Выбор ЭД по мощности для режима S1. Определение понятия электропривод

Определение понятия электропривод. Структурная схема электропривода ЭП. Классификация ЭП Электроприводом (ЭП) называется электромеханическая си­стема, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств и предназначенная для приведения в движение рабочих органов машин и управления этим движением (по ГОСТ 16593-79). Электроприводы подразделяются на групповые, индивиду­альные и взаимосвязанные. В групповом приводе один электродвигатель приводит в дви­жение с помощью разветвленной передачи группу механизмов или рабочих органов одного механизма. Кинематическая схема такого привода громоздкая, а сам привод неэкономичен, поэто­му находит ограниченное применение. В индивидуальном приводе электродвигатель приводит в дви­жение только один рабочий орган. Кинематическая схема меха­низма с таким приводом существенно упрощается, повышается экономичность и снижается металлоемкость механизма. Элек­тродвигатель может встраиваться непосредственно в механизм. Взаимосвязанный привод обеспечивает работу одного меха­низма с помощью нескольких электродвигателей. Структурная схема электропривода приведена на рис.1. Основной элемент электропривода — электродвигатель (ЭД), который преобразует электрическую энергию в механическую. Для получения электроэнергии требуемых параметров между двигателем и источником энергии включают силовой преобра­зователь. Управление преобразователем осуществляется от блока управ­ления, на вход которого поступают задающий сигнал Uз и сиг­налы Uос обратной связи (ОС), содержащие информацию о ха­рактере движения исполнительных органов, работе отдельных узлов, аварийных режимах. Преобразователь вместе с блоком управления образуют систему управления. Жирными стрелками на рис.1 показаны силовые каналы передачи электрической и механической энергии, а тонкими - каналы передачи сигналов управления.

Классификация ЭП.

Существует большое разнообразие эл.приводов. Их классификация обычно производится по виду движения и степени управляемости эл.привода, роду электрического и механического передаточных устройств, способу передачи механической энергии исполнительным органами ряду дру­гих признаков.

По виду движенияразличаются электроприводы враща­тельного и поступательного однонаправленного и реверсив­ного движения, а также электроприводы возвратно-посту­пательного движения. Эти движения могут иметь как не­прерывный, так и дискретный характер.

По принципам регулирования скорости и положенияэлектропривод может быть:

ü нерегулируемый (исполнительный орган приводится в движение с одной постоянной скоростью);

ü регулируемый (путем воздействия на электропривод скорость движения исполнительного органа изменяется в соответствии с требованиями технологического процесса);

ü следящий (с помощью электропривода воспроизводится перемещение исполнительного органа в соответствии с про­извольно изменяющимся задающим сигналом);

ü программно-управляемый (электропривод обеспечивает перемещение исполнительного органа в соответствии с за­данной программой);

ü адаптивный (электропривод автоматически обеспечива­ет оптимальный режим движения исполнительного органа при изменении условий его работы);

ü позиционный (электропривод обеспечивает регулирова­ние положения исполнительного органа рабочей ма­шины).

По роду механического передаточного устройства раз­личаютредукторный электропривод, содержащий один из видов механического передаточного устройства, и безредукторный, в котором электродвигатель непосредственно соединен с исполнительным органом.

По роду электрического преобразовательного устройст­варазличают:

ü вентильный электропривод, преобразовательным устрой­ством которого является вентильный преобразователь энер­гии. Разновидностями вентильного электропривода явля­ются ионный и полупроводниковый электроприводы. Полу­проводниковый электропривод, в свою очередь, делится на тиристорный и транзисторный электроприводы, преобразо­вательным устройством в которых является соответственно тиристорный или транзисторный преобразователь электро­энергии;

ü система управляемый выпрямитель - двигатель (УВ - Д) — вентильный электропривод постоянного тока, преобазовательным устройством которого является регулируемый выпрямитель;

ü система преобразователь частоты - двигатель (ПЧ - Д) — вентильный электропривод переменного тока, преобразовательным устройством которого является регулируе­мой преобразователь частоты;

ü система генератор - двигатель (Г - Д) и магнитный усилитель - двигатель (МУ - Д) -регулируемый электропривод, преобразовательным устройством которого яв­ляется соответственно электромашинный преобразовательный агрегат или магнитный усилитель.

