Elektrichesky_privod_Kosmatov_V_I_2012

Метод эквивалентного тока наиболее приемлем для проверки по нагреву двигателей постоянного тока независимого возбуждения, обладающих линейной зависимостью тока якоря от электромагнитного мо-

мента	и квадратичной зависимостью потерь от тока якоря
Р	I 2 R	я	. Поэтому в формулах (8.26), (8.27) проверки двигателя
пер.i	i

по нагреву фигурирует ток якоря.

Метод эквивалентного момента служит для проверки двигателей по нагреву для таких режимов, когда зависимость потерь может быть аппроксимирована выражением вида

(8.30)

При этом, если в формулах эквивалентного тока (8.27) левую и

правую часть умножить на « C », где

C

М i

, то получим формулы

Ii

для проверки двигателя по методу эквивалентного момента

1

n

М н М экв

M i2ti ;

(8.31)

tц

i 1

М н М экв

M 2t M 2t

2

...M 2t

n

1 1

2

n

.

(8.32)

t1 t2 ...tn

Достоинством метода эквивалентного момента является возможность непосредственного использования данных нагрузочной диаграммы. Этот метод также более предпочтителен для проверки двигателей постоянного тока независимого возбуждения с нерегулируемым полем возбуждения. В случае регулирования поля возбуждения необходимая точность обеспечивается введением в формулу (8.31) фиктивного момента

		1	n
	М н М экв		M ф2i ti ,	(8.31)
		tц
			i 1

230

где M фi M i	Фн	- фиктивный момент.
	Ф
	i

Это позволяет учесть влияние на нагрев двигателя изменение потока Фi на тех интервалах цикла, где есть ослабление потока, при

неизменных значениях М i .

Метод эквивалентной мощности основан на использовании объективного энергетического соотношения, которое связывает механическую мощность, момент и скорость двигателя

P M .

Это позволяет получить следующую формулу метода эквивалентной мощности для регулируемого электропривода

						n		2
		Pн Pэкв		1		Pi	2	н	ti ,	(8.34)
				t				2
					ц	i 1
								i
где P		– номинальная мощность двигателя;
н
Pэкв - эквивалентная мощность;
P		- мощность на	i -ом интервале цикла;
i
		– номинальная скорость;
	н
		- скорость на	i - ом интервале цикла.
i

Для проверки по нагреву регулируемых по скорости двигателей изменением магнитного потока возбуждения формула эквивалентной мощности имеет вид

					1		n
			Pэкв				Pф2i ti ,	(8.35)
						tц
							i 1
	Pфi Pi		Ф
где		н	Фн	- фиктивная мощность.
		i	i
					231

8.6. Проверка двигателей по нагреву в повторно-

кратковременном режиме

В общем повторно-кратковременный режим (S3, S4, S5) характеризуется тем, что он содержит кратковременные периоды нагрузки (рабочие периоды) и периоды отключения двигателя (пауза), причѐм за

рабочие периоды и паузы превышение температуры не успевает достичь установившихся значений (см. рис. 8.5).

Рис. 8.5. Зависимости P , , от времени для повторно кратковременного режима работы: а – S3, б – S4, в – S5

232

В повторно-кратковременном режиме, как отмечалось в подразделе 8.2, ограничены длительность цикла ( tц <10мин) и относительная

продолжительность включения ( 0,6 ) , а также введены стандарт-

ные значения 0,15;0,25;0,4;0,6 .

Работать в этом режиме могут как двигатели, предназначенные для продолжительного режима, так и двигатели, специально спроектированные для повторно-кратковременного режима работы (серий Д, 4МТ, 4МТК), в последнем случае в каталоге указаны номинальные токи

для каждого стандартного значения : Iн0,15 , Iн0,25 и т.д.

