При змінному навантаженні

Головна | Про нас | Зворотній зв'язок

Прийнято розрізняти навантажувальні діаграми механізму і електроприводу. Під навантажувальної діаграмою механізму розуміють залежність моменту опору механізму Мм або потужності Рм від часу. Разом з навантажувальної діаграми механізму дається або розраховується швидкісна діаграма # 969; м (t).

Для електроприводу нагрузочная діаграма (М = f (t) або Р = f (t)) складніша, тому що вона визначається не тільки статичними режимами роботи, а й перехідними процесами електроприводу. Перехідні процеси в системі електроприводу роблять помітний вплив на момент, що розвивається двигуном, і відповідно на залежність М (t). До них насамперед належать: включення двигуна в мережу і його відключення, зміна параметрів напруги, що підводиться, головних ланцюгів і ланцюгів збудження і т.п. У таких випадках d # 969; / dt ≠ 0. Тому при побудові навантажувальної діаграми електроприводу М (t) слід користуватися рівнянням руху.

Для електроприводів, що працюють тривалий час з постійним навантаженням і швидкістю, можна не враховувати втрати енергії в перехідних процесах, тобто не враховувати динамічну складову моменту двигуна і вважати М (t) = Мс = const і Р (t) = Р с = const.

Формули для розрахунку потужності і моменту виробничих механізмів визначаються специфікою їх роботи і відносно прості. Наприклад, потужність насоса залежить від маси рідини, що перекачується і швидкості її руху, потужність підйомного механізму визначається вагою вантажу, що піднімається і швидкістю підйому, потужність двигуна шпинделя металорізального верстата - зусиллям різання і швидкістю різання і т.д.

Більш складним є побудова навантажувальної діаграми електроприводу, коли швидкість, прискорення і інші показники системи не залишаються постійними в процесі роботи механізму. Як приклад розглянемо побудову навантажувальної діаграми ліфтадля робочої ділянки, на якому кабіна ліфта розганяється до певної швидкості, рухається деякий час з постійною швидкістю, а потім загальмовується.

За відповідними формулами можна розрахувати статичне навантаження ліфта Мс (t). Заданими для кабіни ліфта є швидкість руху кабіни # 969 ;, а також максимальні значення величин d # 969; / dt і d 2 # 969; / dt 2. які обумовлюються відповідними нормами.

Навантажувальна діаграма ліфта будується в вигляді графіка (рис. 13.1), що складається з семи ділянок. Першим будується ділянку 4-го графіка, на якому d # 969; / dt = const. Потім можна побудувати ділянки 2 і 6. на яких постійними є прискорення і уповільнення, а швидкість збільшується і зменшується за лінійним законом. Ділянки 1. 3. 5. 7 характеризуються лінійним зміною прискорення (уповільнення), коли друга похідна від швидкості за часом (ривок) залишається постійною, обумовленої нормами, а швидкість змінюється по параболічного закону.

Мал. 13.1. До побудови навантажувальної діаграми ЕП пасажирського ліфта

За відомим моменту інерції J системи електроприводу ліф-та можна побудувати графік J d # 969; / dt = f (t), так як d # 969; / dt відома.

Таким чином, є всі дані для побудови графіка М (t):

На підставі графіків М (t) і # 969; (t) можна побудувати залежність Р (t) = М (t) # 8729; # 969; (t) і далі перейти до вибору електродвигуна по потужності, якщо за даною методикою будуть побудовані навантажувальні графіки і для інших ділянок руху кабіни ліфта.

Методи розрахунку потужності електродвигуна при змінному навантаженні. В електроприводах, у яких потужність на валу електродвигуна змінюється за певним навантажувальних графіку (рис. 13.2), електродвигун спочатку вибирають по найбільшій потужності цього графіка з урахуванням його перевантаження, а потім обраний електродвигун перевіряють по нагріванню. Прикладами електроприводу зі змінним навантаженням на валу електродвигуна є електроприводи багатоопераційних верстатів, кулачкових автоматів і ін. Форма навантажувального графіка залежить від оброблюваної деталі, потужності і тривалості окремих переходів циклу обробки деталі. При цьому електродвигун обертається безперервно майже з постійною швидкістю, хоч його механічна характеристика має велику жорсткість.