По способу передачи механической энергии исполнитель­ному органу электроприводы делятся на индивидуальный, взаимосвязанный и групповой.

Индивидуальный электропривод характеризуется тем, что каждый исполнительный орган рабочей машины приводится в движение своим отдельным двигателем.

Взаимосвязанный электропривод содержит два или несколько электрически или механически связанных между собой электроприводов. Частным случаем взаимосвязанно­го электропривода является многодвигательный электропривод, при котором несколько двигателей работают на об­щий вал, приводя в движение один исполнительный орган.

Групповой электропривод характеризуется тем, что от одного двигателя приводится в движение несколько испол­нительных органов одной или нескольких рабочих машин.

 

2. Механические характеристики рабочих машин.

Механической характеристикой рабочей машины назы­вается зависимость:М = f (ω),

где М - момент сопротивления рабочей машины, Н•м; ω - уг­ловая скорость, рад/с; ω=πn/30; π - частота вращения, об/мин.

Большинство механических характеристик машин позволя­ет описать следующая эмпирическая формула:

М = М₀ + (М_с.ном- М₀)(ω/ω_ном)^х,

где М₀ - начальный момент сопротивления при ω = 0; ω - те­кущее значение угловой скорости, соответствующее текущему значению момента М; М_с.ном- статический момент сопротив­ления при ω_ном.

При х = 0 получается не зависящая от скорости механическая ха­рактеристика, для которой М = Мс.ном (прямая 1 на рис. 1). Та­кая характеристика у подъемных кранов, лебедок. К этой группе могут быть отнесены механизмы, у ко­торых основное сопротивление соз­дают силы трения (навозоуборочные транспортеры, кормораздатчики, шнеки, конвейеры, барабаны сушилок, триеры).

При х=1 получается линейно возрастающая характеристи­ка (линия 2 на рис.1). Ею обладают многие машины, у которых основные сопротивления создаются силами трения совместно с аэродинамическими (молотилки, дробилки кормов, лесопильные рамы, зерноочистительные машины). Иногда такая характери­стика называется генераторной, так как она присуща генерато­рам постоянного тока независимого возбуждения при постоянной нагрузке.

Если х=2, то момент сопротивления пропорционален квад­рату угловой скорости (кривая 3 на рис.1). Такая характери­стика называется вентиляторной. Так изменяется момент сопро­тивления вентиляторов, компрессоров, центробежных насосов, сепараторов, пневматических транспортеров и других механиз­мов, принцип работы которых основан на законах аэро- и гид­родинамики.

Если х=-1, то получается нелинейно спадающая характе­ристика (кривая 4 на рис.1), для которой момент сопротивле­ния изменяется обратно пропорционально скорости, а мощность остается постоянной (такой характеристикой обладают металлорежущие станки, у которых с увеличением подачи скорость вращения деталей уменьшается).

Механические и электромеханические характеристики ЭД.

Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость скорости от электромагнитного момента, развиваемого электродвигателем в установившемся режиме, т.е. ω=f(М). Механические характеристики электродвигателей могут быть представлены как М=f(ω).

Различают естественную и искусственную характеристики электродвигателей. Естественная характеристика соответ­ствует основной схеме включения электродвигателя и номиналь­ным параметрам питающего напряжения.

Если двигатель включен не по основной схеме, или в его электрические цепи включены дополнительные элементы, или же двигатель питается напряжение с неноминальными пара­метрами, то он будет иметь искусственные характеристики.

Качественно механические характеристики электродвигате­ля оцениваются коэффициентом жесткости β, определяемым как производная момента по угловой скорости:

Используя этот показатель, можно ха­рактеристику 1 синхронного электро­двигателя (рис.1) оценить как абсо­лютно жесткую (β=∞), характеристи­ку 3 асинхронного электродвигателя — как имеющую переменную жесткость, характеристику 2 электродвигателя постоянного тока независимого возбу­ждения - как жесткую, характери­стику 4 электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения - как мягкую.

