49-96 / 55 Режимы работы электроприводов

82.Режимы работы электроприводов По времени работы выделяют четыре основных режима: продол­жительный, кратковременный, пов­торно-кратковременный и переме­жающийся и четыре дополнитель­ных: повторно-кратковременный с частыми пусками, повторно-крат­ковременный с частыми пусками и электрическим торможением, пе­ремежающийся с частыми ревер­сами при электрическом торможе­нии и перемежающийся с двумя или более частотами вращения.

При продолжительном (S1) режиме время работы двигателя t_р >= 4Т. Таким образом, он успевает нагреться до установившейся температу­ры. При кратковременном (S2) режиме время работы двигателя t_p < 4T, a время отключения t₀ >= 4 T₁ поэтому во время работы температура его не достигает предельной, а во время стоянки в отключенном состоянии он охлаждается полностью.

Исходя из этих соображений двигатели при кратковременном режи­ме можно нагружать больше, чем при продолжительном режиме.

Для двигателей кратковременного режима установлена стандарт­ная продолжительность работы 10, 30, 60 и 90 мин. Для каждой про­должительности устанавливается соответствующая номинальная мощ­ность двигателя.

При повторно-кратковременном (S3) режиме время работы t_p < 4T. и время отключения t₀ <4T. В этом режиме двигатель в отключен­ном состоянии не успевает охлаждаться полностью.

Зависимость температуры двигателя от времени показана на рис. 3.5. Как видно из рисунка, предельная температура _2. двигателя при повторно-кратковременном режиме меньше предельной температуры _1 при продолжительном режиме, поэтому двигатель также может быть нагружен больше.

Повторно-кратковременный режим в основном характеризуется от­носительной продолжительностью включения (ПВ), представляющей собой отношение времени работы двигателя к суммарной продол­жительности рабочего периода и паузы, т. е. ПВ = t_p/(t_p + t₀), причем время t_р + t₀ для стандартного режима не должно превышать 10 мин. ПВ — величина безразмерная, часто выражается в процентах. Стан­дартные значения ПВ принимаются равными 15, 25, 40 и 60 %.

Мощность электродвигателя при заданном ПВ можно приближенно вычислить, если известна его мощность при продолжительном режиме, исходя из условий одинакового количества выделившейся тепловой энергии.

Для продолжительного режима количество тепловой энергии за один цикл работы

Где P_— мощность потерь продолжительного режима.

При повторно-кратковременном режиме

Откуда

Учитывая, что потери в электрических двигателях пропорциональ­ны квадрату тока (постоянными потерями пренебрегают), можно на­писать

где Р_пк — мощность двигателя в повторно-кратковременном режиме;

P_ — его мощность в продолжительном режиме;

U — приложенное к двигателю напряжение.

Отсюда получим: ,

что дает возможность пересчета мощности с одного значения ПВ на другое. Действительно, мощность двигателя при ПВ = ПВ₁

при ПВ = ПВ₂

откуда

Перемежающийся (S6) режим отличается от повторно-кратковременного тем, что во время паузы двигатель не отключается от питающей сети, а остается работать в режиме холостого хода, причем время работы t_p<= 4T и время холостого хода t_x< 4T При этом двигатель в режиме хо­лостого хода начинает охлаждаться, но не достигает температуры, со­ответствующей холостому ходу.

Предельная температура перемежающегося режима также ниже предельной температуры продолжительного режима, что позволяет увеличивать нагрузку двигателя.

Перемежающийся режим характеризуется относительной продол­жительностью нагрузки (ПН)

Стандартное значение ПН принимается равным 15, 25, 40 и 60 % при продолжительности цикла (t_р + t_x) < 10 мин.

В рассмотренной классификации режимов работы нагрузка двига­теля во время рабочего периода считается неизменной. В реальных ус­ловиях у многих судовых электроприводов во время рабочего периода нагрузка может изменяться, что приводит к изменению тока двигателя и изменению количества выделяющейся тепловой энергии.

Повторно-кратковременным номинальным режи­мом работы с частыми пусками (S4) называется режим, при котором периоды пуска и кратковременной неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключе­ния машины, причем как рабочие периоды, как и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры ча­стей машины могли достигнуть установившихся значений. В этом режиме пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины. Здесь остановка двигателя после его отключения осуществляется путем выбега либо посредством механического торможения, так что при отключении двигателя дополнительного нагрева его обмоток не происходит. Данный режим ха­рактеризуется относительной продолжительностью вклю­чения, числом пусков в час и коэффициентом инерции при­вода. Относительная продолжительность включения, %, определяется по формуле

Нормируемые значения ПВ = 15, 25, 40 и 60 %. Нор­мируемое число пусков в час — 30, 60, 120 и 240.

Коэффициент инерции — это отношение суммарного при­веденного к валу двигателя момента инерции привода (сумма момента инерции приводимо­го механизма и момента инер­ции якоря или ротора двига­теля) к моменту инерции яко­ря (ротора) двигателя:

Нормированные значения коэффициента инерции: 1,2; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10.

Повторно-кратковре­менным номинальным режи­мом работы с частыми пуска­ми и электрическим тормо­жением (S5) называется ре­жим, при котором периоды пуска, кратковременной не­изменной номинальной на­грузки и электрического тор­можения чередуются с периодами отключения машины, причем как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений. В этом режиме потери пуско­вые и при электрическом торможении оказывают сущест­венное влияние на превышение температуры частей маши­ны. Этот режим характеризуется относительной продол­жительностью включения, числом пусков в час и коэффи­циентом инерции.

Относительная продолжительность включения, %.

Нормированные значения ПВ, числа пусков в час и коэффициентов инерции такие же, как и в режиме S4,

исключая значения FI = 6,3и 10 и включая до­полнительное значение FI = 2.

Перемежающимся номинальным режимом работы с ча­стыми реверсами (S7) называется режим, при котором пе­риоды реверса чередуются с периодами неизменной номинальной нагрузки, причем периоды последней не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений. В этом режиме потери при реверсировании оказывают существенное влияние на пре­вышение температуры ча­стей машины, которая ра­ботает без остановки, на­ходясь постоянно под на­пряжением. Данный режим характеризуется числом ре­версов в час (30, 60, 120 и 240) и коэффициентом инер­ции (как для S5).

Перемежающимся но­минальным режимом рабо­ты с двумя или более угло­выми скоростями (S8) на­зывается режим, при ко­тором периоды с одной на­грузкой на одной угловой скорости чередуются с пе­риодами работы на другой угловой скорости при соответствующей этой угловой скорости нагрузке. Периоды нагрузки на каждой из угловых скоростей не настолько длительны, чтобы превыше­ния температуры частей ма­шины могли достигнуть уста­новившихся значений. В этом режиме потери при переходе с одной угло­вой скорости на другую ока­зывают существенное влия­ние на превышения темпера­туры частей машины.

Данный режим с двумя или более угловыми скоростями характеризуется числом циклов в час, коэффициентом инерции и относительной продолжительностью нагрузки, % на отдельных ступенях, определяемой по формулам:

где t_pl, t_p2, /_рз — время работы на каждой угловой скорости; t_n1 t_n2— время электрического торможения; t_n — время пуска.

Нормированные значения числа циклов в час: 30, 60, 120, 240; коэффициента инерции: 1,2; 1,6; 2; 2,5; 4.