Если нагрузочная диаграмма I (t) или M (t) имеет несколько участков либо за счѐт учѐта динамических моментов при пуске, тормо-

жении (см. рис. 8.5,б, в), либо за счѐт изменения M	c	(рис. 8.6,а) , необ-

ходимо привести еѐ к эквивалентному виду (рис. 8.6,б).

Рис. 8.6. Нагрузочная диаграмма в повторно-кратковременном режиме (а) и еѐ эквивалентное стандартное представление(б)

Для нагрузочной диаграммы (рис. 8.6,а) имеем

233

Iэкв	I 2t I 2t	2	I 2t	3
	1 1 2		3		.	(8.36)
	t1 t2	t3

В формуле (8.36) в знаменателе время паузы не включается, т.к. оно учтено в относительной продолжительности включения.

Следующим шагом будет приведение полученной эквивалентной нагрузочной диаграммы к стандартному значению ст .

Если используется двигатель серии повторно-кратковременного

режима работы, выбирается ближайшее стандартное значение

ст

, а

из условия неизменности цикловых потерь

Pэкв

t рэ

Pн

t рст

t

рэ

t

t

рст

t

ост

оэ

имеем

,

(8.37)

Pн Pэкв

ст

где =

t рэ

– действительное значение относительной продолжи-

t рэ tоэ

тельности работы.

В соответствии с (8.26) можно записать

Рпос Рпер ст

1

n

n

Ii

2

Рпосti

ti

;

tц

Рпер.н

i 1

i 1

Iн

Рпос

Рпос

Ii

2

.

Рпер.н

Рпер.н

1

Рпер.н

Рпер.н

ст

Iн

С учѐтом сокращений и введением коэффициента соотношения

постоянных и номинальных переменных потерь Рпос получим

Рпер.н

234

формулу для пересчѐта эквивалентного тока на стандартное значение

ст

	Iн Iэкв				,	(8.38)
			а( ст ) ст

где I н – номинальное значение тока при ст .

В частном случае при 0 , что соответствует двигателям по- вторно-кратковременного режима, можно получить более простую формулу

	Iн Iэкв				.	(8.39)
			ст

При использовании двигателя, предназначенного для продолжительного режима, из (8.39) получаем

		I
I	н		экв		,		(8.40)

где I н – номинальное значение тока двигателя продолжительного режима работы.

8.7. Некоторые замечания по выбору двигателей

1.В приведѐнных оценках выбора электрических двигателей по мощности не учитывается ухудшение теплоотдачи А в режимах работы при пуске, торможении и отключении двигателя, а также при работе на

скоростях менее н . Это учитывается введением в расчѐты коэффициентов ухудшения условий охлаждения при стоянке

				A
	0			0		<1
				A н
	и при работе в пуско-тормозных режимах
			1 0		.
		2
		235

При расчѐтах обычно принимают следующие значения 0 :

0,25 0,35 для двигателей открытого и защищенного исполнения с самовентиляцией (крыльчатка на валу двигателя); 0,3 0,55 для закрытых обдуваемых двигателей с ребристой поверхностью от вентилятора типа «наездник»; 0,98 1 для двигателей с независимой (прину-

дительной) вентиляцией.

Например, если двигатель работает в соответствии с диаграммой рис. 8.6, а, необходимо воспользоваться методом средних потерь в следующем виде

		Pt	P t		... P t
Pср		1 П	2	у		3 Т		;
			tП t у tТ
		tП t у tТ					.
	(tП tТ ) t у 0t0

Последняя формула учитывает условия охлаждения в периоды пуска, торможения и паузы соответствующим увеличением . Тогда

Pн Pср

.

ст

2.При

проверке

двигателей по нагреву может оказаться, что

I

н

< I

экв

и

М

н

< М

экв

за счѐт того, что часть цикла двигатель не рабо-

тает (см. рис. 8.6,б), поэтому необходимо внимательно отнестись к проверке двигателя по перегрузке и по пусковому режиму.