Мал. 13.2. Навантажувальний графік при змінному навантаженні

Для перевірки обраного електродвигуна по нагріванню при змінному навантаженні існують такі чотири методи:

1) метод еквівалентного струму Iе;

2) метод еквівалентного моменту Ме;

3) метод еквівалентної потужності Ре;

4) метод середніх (еквівалентних) втрат.

Розглянемо ці методи.

Метод середніх (еквівалентних) втрат. При змінному навантаженні (в верстатобудуванні та інших областях) найбільш часто використовують звичайні електродвигуни, призначені для тривалого режиму роботи з постійним навантаженням. Тому електродвигун вибирають на таку постійну потужність Ре тривалого режиму роботи, при якій в електродвигуні виділяється стільки ж тепла за час циклу роботи t ц. скільки і при роботі при змінному навантаженні:

де Q е - кількість теплової енергії, що виділяється в електродвигуні потужністю Ре в одиницю часу;

# 8710; Ре - втрати потужності в електродвигуні при роботі з потужністю Ре;

# 8710; Рі - втрати потужності в електродвигуні при роботі з потужністю Рi.

Звідси отримуємо формулу середніх втрат:

Метод середніх (еквівалентних) втрат для перевірки електродвигуна по нагріванню, попередньо обраного по перевантаженню, заснований на використанні цієї формули середніх втрат і полягає в наступному:

1.Іспользуя навантажувальний графік, визначають:

де # 951; i - ККД електродвигуна при роботі з потужністю Pi.

У досить докладних технічних даних АТ призводять значення ККД при навантаженнях 1/4, 2/4, 3/4, 4/4 і 5/4 від Рн. За цими даними будують графік # 951; = F (Р), з якого визначають значення # 951; i.

Для наближених розрахунків (і при відсутності даних для побудови графіка # 951; = F (Р)) можна використовувати формулу

2.Вичісляют # 8710; Ре за формулою (13.1) і перевіряють виконання умови # 8710; Ре ≤ # 8710; Рн.

Якщо ця умова не виконується, беруть наступний за номінальною потужності електродвигун з каталогу і т.д. до виконання цієї умови.

Метод еквівалентного струму. Якщо у формулі (13.1) втрати потужності розділити на постійні і змінні. пропорційні квадрату струму навантаження I 2. отримаємо

де b - величина, постійна для конкретного двигуна.

Так як # 8710; Рпост × t ц = # 8710; Рпост × Σ ti. то після перетворень і рішення (13.2) щодо Iе отримаємо

Ця формула відповідає навантажувальних графіку (див. Рис. 13.2) з прямокутними ділянками. Якщо навантажувальний графік I = f (t) містить трикутні і трапецеїдальні ділянки (рис. 13.3), в формулу (13.3) замість I1 і I5 слід підставляти

Мал. 13.3. Навантажувальний графік I = f (t)

Метод еквівалентного струму заснований на використанні формули (13.3) при перевірці електродвигуна по нагріванню і полягає в наступному:

1.Рассчітивают Iе по (13.3), використовуючи навантажувальний графік I = f (t).

2. За каталогом (знаючи заздалегідь рід струму, напруга, швидкість обертання і інші дані) вибирають електродвигун з номінальним струмом Iн ≥ Iе.

Даний метод можна застосовувати до електродвигуна будь-якого типу.

Метод еквівалентного моменту. Для ДПТ НВ і АТ метод еквівалентного струму можна замінити методом еквівалентного моменту, що використовує формулу еквівалентного моменту

так як для ДПТ при Ф = const струм пропорційний моменту, а для АТ при невеликих значеннях ковзання (на робочому ділянці) момент можна вважати приблизно пропорційним струму.

Метод еквівалентної потужності. Якщо швидкість обертання електродвигуна під час роботи змінюється незначно, що характерно для електродвигунів з жорсткими механічними характеристиками, то потужність приблизно пропорційна моменту. Тоді можна користуватися методом еквівалентної потужності, які використовують формулу еквівалентної потужності,

Ця формула більш зручна, ніж формула середніх втрат, в якій необхідні додаткові обчислення ККД # 951; i.

Даний метод використовують також і при невеликому числі пускових процесів (до 20 в годину), нехтуючи їх впливом на нагрів електродвигуна.

Лекція 14.РАСЧЕТ Номінальна потужність