Проверка по нагреву электродвигателей, работающих в кратковременном режиме

Графики, характеризующие работу ЭД в режиме S2, приведены на рис. 14.10. В течение времени tp ЭД нагружен мощностью Рном, а затем он длительное время отключен от сети. При этом за время работы превышение температуры ЭД не успевает достигнуть установившегося значения, соответствующего данной нагрузке двигателя, а за время паузы он успевает охладиться до температуры окружающей среды.

Исходной для проверки ЭД по нагреву является его нагрузочная диаграмма, заданная в виде зависимости изменения мощности, момента или тока в функции времени. Если нагрузка ЭД в течение рабочего периода изменяется, то, пользуясь методами эквивалентных величин, реальную нагрузочную диаграмму заменяют эквивалентной, в которой при той же длительности работы tp мощность, момент или ток будут постоянными и равными соответствующим эквивалентным величинам. Так, например, для трехучасткового графика изменения мощности, рис. 14.11, а, определяется эквивалентное значение мощности по формуле

При этом график нагрузки рис. 14.11, а, заменяется графиком нагрузки рис. 14.11, б, который и используется при проверке ЭД по нагреву.

Для проверяемого по нагреву ЭД должны быть известны номинальный момент Мном, постоянная времени нагрева Тн и коэффициент потерь а ЭД, работающего в длительном режиме.

Графики кратковременного режима работы двигателя

Рис. 14.10. Графики кратковременного режима работы двигателя

Если ЭД, предназначенный для длительного режима работы S1, будет работать в кратковременном режиме S2 в течение времени tp с номинальной мощностью Рном (или номинальным моментом Мном) и номинальными потерями мощности ЛРН0М, то к концу рабочего периода его температура не достигнет максимально допустимого значения, и ЭД не будет полностью использован в тепловом отношении, рис. 14.10, кривая 1.

Для полного использования ЭД по нагреву необходимо, чтобы к концу рабочего периода tp его превышение температуры достигло тдоп. Это достигается загрузкой ЭД большей мощностью Рк (моментом Мк), что увеличивает потери мощности АРк. Увеличение потерь мощности оценим коэффициентом тепловой перегрузки

Реальный (а) и эквивалентный (б) графики момента

Рис. 14.11. Реальный (а) и эквивалентный (б) графики момента

Допустимое превышение температуры ЭД для длительного режима работы, рис. 14.10, кривая 1.

для кратковременного режима, кривая 2

Приравнивая (14.54) и (14.55), найдем коэффициент тепловой перегрузки ЭД

Обозначим коэффициент механической перегрузки ЭД

Представив потери мощности как сумму постоянных и переменных потерь (14.15), получим коэффициент тепловой перегрузки в виде

На рис. 14.12 представлена зависимость коэффициента тепловой перегрузки ЭД от соотношения tp/TH, построенная по формуле (14.56).

Из анализа графиков рис. 14.12 следует, что в кратковременном режиме двигатель может работать с большим коэффициентом тепловой перегрузки. Однако электромеханические свойства двигателя обычного исполнения, имеющего сравнительно небольшую перегрузочную способность, ограничивают допустимые механические перегрузки (не более 2-2,5), что не позволяет полностью использовать двигатель по нагреву. Кроме того, различные части двигателя нагреваются с различными скоростями, поэтому к концу периода tk одни части будут нагреты до допустимой температуры, а другие по нагреву будут недоиспользованы.