3.При проверке двигателей по нагреву по методам средних потерь и эквивалентных величин необходимо учитывать отклонение температуры окружающей среды от стандартной и корректиро-

вать условие, например Pн Pср следующим образом

Pср Pн vдоп vокр . vдоп 40 С

236

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для студ. вузов/ М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004г. – 576с.

2.Браславский И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод: Учебное пособие для студ. вузов/ И.Я. Браславский, З.Ш. Ишматов, В.Н. Поляков; под редакцией Браславского И.Я.

– М.: Издательский центр «Академия», 2004г. – 256с.

3.Бычков М.Г. Элементы теории вентильно-индукторного электропривода/ Электричество. – 1997. с. 35-44.

4.Ильинский Н.Ф. Основы электропривода: Уч. пособие для вузов – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2003 – 224с.

5.Косматов В.И. Проектирование электроприводов металлургического производства: Учеб. пособие. 3-е издание, перераб. – Магнитогорск: МГТУ, 2002. -244с.

6.Косматов В.И. Механика электропривода Учеб. пособие. – Магнитогорск: МГТУ, - 2010. – 79с.

7.Косматов В.И., Андросенко В.В. Проектирование тиристорных преобразователей: Учеб . пособие. – Магнитогорск: МГТУ, - 2002. – 113с.

8.Лукин А.Н., Косматов В.И. Электрический привод: Учеб. пособие. – Магнитогорск: МГТУ, - 2009. – 179с.

9.Онищенко Г.Б. Электрический привод: Учебник для вузов. – М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 320с.

10.Радионов А.А., Карандаев А.С. Электропривод моталок и разматывателей агрегатов прокатного производства: Учеб. пособие. – Магнитогорск: МГТУ, - 2003. – 134с.

11.Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. вузов/ Г.Г. Соколовский. – М. : Изд. центр «Академия», 2006. – 272с.

12.Чиликин М.Г, Соколов М.М., Терехов В.М., Шинянский А.В. Основы автоматизированного электропривода. Уч. пособие для вузов. – М.: «Энергия» 1974. – 567с.

13.Шрейнер Р.Т. Электромеханические и тепловые режимы синхронных двигателей в системах частотного управления; Уч. по-

237

собие, Екатеринбург: ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т»

2008. – 361с.

14.Электротехнический справочник в 4т. Использование эл. энергии/ Под общей редакцией профессоров МЭИ – 8-е издание испр. и доп. М.: Издательство МЭИ, 2002. – 626с.

238

	Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ .........................................................................		2
ГЛАВА ПЕРВАЯ. ЭЛЕКТРОПРИВОД КАК СИСТЕМА ......		3
1.1	Определение понятия «электропривод». Блок-схема
электропривода ...........................................................................		3
1.2	Классификация электроприводов........................................	6
1.3	Краткая история развития электропривода........................	9
ГЛАВА ВТОРАЯ. МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ СИЛОВОГО
КАНАЛА ЭЛЕКТРОПРИВОДА .............................................		13

2.1Кинематические схемы механической части

электропривода. Типовые нагрузки .......................................		13
2.2	Расчѐтные схемы механической части электропривода . 22
2.3	Уравнения движения электропривода ..............................	32
2.4. Механические переходные процессы электропривода ..		37

2.5 Механические характеристики двигателей и механизмов

в электроприводе ......................................................................

44

2.6. Режимы преобразования энергии в электроприводе и

ограничения, накладываемые на их протекание....................			48
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ			В
ЭЛЕКТРОПРИВОДАХ	С	ДВИГАТЕЛЯМИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА		НЕЗАВИСИМОГО
(ПАРАЛЛЕЛЬНОГО) ВОЗБУЖДЕНИЯ		................................	51

3.1 Основные уравнения и соотношения для электроприводов с двигателями постоянного тока

независимого возбуждения ......................................................	51
3.1.1. Принцип действия. Основные уравнения.....................	51

3.2 Механические и электромеханические характеристики

электропривода с ДПТ НВ	....................................................... 53
	239