта система. Большинство из этих требований должно иметь не качественный характер, а выражаться в числовом виде. Все эти требования указываются в техническом задании. Часть требований стандартизируются, и их не нужно подробно раскрывать в техническом задании. Достаточно дать ссылку на ГОСТ. В комплекте документов по договору на создание электромеханических систем, техническое задание – это приложение № 1 к тексту договора. Другими приложениями являются календарный план и протокол согласования цены. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся требования. Большинство из них относятся к техническим требованиям. Поскольку основным элементом является электромеханический преобразователь, большинство требований относятся к нему. 1. Требования к показателям входной и выходной энергии Техническое задание может быть более полным или менее полным. Некоторые пункты в конкретном ТЗ могут отсутствовать. Но всегда в наличии должны быть требования, в которых указываются численные значения показателей входной и выходной энергии электромеханической системы. Перечислим типовые показатели, отражаемые в ТЗ. 1.1. Генератор 1.1.1. Требование по мощности Определяется составом потребителей, для которых генератор должен обеспечивать электропитание. а) Номинальная мощность
|
|
|
Номинальная мощность — мощность, для работы с которой в номинальном режиме машина предназначена заводом-изготовителем.
Номинальным режимом работы называется режим, для работы в котором электрическая машина предназначена заводом-изготовителем.
Режим работы электрической машины — установленный порядок чередования и продолжительности нагрузки, холостого хода, торможения, пуска и реверса машины во время ее работы.
Номинальной мощностью является: для генераторов переменного тока — полная электрическая мощность на выводах при номинальном коэффициенте мощности, В-А; для генераторов постоянного тока — электрическая мощность на выводах машины, Вт.
б) Максимальная мощность, которую генератор должен обеспечить кратковременно (в течение заданного времени).
1.1.2. Требование к параметрам и качеству электрической энергии
а) Номинальное напряжение.
Номинальное напряжение — напряжение, на которое машина рассчитана заводом-изготовителем для работы в номинальном режиме с номинальной мощностью.
Номинальным напряжением трехфазных машин называют линейное напряжение.
|
|
|
б) Ограничение по напряжению холостого хода (не более).
в) Частота напряжения (при переменном напряжении).
г) Точность поддержания номинального напряжения при изменении возмущающих воздействий (точность работы регулятора) (в процентах).
д) Точность поддержания частоты напряжения, например, при изменении нагрузки (в процентах).
е) Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (в процентах)
ж) Коэффициент небаланса линейных напряжений при несимметричной нагрузке фаз (в процентах).
1.1.3. Требования по входной (механической энергии)
Примеры:
а) Номинальная частота вращения
б) Максимальная частота вращения
в) Диапазон частот вращения, при которых генератор должен длительно обеспечить электроэнергией потребителей мощностью от 0 до номинального значения номинальным напряжением.
г) Частота вращения, начиная с которой генератор должен вырабатывать минимальную мощность при номинальном напряжении (точка начала отдачи мощности) (не более).
д) Частота вращения, начиная с которой генератор должен вырабатывать заданную частичную мощность при номинальном напряжении (не более).
1.1.4. Требования по эффективности преобразования
|
|
|
Примеры:
а) Ограничения по минимальному значению номинального КПД: «КПД, не менее»
б) Ограничение по потребляемой мощности (не более).
1.2. Электродвигатель
1.2.1. Требования по выходной (механической) энергии
а) Номинальная частота вращения или ее диапазон
Номинальная частота вращения — частота вращения, соответствующая работе машины при номинальных напряжении, мощности и частоте тока и номинальных условиях применения.
б) Номинальный момент или номинальная мощность.
в) Максимальная мощность (возможная перегрузка по мощности); время, в течение которого действует перегрузка.
г) Максимальный момент (возможная перегрузка по моменту); время, в течение которого действует перегрузка.
д) Направление вращения (например, произвольное; по часовой стрелке).
Длительно. Для АД (ГОСТ 51689-2000) величина "сервис-фактор" (например, 1,1 или 1,15, означающая, что АД должен обеспечить длительно мощность 1,1*Рном или 1,15*Рном при номинальном напряжении и частоте и при этом температура двигателя будет не более, чем на 10% больше допустимой [6].
1.2.2. Требования по входной (электрической) энергии
а) Напряжение питания: номинальное значение и возможные отклонения (определяется имеющейся сетью и гостированными отклонениями);
|
|
|
б) Частота сети (при переменном напряжении).
1.2.3. Требования по эффективности преобразования
- КПД, не менее или ограничения по потребляемой мощности.
- cos φ, не менее.
Итак, разработчик знает, какой энергией он располагает на входе, и что должен получить на выходе. При проектировании электромеханических преобразователей разработчик стремится создать машины с минимальным весом и размерами. Как этого достичь, вам будут говорить на самых разных курсах, включая и меня. Если кратко – этого можно достичь за счет повышения электромагнитных нагрузок – плотности тока и магнитной индукции. И то и другое приводит к увеличению потерь мощности, которые выделяются в виде тепла и нагревают машину. Именно нагрев машины является основным ограничением при проектировании.
