- •1. Роль электропривода в современных машинных технологиях
- •1.2. Структура электропривода
- •1.3. Классификация электроприводов
- •Тема 2. Лекция 2
- •2.1. Механические характеристики двигателя и рабочего механизма
- •2.2. Уравнение движения электропривода
- •Это уравнение, отражающее второй закон Ньютона, называют уравнением движения электропривода.
- •2.3. Приведенное механическое звено
- •Лекция №3
- •Тема 3.Электромеханические свойства асинхронных двигателей
- •3. 1. Принцип работы асинхронного двигателя
- •3.2. Механическая характеристика асинхронного двигателя
- •3.3. Способы пуска ад
- •1. Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором
- •2. Пуск ад с короткозамкнутым ротором может быть:
- •Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками
- •Способы регулирования скорости асинхронного двигателя
- •Лекция №4
- •4.1. Регулирование скорости изменением числа пар полюсов
- •4.2 Регулирование скорости ад изменением скольжения
- •4.3. Регулирование скорости асинхронного двигателя в каскадных схемах его включения
- •4.4 Асинхронный электропривод с частотным регулированием скорости
- •2. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока
- •Тормозные режимы асинхронных двигателей
- •Лекция №5 Электромеханические характеристики синхронных электродвигателей
- •5.1 Принцип работы синхронного двигателя
- •5. 2. Режимы работы синхронного двигателя
- •5.3. Регулирование тока возбуждения синхронного двигателя
- •Лекция №6 регулируемые электроприводы с двигателями постоянного тока
- •6.1. Электромеханические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения
- •5.2 Электропривод с двигателями постоянного тока с последовательным возбуждением
- •6. Переходные процессы в электроприводе
- •6.1. Общие сведения
- •6.2 Переходные процессы, определяемые механической инерционностью электропривода
- •7 Энергетика эп
- •7.1. Расчет мощности и выбор типа электродвигателя для разных режимов работы
- •Нагрев и охлаждение двигателя
- •Метод эквивалентного тока
- •Метод эквивалентного момента
- •Метод эквивалентной мощности
- •7.3 Энергетические показатели электропривода
- •7.4. Потери энергии в переходных режимах
- •8. Схемы управления электроприводами
- •8.1 Аппаратура управления и защиты электроприводов
- •8.2. Схема управления пуском асинхронного двигателя
- •9.1. Схема управления асинхронными двигателями посредством магнитного пускателя а) нереверсированнго б) реверсированного
- •Содержание:
Нагрев и охлаждение двигателя
Допустимые температура нагрева и превышение температуры электродвигателя для различных классов изоляции.
Параметры |
Класс изоляции | |||
Е |
B |
F |
H | |
Допустимая температура нагрева изоляционного материала (СТ-СЭВ 782-77)°С |
120 |
135 |
155 |
180 |
Допустимая температура нагрева обмоток электродвигателя (ГОСТ 183-74)°С |
- |
120 |
140 |
165 |
Допустимое превышение температуры (ГОСТ 183-74)°С |
75 |
80 |
100 |
125 |
Выделение потерь ΔР в объеме двигателя вызывает его нагрев. Проведем упрощенный анализ процессов нагрева и охлаждения. Примем допущение, что двигатель в тепловом отношении представляет собой однородное твердое тело, характеризующееся:
теплоемкостью С Дж/гр, которая показывает сколько тепловой энергии необходимо, чтобы повысить температуру двигателя на 1 градус;
коэффициентом теплоотдачи А Дж/гр.с, показывающим сколько тепла отдает двигатель окружающей среде за 1 сек при превышении температуры двигателя τ над температурой окружающей среды в 1 градус.
Уравнение теплового баланса будет
ΔP · dt = C · dτ + A · τ · dt (11.11)
где τ – превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды.
Первый член уравнения (11.11) характеризует потери в двигателе, которые преобразуются в тепло, второй член - количество тепла, идущее на нагрев двигателя, третий - количество тепла, которое двигатель отдает окружающей среде. В первое время после включения двигателя, когда его температура еще мало отличается от температуры окружающей среды (τ = 0), отдача тепла в окружающую среду отсутствует и третий член уравнения (11.11) равен нулю. По мере нагрева двигателя все большая часть выделяемого в двигателе тепла передается в окружающую среду и, когда достигается равновесие между количеством выделяемого тепла и отдаваемого в окружающую среду, температура двигателя становится постоянной — установившейся.
