3. Расчет и анализ самозапуска двигателей механизмов собственных нужд

Процесс самозапуска заключается в том, что при аварийном перерыве питания группы двигателей происходит их торможение (выбег), а затем, после восстановления электропитания - одновременный разворот всех двигателей.

В данных методических указаниях самозапуск рассматривается упрощенно для оценки возможности разворота двигателей при заданных условиях, определения времени разворота и нагрева пусковыми токами наиболее мощных и ответственных двигателей.

1. Построение моментных характеристик двигателя и механизма

Моментную характеристику электродвигателя можно построить по каталожным данным, а именно: пусковому моменту – М_n* и максимальному моменту – М_max*, а также по критическому скольжению в относительных единицах. Критическое скольжение можно определить по номинальному скольжению, используя следующую формулу:

(1)

По известным из каталога четырем точкам моментной характеристики двигателя: при = 1;при =;= 0при= 0ипри.Используя формулу (1) и данные каталога, можно построить моментную характеристику двигателя.

Для большей определенности характеристики можно приближенно определить еще одну промежуточную точку при скольжении = 0,5 по формуле

(2)

Применение данной формулы допустимо, если в каталогах на двигатели не даны значения моментов при различных скольжениях.

Характеристики механизмов рассмотрены достаточно подробно в литературе /2/. В общем виде эти характеристики выражаются следующей формулой

(3)

Данная формула предполагает, что для многих механизмов моментная характеристика исходит из начала координат и начальный момент сопротивления равен нулю. В данную формулу входят: – коэффициент загрузки, в относительных единицах равный рабочему моменту механизма; –скольжение в относительных единицах; р – показатель степени, характеризующий тип механизма. При р = 0 – постоянный момент (шаровые барабанные мельницы и дробилки). При р = 2 – вентиляторная характеристика (тяго-дутьевые установки и насосы без противодавления). При р = 3 – насосная характеристика (питательные и сетевые насосы). Формулу (3) можно использовать для приближенного построения моментных характеристик механизмов. Наиболее точные результаты дает опытное определение характеристик механизмов при их выбеге. Вид моментных характеристик двигателя и механизма показан на рисунке П2.

2. Расчет выбега электродвигателей с различными механизмами

Задача расчета – определение скорости (или скольжения) в конце заданного времени перерыва питания. Эта скорость является начальной для последующего процесса самозапуска после восстановления нормального электропитания двигателей.

В общем случае выбег (торможение) происходит при любом снижении напряжения, при этом процессе выбега во времени выражается тем же уравнением движения, что и процесс пуска:

, (4)

где –напряжение на двигателе в процессе самозапуска,о.е.; -механическая постоянная двигателя с механизмом в сек, которая определяется по каталожным данным, используя следующее выражение:

, (5)

Здесь: – момент инерции агрегата, равный сумме момента инерции двигателя и приведенного к валу двигателя момента инерции механизма. Значения моментов инерции могут быть взяты из таблицы П2.

Моментные характеристики двигателя и механизмаявляются нелинейными функциями скорости, поэтому уравнение (4) может быть решено только графоаналитическими способами (методом последовательных интервалов или методом графического интегрирования).

В частном случае, когда при выбеге напряжение двигателя ()равно нулю, и характеристику механизма можно выразить степенной функцией, уравнение движения можно проинтегрировать аналитически, получив решение в следующем общем виде:

, (6)

где – коэффициент загрузки двигателя перед выбегом.

При р = 0, , и тогда

(7)

Получаем уравнение выбега при постоянном моменте сопротивления. При р = 2, =·;

(8)

получаем уравнение выбега для тягодутьевых установок.

При р = 3, получим аналогичное выражение для выбега насосных агрегатов:

(9)

Аналитические выражения (7–9) могут быть применены при условии, если начальный момент сопротивления близок к нулю, что можно принять для многих современных насосных тягодутьевых установок.

Все изложенное справедливо при рассмотрении индивидуального выбега двигателей с механизмами.

При отключении группы электродвигателей с механизмами происходит групповой выбег, сопровождающийся сложными процессами обмена кинетической энергии. Подробное рассмотрение группового выбега не входит в задачу данной расчетно-графической работы и приведено в специальной литературе /2/.

В случае приближенного рассмотрения самозапуска для одного из двигателей его выбег можно считать индивидуальным.