Эти ограничения и должны быть заданы в виде требований и условий работы разрабатываемой ЭМС.
О чем здесь может идти речь?
- о допустимой температуре машины;
- о влиянии выделяющегося тепла на нагрев машины;
- об имеющихся возможностях отвода тепла;
- о температуре окружающей среды.
Как скорость каравана определяет самый слабый верблюд, так и допустимую температуру машины определяет самое слабое ее звено – изоляция.
2. Требования к изоляции
В изоляции предъявляются требования, связанные с ее электрической прочностью и теплостойкостью.
Электрическая прочность задается сопротивлением изоляции, например:
1) Сопротивление изоляции электроцепей должно быть не менее 20 МОм в нормальных климатических условиях.
Теплостойкость изоляции задается максимальной температурой, которая допускается для надежной работы изоляции. Все выпускаемые типы изоляций согласно ГОСТ 8865 – 93 разбиты на группы, называемые классами нагревостойкости. И соответствующий пункт в техническом задании обычно звучит так:
2) Класс нагревостойкости изоляции – такой-то.
Основные классы нагревостойкости
класс Y – не более 90˚С (волокнистые материалы из целлюлозы, хлопка, натурального шёлка) - не более 90˚С
класс А (хлопчатобумажные ткани, пряжа, шелк, бумага и другие подобные органические материалы, пропитанные маслом, а также состав, называемый эмалью и применяемый при изготовлении эмалированной проволоки) – не более 105˚С;
класс Е – не более 120˚С (синтетические органические материалы – плёнки, смолы и др. – или простые сочетания этих материалов);
класс В (слюда, асбест, стекловолокно, связующие органические) – не более 130˚С;
класс F (компоненты те же, что и для класса B, связующие синтетические) – не более 155˚С;
класс Н (компоненты те же, что и для класса B, связующие кремнийорганические) – не более 180˚С;
класс С (слюда, керамика, кварц, связующие неорганические) – более 180˚С и ограничивается физическими, химическими или электрическими свойствами материала.
Класс 200
Класс 220
Может быть задано просто значение температуры обмоток, например:
2) Температура обмоток не более - 120˚С
3. Задание режима работы
Важный фактор – насколько длительно выделяющееся тепло нагревает машину. От этого зависит ее температура. И от этого зависит накладываемые ограничения на электромагнитные нагрузки.
Длительность нагрева машины определяют режимы работы, которые тоже стандартизируются.
Действующим ГОСТ предусматриваются 8 номинальных режимов, которые в соответствии с международной классификацией имеют условные обозначения S1÷S8 [33].
Мы остановимся на трех основных:
S1 – продолжительный (длительный) режим работы (машина достигает установившейся температуры).
S2 - кратковременный режим (при работе температура не успевает достичь установившегося значения, а в отключенном состоянии успевает остыть до температуры окружающей среды).
S3 - повторно-кратковременный режим (при работе температура не успевает достичь установившегося значения, а в отключенном состоянии не успевает остыть до температуры окружающей среды). Характеризуется параметром продолжительность включения
ПВ=tвкл/tц*100%
4. Требование по способу охлаждения
4.1 Может быть названо: например, "охлаждение электродвигателя в процессе работы за счет свободной конвекции" или «охлаждение жидкостное, тосолом»
4.2 Может быть задано в виде обозначения способа охлаждения.
Обозначение способов охлаждения устанавливает по ГОСТ 20459-87
Состоит:
- из двух букв IC (International Cooling);
- характеристики хладагента [7]:
воздух — А, водород — Н, азот — N, двуокись углерода — С, фреон — F, вода — W, масло — U, керосин — Кr.
Если в качестве хладагента используются другие жидкости или газы, то в обозначении приводится их полное наименование.
Если хладагентом является воздух, то допускается опускать букву;
- цифровой части (характеристических цифр).
Первая цифра характеризует устройство цепи для циркуляции хладагента (ГОСТ) (см. Приложение 1, табл.1)
Вторая цифра характеризует способ подвода энергии для циркуляции хладагента (ГОСТ) (см. Приложение 1, табл.2).
Если машина имеет две или более цепи охлаждения, то в обозначении следует указывать характеристики всех цепей охлаждения (ГОСТ)
Примеры способов охлаждения приведены в Приложении 1, табл.3.
В частности, в АД применяются следующие способы охлаждения:
а) IC01 – двигатели с самовентиляцией, вентилятор расположен на валу двигателя (защищенная машина, степени защиты IP20, IP22, IP23);
б) IC05 – двигатели, обдуваемые вентилятором, приводимым во вращение независимым приводом (степени защиты IP20, IP22, IP23);
в) IC0041 - двигатели с естественным охлаждением без наружного вентилятора (закрытая машина степени защиты IP43, IP44, IP45);
г) IC0141 – двигатели, обдуваемые наружным вентилятором, расположенным на валу двигателя (закрытая машина с ребристой или гладкой станиной, степени защиты IP43, IP44, IP54);
д) IC0541 – двигатели, обдуваемые вентилятором, приводимым во вращение независимым приводом (степени защиты IP43, IP44, IP54).
