Электродвигателей. Нагрузочные диаграммы

Номинальным называют режим работы, применительно к которому завод изготовил данную электрическую машину, чтобы она нормально действовала в течение всего срока службы.

Исходные данные для выбора мощности двигателя определяют по нагрузочным диаграммам производственных механизмов, которые строят на основе заданного хода производственного процесса-длительности рабочих периодов, холостых ходов (пауз), а также величины тока, мощности или момента.

Нагрузочными диаграммами называются зависимости мощности, вращающего момента или тока от времени. Различают нагрузочные диаграммы рабочей машины и двигателя. С некоторым приближением можно считать их одинаковыми.

Условия нагрева электродвигателей определяют основные номинальные режимы работы электрических машин, которые зависят от характера и длительности их работы. Режимы работы производственных машин и механизмов (а, следовательно, и двигателей) весьма разнообразны (от S1 до S8, где S – условное обозначение режима). Тем не менее, все они могут быть сведены к трем ос­новным (типовым) режимам: продолжительному (S1), кратковременному (S2) и повторно-кратковременному (S3).

При продолжительном режиме работа двигателя происходит длительное время с постоянной (рисунок 2а) или переменной (рисунок 2 б) нагрузкой, причем рабочий период настолько велик, что нагрев двигателя достигает установившейся температуры.

При кратковременном режиме рабочие периоды чередуются с паузами. Во время пауз двигатель необязательно отключается от сети, он может работать вхолостую. В этом режиме паузы настолько длительны, что двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды, а за кратковременные рабочие периоды его температура не достигает установившегося значения (рисунок 2в).

При повторно - кратковременном режиме рабочие периоды чередуются с периодами останова или холостого хода двигателя, как и при кратковременном режиме, но с менее длительными паузами. При этом двигатель за время рабочего периода не успевает нагреться до установившегося значения температуры, а за время паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды (рисунок 2г). Продолжительность рабочего цикла вместе с паузой составляет не более 10 мин., в противном случае режим работы считается продолжительным.

Повторно-кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения ПВ, т.е. отношением продолжительности рабочего периода t_рк продолжительностивсего цикла t_{ц ,} включая и паузы_:

 

 

В России приняты следующие стандартные значения ПВ%: 15, 25, 40, 60 и 100%, причем ПВ=25% и 40% принимают за номинальные значения.

При значении ПВ больше 60% режим работы двигателя считается длительным, при ПВ меньше 10% - кратковременным, а в пределах 10%≤ПВ≤60% - повторно-кратковременным. Продолжительность цикла при этом не должна превышать 10 мин.

 

 

Рисунок 2 Графики нагрузки (нагрузочные диаграммы) и кривые нагрева двигателей:

а – при длительной постоянной нагрузке; б – при длительной переменной нагрузке;

в – при кратковременной нагрузке; г – при повторно-кратковременной нагрузке.

 

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Для привода той или иной производственной машины должен быть выбран такой двигатель, который наиболее полно удовлетворял бы технико-экономическим требованиям. Это значит, что необходимо выбрать двигатель наиболее простой по управлению, надежный в эксплуатации, имеющий наименьшие стоимость, вес, габариты, а также высокие энергетич6еские показатели. При выборе двигателя требуется выбрать:

тип двигателя;

величину напряжения;

номинальную частоту вращения;

конструктивное исполнение.

Выбор типа электродвигателя

В большинстве случаев выбор двигателя по роду тока, напряжению, частоте питающей сети предопределен схемой электроснабжения предприятия.

При выборе типа электродвигателя можно ограничиться сравнением особенностей следующих двигателей: трехфазных асинхронных с фазным и короткозамкнутым роторами, синхронных и двигателей постоянного тока.

Из них самыми распространенными, простыми, надежными и экономичными являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А, используемые на предприятиях, как правило, при мощностях до 100 кВт. Их недостатком является большой пусковой ток и малый пусковой момент. Если пусковой момент такого двигателя окажется недостаточным для обеспечения требуемого режима пуска, то выбирают асинхронные короткозамкнутые двигатели с двойной беличьей клеткой или с глубокими пазами на роторе.

Для привода механизмов, имеющих большие статические и инерционные нагрузки в момент пуска (например, конвейеры лесоматериалов или строительных материалов), целесообразно использовать асинхронные короткозамкнутые двигатели с повышенным пусковым моментом серии 4АР. Для механизмов, работающих в повторно-кратковременных режимах (например, лебедки), предназначены двигатели с повышенным скольжением серии 4АС. Номинальным режимом для двигателей с повышенным скольжением является режим с ПВ=40%.

Для привода механизмов, допускающих ступенчатое регулирование частоты вращения, используют многоскоростные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А, имеющие две, три и четыре частоты вращения. Для привода механизмов, работающих обычно с перегрузками, что особенно характерно для механизмов первичной обработки заготовленного леса (хлыстов, деревьев), а также частыми пусками, целесообразно применять двигатели серии 4А с встроенной температурной защитой.

Для электроприводов с тяжелыми условиями пуска, требующих плавного регулирования частоты вращения, а также приводов, работающих в повторно-кратковременном режиме с большим числом пусков в час (подъемные машины), предназначены асинхронные двигатели с фазным ротором, двигатели специализированных исполнений (крановые).

Для нерегулируемых электроприводов средней и большой мощности, работающих в продолжительном режиме с редкими пуками (воздуходувки, мощные центробежные насосы, компрессоры), рекомендуется применять синхронные двигатели, т.к. их КПД более высокий по сравнению с асинхронными. Кроме того, они способствуют повышению коэффициента мощности электроустановок. При малых мощностях они не рекомендуются, т.к. капитальные затраты не окупаются эксплуатационными преимуществами.

Для механизмов, требующих непрерывного и плавного регулирования частоты вращения в широких пределах, приходится применять двигатели постоянного тока, несмотря на относительную сложность их устройства и высокие эксплуатационные расходы