При построении механических характеристик АД используется упрощенное уравнение, полученное при условии, что активное сопротивление обмотки статораR₁=0:

где М_кр - критический (или максимальный) момент, соответствующий критическому скольжению s_кр.

Поскольку n=n_o(1-s), то, приведенное выше уравнение, является формулой механической характеристики, и по ней можно строить графики механических характеристик по паспортным данным двигателя.График механической характеристики трехфазного АД, построенный по данному уравнению, выглядит следующим образом:

3. Расчет и построение механической характеристики АД по паспортным данным М_н, ω_н, ω₀, μ_п, μ_мах.

Механическую характеристику асинхронного электро­двигателя рассчитывают по уточненной формуле Клосса:

,

где ,  - рассчитываемый и максимальный моменты, Н-м; - коэффициент, Е=f(S); , - задаваемое значение скольжения и максимальное (критическое) скольжение (если  не задано, то находится по формуле), о.е.:

,

где  - кратность максимального момента электродвигателя; - номинальное скольжение, о.е.

Максимальный (критический) момент: ,

где  - номинальный момент, Н-м; - кратность максимального момента, о.е.

Номинальный момент: ,

где  - номинальная угловая скорость, рад/с.

где  - синхронная частота вращения ротора, мин^-1; - синхронная угловая скорость, рад/с;  - частота тока в сети, Гц;  - количество пар полюсов.

Коэффициент Е:

Ток холостого хода:

Ток при максимальном (критическом) скольжении в относительных единицах:

Номинальный ток I_н

Пересчет тока в именованные единицы:

.

Графики механической и электромеханической характеристик имеют следующий вид:

 

 

4. Выбор ЭД по мощности с учетом режима их работы S1, S2, S3.

Метод эквивалентной мощности используется, если известен график изменения мощности во времени, а также при выпол­нении условий применимости метода эквивалентного момента и постоянства скорости двигателя на всех участках рабочего цикла.

,

где Р_экв — эквивалентная по условиям нагрева мощность, определяемая как среднеквадратичная мощность двигателя за рабочий цикл.

Если выполняется приведенное выше условие, то при соблюдении ука­занных ранее условий нагрев двигателя не превысит допусти­мого уровня.

По характеру изменения нагрузки на валу работа двигате­лей подразделяется на восемь режимов, условно обозначенных S1...S8.

Выбор ЭД по мощности для режима S1.

Продолжительный номинальный режим (S1) двигателя ха­рактеризуется неизменной нагрузкой в течение времени, за которое перегрев всех его частей достигает установившегося значения. Признаком режима S1 является выполнение усло­вия t>3T_н, где t — время работы двигателя. Работа в режиме S1 может происходить с постоянной или переменной цикличе­ской нагрузкой. При постоянной продолжительной нагрузке дополнительных расчетов по определению нагрева двигателя не требуется.

Так как двигатель выбирается по условию Р ≤ Р_НОМ, то выпол­няются условия:

Р ≤ Р_НОМи τ_max=τ_уст ≤ τ_доп

Мощность электродвигателя при постоянной длительной на­грузке определяется по формуле:

Р = Р₁/(η_м*η_п)

где Р₁— нагрузка приводимой машины, кВт (задана или рас­считана по производительности рабочего механизма); η_м, η_п — КПД машины и передачи.

В соответствии с полученной мощностью Р по каталогу выбирают двигатель ближайшей мощности для длительного режима работы, который проверяют по пусковому моменту М_пуск:

М_пуск=μ_пускМ_ном≥(1,2…1,5)М_тр,

где М_пуск, М_ном - соответственно пусковой и номинальный мо­менты электродвигателя, Н•м; μ_пуск — кратность пускового момента; М_тр - момент трогания рабочей машины.

Если при продолжительном режиме нагрузка на валу двигателя не остается постоянной, то будут изменяться также его ток, момент и потери. Проверка двигателя в этом случае выполняется методами средних потерь или эквивалентных величин.

---

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 788; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!