4.3. В случае использования охлаждающей жидкости, задается максимальная температура охлаждающей жидкости, например, до +70°С.
5. Требования по уровню шума, создаваемого машиной [4].
5.1. Причины шума [8]:
Механические:
- неточность балансировки ротора;
- периодические колебания щеток вследствие неровной поверхности коллектора;
- трение щеток о коллектор;
- трение в подшипниках (особенно в шарикоподшипниках).
Электромагнитные:
- периодические деформации участков магнитопровода, возникающие в результате изменения магнитной проводимости воздушного зазора при вращении зубчатого якоря или вследствие периодического перемагничивания магнитной системы.
- вследствие неуравновешенного притяжения ротора, вызванного небольшим эксцентриситетом.
Аэродинамические:
- вихреобразования потока воздуха, охлаждающего машину.
5.2. Задание требования
За нормируемый уровень шума по ГОСТ 11929-87 и ГОСТ 16372-84 принимается средний уровень звука на расстоянии 1 м от контура машины.
В каких единицах измеряют уровень шума? Уровень шума измеряют в децибелах.
Децибел – это безразмерная единица для измерения отношения некоторых величин.
Величина в децибелах = 10lg(X1/X0) – 10 десятичных логарифмов отношения измеряемого сигнала к базовому значению сигнала.
Уровень шума в децибелах соответствует 10 десятичным логарифмам отношения данной величины звука (интенсивности, давления и скорости звуковых колебаний) к порогу слышимости.
Интенсивность звуковой волны – давление дины на 1 кв.см.
Условно можно считать машины бесшумными, если акустический уровень шума Г < 35 дб, и малошумными, если 35<Г<55 дб. У нормальных электрических микромашин обычно 60<Г<80 дб [8].
Итак, требование по шуму может быть выражено:
1) Словами, например:
Электропривод не должен создавать акустический шум в диапазоне частот (30-8000 Гц), превышающий уровень звукового давления 90 дБ (относительно 2*10-5 Па) (Требования по эргономике и технической эстетике).
2) В виде класса по ГОСТ 16372 – 93, например:
Уровень шума двигателя - класс 2.
Поясню:
В зависимости от требований к уровню шума электрические машины по ГОСТ 16372 - 93 разделяются на четыре класса:
1 - Электрические машины без предъявления требований к уровню шума;
2 - ЭМ с малошумными подшипниками и вентиляторами;
3 - ЭМ с пониженным использованием активных материалов, закрытые, с подшипниками скольжения;
4 - ЭМ со специальными звукоизолирующими кожухами.
Каждому классу и степени защиты соответствует определенный уровень звука. Зависит от мощности и от номинальной частоты вращения.
Пример для класса 1 для электрических машин различных мощностей со степенью защиты IP44.
| Мощность, | L dlA, | дБ (по шкале | А), для номинальных частот вращения, об/мин | |||
| кВт | 600-900 | 900-1320 | 1320-1900 | 1900-2360 | 2360-3150 | 3150-3750 |
| 0,25-1,1 | 67 | 70 | 71 | 74 | 75 | 79 |
| 1,1-2,2 | 69 | 70 | 73 | 78 | 80 | 82 |
| 2,2-5,5 | 72 | 74 | 77 | 82 | 83 | 85 |
| 5,5-11 | 75 | 78 | 81 | 86 | 87 | 90 |
| 11-22 | 78 | 82 | 85 | 87 | 91 | 93 |
| 22-37 | 80 | 84 | 86 | 89 | 92 | 95 |
| 37-55 | 81 | 86 | 88 | 92 | 94 | 97 |
| 55-110 | 84 | 89 | 92 | 93 | 96 | 98 |
| 110-220 | 87 | 91 | 94 | 96 | 98 | 100 |
| 220-400 | 88 | 92 | 96 | 98 | 99 | 102 |
| 400-630 | 89 | 93 | 97 | 99 | 100 | 103 |
| 630-1000 | 91 | 95 | 98 | 100 | 101 | 104 |
Предельно допустимый шумовой фон - 40 децибел днем, и 30 ночью. Уровень шума на производстве допускается до 80 децибел, в жилище - 45-55 децибел, а в офисе - 45 децибел. Уровень шума различных технических устройств не должен превышать 35 децибел.Для сравнения можно добавить, что шепот или шелест листвы оценивается в 10 децибел, нормального разговора - 60 децибел, уровень шума от уличного движения составляет 70-85 децибел, вувузела – 124 дБ, грохот реактивного двигателя 140-150. При длительном шуме в 90 децибел у человека появляются первые признаки нарушения органов слуха, 120 децибел вызывают шум в ушах. При звуках в 160 децибел лопается барабанная перепонка.
6. Требования по уровню вибраций, создаваемых машиной [4].
Параметром, характеризующим вибрацию, является вибрационное смещение [мкм] и виброскорость [мм/сек].
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 642; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!