Преобразовав уравнения (11.11) к нормальному виду при условии ΔР = const, получим
Решение этого уравнения будет
(11.12)
Обычно принимают температуру окружающей среды, равной начальной температуре перегрева. Тогда τнач = 0
(11.12)
В полученных выражениях:
τуст = ΔР/А – установившееся значение температуры, которое зависит от величины потерь в двигателе, т.е. от его нагрузки;
Тн = С/А – постоянная времени нагрева двигателя.
Переходная характеристика нагрева двигателя приведена на рис. 11.2. Она носит экспоненциальный характер. За время, равное Тн двигатель нагреется до температуры 0,63 τуст.
Рис. 11.2. Кривые нагрева (1) и охлаждения (2) двигателя
Поскольку постоянные нагрева обоих двигателей равны, их температура достигнет своего установившегося значения за одно и то же время, примерно равное 1 часу (tн=3Тн). Величина установившейся температуры перегрева будет, конечно, разной. У более нагруженного двигателя эта температура будет примерно в 2 раза выше (рис.11.3).
Рис. 11.3. Кривая нагрева двигателей (к задаче 10.2)
При охлаждении характер изменения температуры во времени также описывается уравнением (11.12).
Если двигатель отключается и будет остывать до температуры окружающей среды (как показано на рис. 11.2), то τуст = 0. Тогда τ = .
Следует иметь в виду, что для самовентилируемых двигателей коэффициент теплоотдачи А существенно зависит от скорости, поэтому охлаждаются такие двигатели намного медленнее, чем они нагреваются. Постоянная времени нагрева при охлаждении Тн больше, чем при нагревании Тн > Тн.
Исходя из особенностей режимов нагрева и охлаждения двигателей различают 8 режимов работы, основными из которых являются: продолжительный S1, кратковременный S2 и повторно-кратковременный S3.
Продолжительный режим (S1) – режим работы электродвигателя при неизменной нагрузке такой продолжительности, при которой превышение температуры электродвигателя достигает установившегося значения. Графики изменения мощности на валу Р, потерь мощности ΔР и температуры перегрева τ, соответствующее режиму S1, приведены на рис.11.4,а.
В паспортных данных двигателя указываются номинальная мощность Рн скорость вращения ωн, напряжение Uн ток Iн соответствующие режиму S1.
Кратковременный режим (S2) – это режим, в котором периоды нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя. При этом за время работы двигателя, превышение температуры не достигает установившегося значения, а при отключении все части электродвигателя охлаждаются до температуры окружающей среды. Режим характеризуется мощностью (моментом) и временем включения tр. Стандартная продолжительность рабочего периода составляет 10, 30, 60, 90мин.
Графики, характеризующие кратковременный режим работы, показаны на рис.11.4,6.
Повторно-кратковременный режим (S3) – это режим, при котором кратковременные периоды нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя, причем за время работы превышение температуры двигателя не достигает установившегося значения, а при отключении двигатель не успевает остыть до температуры окружающей среды (рис.11.4,в). Режим S3 характеризуется нагрузкой и продолжительностью включения (ПВ):
(11.14)
Стандартные значения ПВ, на которые рассчитываются и выпускаются электродвигатели, предназначенные для работы в режиме S3, составляют 15, 25, 40 и 60%. Максимальная продолжительность цикла не должна превышать 10 мин.
Номинальные режимы S4... S5 введены для того, чтобы упростить задачу выбора электродвигателей, работающих в этих режимах. Здесь ограничимся лишь упоминанием этих режимов, повторно-кратковременный режим работы с частыми пусками S4 повторно-кратковременный режим работы с частыми пусками и электрическим торможением - S5; перемежающий режим работы - S6 когда после периода работы электродвигатель не отключается а продолжает работать вхолостую; перемежающий режим работы с частыми реверсами - S7; перемежающий режим работы с двумя и более скоростями - S8.
Рис. 11.4. Температурные характеристики двигателя при режимах работы: а) продолжительном S1; б) кратковременном S2; в) повторно - кратковременном S3