Кроме того, работающий с перегрузкой двигатель обычного исполнения будет иметь меньший КПД, чем специальный двигатель с номинальной нагрузкой, поскольку у него переменные потери будут существенно превышать постоянные. Указанные недостатки обусловили создание специальных двигателей для кратковременного режима работы. Однако в ряде случаев для кратковременного режима работы выбирается двигатель длительного режима. Порядок выбора двигателя для кратковременного режима из серии машин, предназначенных для длительного режима, включает следующие этапы (заданными являются нагрузочная диаграмма механизма и время работы tp, рис. 14.10):

Зависимость коэффициента тепловой перегрузки к

Рис. 14.12. Зависимость коэффициента тепловой перегрузки км

от времени работы —

Тн

1. По каталогу из серии машин длительного режима S1 предварительно выбирают двигатель по условиям допустимой перегрузки Хт, находя расчетный момент

и расчетную мощность а затем номинальную мощность

1. Для выбранного двигателя определяют коэффициент потерь

  • 2. Рассчитывается нагрузочная диаграмма электропривода: М(0 и ДО и определяются эквивалентные по нагреву момент Мэ, и ток 1Э, за время tp.
  • 3. Рассчитывается момент, который может развивать данный двигатель, не перегреваясь, в течение времени tk

4. Проверяются условия:

где МПСП — соответственно пусковой момент электродвигателя и статический момент при пуске.

Если условия (14.64) выполняются, то двигатель выбран правильно.

Проверка по нагреву ЭД предназначенных для продолжительного режима работы, состоит в определении момента, который может развивать данный ЭД в кратковременном режиме, не нагреваясь выше допустимого уровня. Этот момент рассчитывается по формуле (14.63):

Если при этом выполняется условие

то максимальное превышение температуры ЭД не превосходит допустимого значения. В этом случае выбранный ЭД удовлетворяет условиям нагрева. Если же условие (14.65) не выполняется, то следует выбрать ЭД большей мощности.

Промышленность выпускает специальные ЭД, предназначенные для кратковременного режима работы. Основная их особенность заключается в повышенной перегрузочной способности, что позволяет полнее использовать их по нагреву.

Время работы этих ЭД нормируется и составляет 10, 30, 60 и 90 мин. Это значит, что ЭД, имеющий например, номинальную мощность Рном = = 1 кВт при tp =30 мин, может развивать в течение 30 мин мощность 1 кВт, не перегреваясь. Затем он должен быть отключен от сети до тех пор, пока полностью не охладится до температуры окружающей среды.

Если данные нагрузочной диаграммы специального ЭД полностью соответствуют (или близки) номинальным данным ЭД (мощность, время работы), то специальной проверки ЭД по нагреву не требуется.

В том случае, если данные нагрузочной диаграммы ЭД существенно отличаются от паспортных данных ЭД, то необходимо выполнить дополнительные расчеты для проверки ЭД по нагреву.

Расчетная формула для этого случая может быть получена следующим образом. ЭД при номинальной нагрузке за каталожное (нормированное) время работы tp кат нагревается до допустимого превышения температуры

Кроме того, при работе в течение времени tp с нагрузкой Рк, отличной от номинальной, превышение температуры двигателя также не должно превышать того же допустимого значения

где АРк — потери, соответствующие реальной нагрузке ЭД Рк. Из (14.66) и (14.67) с учетом (14.58) следует, что

откуда

Если рассчитанная по (14.69) допустимая мощность Рк превышает эквивалентную мощность Рэ, т.е. РкЭ, то ЭД будет работать в нормальном тепловом режиме, не перегреваясь сверх допустимого уровня. Аналогичные (14.69) расчетные формулы могут быть получены для допустимых момента Мк или тока 1К, сопоставление которых полученным по нагрузочным диаграммам эквивалентным моментом Мэкв или током /экв позволяет делать суждение о степени нагрева ЭД.

Необходимо отметить, что ЭД, предназначенные для кратковременного режима работы, нецелесообразно использовать в продолжительном режиме из-за имеющихся у них повышенных постоянных потерь мощности.

Для кратковременного режима работы иногда выбирают двигатели повторно-кратковременного режима в соответствии с рекомендациями табл. 14.3.

Таблица 14.3

Соответствия повторно-кратковременного режима работы кратковременному режиму

ПВ, %

15

25

40

tKp, мин

30

60

90

Из данных табл. 14.3 следует, что например двигатель с ПВ = 15 % может работать в кратковременном режиме в течение 30 мин с указанной номинальной мощностью Рном или номинальным моментом Мном.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >