Номинальные режимы работы электродвигателей. Номинальные режимы работы электродвигателей реферат

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ. Устройство и выбор асинхронного электродвигателя

6. Режимы работы электродвигателей

Двигатель выбирают, исходя из условий работы, на основе нагрузочной диаграммы, под которой понимают графически выраженную зависимость мощности Р, момента М или тока I от времени t:

, ,.

Различают три основные режима работы, длительный, кратковременный и повторно- кратковременный.

6.1 Длительный режим.

Это режим, при котором двигатель работает под нагрузкой в течение времени, достаточного для нагрева его до установившейся температуры (рис.1а). Установившаяся температура определяется нагрузкой двигателя. Двигатель используется полностью, если установившаяся температура равна максимально допустимой для класса изоляции двигателя . В длительном режиме на судах работают электроприводы вентиляторов, насосов и других механизмов.

6.2 Кратковременный режим.

В этом режиме двигатель, работая под нагрузкой не успевает нагреться до установившейся температуры, а в период остановки остывает до температуры окружающей среды (рис.1б). Работать двигатель всегда начинает в холодном состоянии . В таком режиме на судах работают электроприводы якорно-швартовых устройств. Завод-изготовитель двигателей указывает номинальные мощности двигателя для стандартных длительностей работы – 10, 30 и 60 мин.

6.3 Повторно-кратковременный режим.

Этот режим состоит из периодов работы и пауз, причём за время работы двигатель успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды (рис.1в). Суммарная продолжительность рабочего периода . И паузы(время цикла) не должна превышать 10 мин. Этот режим характеризуется относительной продолжительностью включения – отношением продолжительности рабочего периодак продолжительности, выраженной в процентах:

Стандартные значения ПВ – 15, 25 ,40 ,60%.

Повторно-кратковременный режим характерен для грузоподъёмных механизмов.

7. Нагрев и охлаждение электродвигателей

7.1 Нагрев двигателя.

Работая с некоторой постоянной мощностью на валу , двигатель потребляет из сети мощность, превышающую мощностьна значение потерь, которые выражают через к.п.д. двигателя:

Потери мощности в двигателе превращаются в теплоту, вызывая нагрев до некоторой температуры, определяемую его нагрузкой. Количество теплоты , выделяемое в двигателе:

При расчёте тепловых процессов принимают следующие допущения:

- двигатель представляют в виде однородного твёрдого тела, равномерно нагревающегося по всему объёму;

- считают, что двигатель охлаждается только благодаря теплопроводности и конвекции.

При этих условиях количество теплоты, выделяемой двигателем в окружающую среду, пропорционально повышению его температурынад температурой окружающей среды.

Введём обозначения: С – теплоёмкость двигателя – количество теплоты, необходимое для нагревания двигателя на 1oС, ; А – теплоотдача двигателя – количество теплоты, отдаваемое в окружающую среду в течение 1с при разности температур двигателя и среды 1oС, oС. Уравнение теплового баланса имеет вид [1]:

где - количество теплоты, выделяющейся в двигателе за время dt;

- количество теплоты, идущей на нагрев двигателя;

- количество теплоты, отдаваемой двигателем в окружающую среду за время dt.

Решив дифференциальное уравнение относительно , можно определить температуру двигателя в любой момент времени его работы (при условии, что температура двигателя в момент пуска равна температуре окружающей среды).

[1]

где - постоянная времени нагрева,;

- установившееся превышение температуры, которое будет достигнуто за время . В реальных условиях черездвигатель достигает температуры.

Исходя из реальных условий нагрева двигателя, постоянную нагрева Т определяют как время, в течение которого нагревается до . Действительно:

Для двигателей малой и средней мощности постоянная времени нагрева находится в пределах 10-20 мин.

studfiles.net

Номинальные режимы работы электродвигателей

Режимом работы называется установленный порядок чередования, продолжительности и величины нагрузки, холостого хода, торможения, пуска и реверса машины во время работы.

Номинальным режимом работы электродвигателя называется режим, для работы в котором электрическая машина предназначена заводом изготовителем. Это один из параметров его технической характеристики, приведенной в паспорте или каталоге. Именно для этого режима в каталогах и паспорте электродвигателя указываются номинальная полезная механическая мощность на валу, номинальное напряжение, номинальный ток, номинальная частота вращения, номинальный кпд, номинальный коэффициент мощности, номинальный режим работы.

Номинальные данные характеризуют работу электрической машины, установленной на высоте до 1000 м над уровнем моря, при температуре окружающей среды 40°С и охлаждающей воды 30°С[1].

В соответствии с ГОСТ 183-74 (СТ СЭВ 1346-78) установлено восемь номинальных режимов работы электрических машин, которые в соответствии с международной классификацией имеют условные обозначения S1 – S8.

Режимом продолжительной нагрузки S1 (продолжительным режимом) называется режим, при котором время работы электрической машины при практически неизменных нагрузке и температуре охлаждающей среды достаточно для нагрева всех ее частей до практически установившейся температуры, рис. 3.1а. Режим характеризуется неизменными тепловыми потерями в течение всего времени работы.

Режимом кратковременной нагрузки S2 (кратковременным режимом) называют режим, при котором периоды работы с неизменной нагрузкой чередуются с периодами отключения электрической машины (паузами), рис. 3.1б, причем за время работы температура его частей не успевает достигнуть установившегося значения, а за время пауз (отключения) она охлаждается до установившейся температуры, отличающейся от температуры окружающей среды не более чем на 1°С. Установленная ГОСТ длительность периодов работы в данном режиме 10, 30, 60 и 90 мин. Она должна быть указана в условном обозначении режима работы, например S2-60 мин.

Режим повторно-кратковременной нагрузки (повторно-кратковременный) имеет три разновидности S3, S4, S5. Он отличается от кратковременного регламентированными продолжительностью включения под неизменную нагрузку и продолжительностью периодов отключения (пауз). Время работы электрической машины всегда меньше времени, необходимого для нагрева ее частей до установившейся температуры, а время пауз меньше необходимого для остывания машины до практически холодного состояния. Продолжительность цикла 10 мин.(600 с.), если нет других указаний.

Режим повторно-кратковременной нагрузки S3 – последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов работы при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния, рис. 3.1в. Так как продолжительность пускового периода намного меньше периода работы под нагрузкой предполагается отсутствие влияния на нагрев электрической машины пускового тока и увеличения мощности тепловых потерь за время пуска. Для режима S3 характеризующим является только один параметр - продолжительность включения:

(3.1)

где – период работы при номинальных условиях, с.;

– период отключенного, неподвижного состояния, с.;

– продолжительность цикла, с.

Для всех разновидностей S3, S4, S5 повторно-кратковременного режима номинальная продолжительность включения принята 15, 25, 40, 60%.

В условном обозначении режима S3 указывается продолжительность включения в %, например S3-40%.

Режим повторно-кратковременной нагрузки, включая пуск, S4 – последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов пуска, работы при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния (пауз) рис.3.1г. Время пуска соизмеримо со временем работы под нагрузкой, а поэтому пусковой ток и увеличение мощности тепловых потерь в пусковой период оказывают непосредственное влияние на нагрев электрической машины (электродвигателя).

Для режима S4 характеризующими параметрами являются:

продолжительность включения

(3.2)

число включений, циклов в час

(3.3)

а – S1, б – S2, b – S3, г – S4, д – S5, е – S6, ж – S7, з – S8

tп - время пуска; tр - время работы при номинальных условиях;

t т - время торможения; tx - время холостого хода; t 0 - время паузы;

tц - время цикла.

Рисунок 3.1 – Диаграмма полезного механического момента на валу двигателя Т, мощности тепловых потерь DРt , температуры электродвигателяQ при различных номинальных режимах работы

а – S1, б – S2, b – S3, г – S4, д – S5, е – S6, ж – S7, з – S8 tп - время пуска; tр - время работы при номинальных условиях; t т - время торможения; tx - время холостого хода; t 0 - время паузы; tц - время цикла. Рисунок 3.1 – Диаграмма полезного механического момента на валу двигателя Т, мощности тепловых потерь DРt , температуры электродвигателя Q при различных номинальных режимах работы

а – S1, б – S2, b – S3, г – S4, д – S5, е – S6, ж – S7, з – S8

tп - время пуска; tр - время работы при номинальных условиях;

t т - время торможения; tx - время холостого хода; t 0 - время паузы;

tц - время цикла.

коэффициент инерции:

(3.4)

где tn – время пуска, с.;

– момент инерции якоря (ротора) двигателя, кг×м2;

–приведенный к валу электродвигателя момент инерции приводного механизма, кг×м2;

- число включений за один цикл.

Номинальные значения:

– 30, 60, 120, 240;

– 1.2, 1.6, 2, 2.5, 4, 6.3, 10.

В условном обозначении режима указывается , , , например S4-25%, 120 вкл/час, FI - 2.0. Это означает, что электродвигатель при коэффициенте инерции =2.0 рассчитан на работу при 120 включениях в час, длительность каждого цикла составляет 3600/120 = 30 с, из которых сумма времени пуска и времени работы составляет 25% т.е. 7,5 с, а время пауз 22,5с.

Режим повторно-кратковременной нагрузки, включая пуск и электрическое торможение, S5 – последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов пуска, работы при постоянной нагрузке, быстрого электрического торможения и отключенного, неподвижного состояния, рис. 3.1д. Длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного цикла.

Для режима S5 продолжительность включения:

(3.5)

где – время электрического торможения, с.

Остальные параметры аналогичны режиму S4. Иногда для режима S5 используют и такую характеристику как постоянная кинетической энергии – отношение кинетической энергии, запасенной ротором (якорем) электрической машины при номинальной частоте вращения (угловой скорости) к номинальной мощности электрической машины.

Условное обозначение режима аналогично S4, например S5 - 40%, 60 вкл/час, FI - 1.2.

Режимы S6, S7, S8 являются разновидностями продолжительного режима и носят название перемежающихся режимов.

Режим продолжительной работы при переменной нагрузке(перемежающийся режим) S6 – последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов работы при постоянной нагрузке и на холостом ходу, рис.3.1е. Влияние пусковых токов и мощности тепловых потерь на нагрев частей электродвигателя в пусковой период не учитывается.

Тепловое равновесие за время одного цикла не наступает. Продолжительность одного цикла, если нет других указаний, принимается 10 мин.(600с). Для режима S6 характеризующим параметром является продолжительность нагрузки (работы):

(3.6)

где tx – время (продолжительность) работы на холостом ходу, с.

Номинальные значения – 15, 25, 40, 60%.

В условном обозначении режима указывается в %, например S6 - 15%.

Режим продолжительной нагрузки, включая пуск и электрическое торможение (перемежающийся режим с частыми реверсами при электрическом торможении) S7 – последовательность идентичных циклов, каждый из которых состоит из периодов пуска, работы при постоянной нагрузке и электрического торможения, рис. 3.1 ж. Из-за малой длительности неизменной нагрузки потери в пусковые периоды, во время реверсов, электрическом торможении оказывают существенное влияние на нагрев частей двигателя. Длительность рабочего периода недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного цикла.

Для этого режима характеризующими параметрами являются: число включений в час, коэффициент инерции, например S7 - 120 вкл/час, -2.5.

Режим работы при периодическом изменении частоты вращения и нагрузки (перемежающийся режим с двумя и более частотами вращения) S8 – последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов ускорения, работы при постоянной нагрузке, соответствующей заданной частоте вращения, затем одного или нескольких периодов работы при других постоянных значениях нагрузки, соответствующим другим частотам вращения, рис. 3.1з. Изменение мощности тепловых потерь электродвигателя при переходе на другую частоту вращения с другой нагрузкой и при электрическом торможении оказывает существенное влияние на нагрев частей электродвигателя.

Для режима S8 характеризующими параметрами являются: число включений в час; коэффициент инерции; нагрузка, соответствующая каждой из частот вращения; частота вращения при соответствующей нагрузке, продолжительность нагрузки на каждой из частот вращения, рис. 3.1з:

	(3.7)

	(3.8)

	(3.9)

Условное обозначение режима включает указанные выше характеристики, например S8 - 60 вкл/час; - 2.0; 22 квт; 740 об/мин; 40%; 55квт; 1470 об/мин; 60%.

Кроме основных номинальных режимов работы электрических машин (S1 – S8) в практике эксплуатации электродвигателей можно выделить: режим кратковременной нагрузки с продолжительностью цикла существенно меньшей 10 минут; режим чередующихся реверсов; режим стохастической нагрузки.

Режим кратковременной нагрузки с малой продолжительностью рабочего цикла является частным случаем режимов S2, S3 и отличается от них тем, что время работы в этом режиме соизмеримо со временем пуска электродвигателя. В связи с этим потери в электродвигателе необходимо рассматривать как функции времени, а не как постоянные величины.

Режим чередующихся реверсов относится к режиму S7, но отличается от него симметричным графиком мощности при различных направлениях вращения. Кроме того, рабочий цикл по времени соизмерим со временем реверса, и поэтому при расчете потерь необходимо учитывать апериодические составляющие тока и магнитного потока.

Режим стохастической (случайной) нагрузки характеризуется вероятностными характеристиками нагрузки на валу, а график случайной нагрузки не может быть выражен детерминированной функцией времени.

Еще раз обращаем внимание на то, что в каталогах, паспортах на электрические машины указываются номинальные режимы, и технические данные именно при этих номинальных режимах.

Так как рабочий режим реальных машин и механизмов, как правило, не совпадает с одним из рассмотренных номинальных, задача выбора электродвигателя по мощности для привода реальной машины, механизма заключается в том, чтобы правильно сопоставить ее рабочий режим с паспортным номинальным режимом электродвигателя, обеспечив максимальное использование выбранного электродвигателя по условиям нагрева.

Дата добавления: 2015-07-16; просмотров: 377 | Нарушение авторских прав

Читайте в этой же книге: Введение | Продолжительный (длительный) режим | Кратковременный режим | Повторно-кратковременный режим | Расчет эквивалентных значений нагрузок при криволинейном законе изменения моментов, мощности | Основная программа | Подпрограммы ввода исходных данных | Подпрограмма Cycle | Подпрограмма Perevod | Определение положения, скорости и ускорения элемента механизма в функции времени от начала операции (подпрограмма Operation) |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.062 сек.)

mybiblioteka.su

Номинальные режимы работы электродвигателей

Стр 1 из 2Следующая ⇒

При расчетах электропривода, как правило, не возникает задачи непосредственного определения температуры нагрева ЭД (как уже указывалось, это возможно только в результате эксперимента). На этапе проектирования важно оценить параметры режима работы, при котором ЭД будет полностью использован по мощности, а температура его частей не превысит допустимое для данного класса изоляции значение.

Возможные режимы работы электроприводов отличаются огромным многообразием по характеру и длительности циклов, значениям нагрузок, условиям охлаждения, соотношениям потерь в период пуска и установившегося движения и т. д., поэтому изготовление ЭД для каждого из

возможных режимов работы электропривода не имеет практического смысла.

На основании анализа реальных режимов выделен специальный класс режимов – номинальные режимы, для которых проектируются и изготавливаются серийные ЭД.

Данные, содержащиеся в паспорте ЭД, относятся к определенному номинальному режиму и называются номинальными данными ЭД. Заводы-изготовители гарантируют при работе ЭД в номинальном режиме при номинальной нагрузке полное использование его в тепловом отношении.

Отечественными и международными стандартами предусматриваются восемь номинальных режимов с условными обозначениями S1 ¸ S8.

1. Продолжительным номинальным режимом (S1) работы ЭД называется режим работы, при котором время работы при практически неизменной нагрузке и температуре охлаждающей среды достаточно для нагрева всех его частей до практически установившейся температуры. На рис. 7,а приведены зависимости мощности Р на валу двигателя, мощности потерь DР и температуры q от времени для этого режима работы.

2. Кратковременным номинальным режимом (S2) работы ЭД называется режим, при котором периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения ЭД; при этом периоды нагрузки не настолько длительны, чтобы перегрев ЭД мог достигнуть установившихся значений, а периоды остановки настолько длительны, что все его части охлаждаются до температуры охлаждающей среды (рис. 7,б). Установленная ГОСТ длительность периодов работы в данном режиме tр: 10, 30, 60, 90 мин.

3. Повторно-кратковременным номинальным режимом работы (S3) называется режим, при котором периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения машины, при этом как рабочие периоды, так и паузы по длительности таковы, что превышения температуры частей машины не достигают установившихся значений (см. рис.7,в).

Продолжительность цикла не превышает 10 мин, и режим характеризуется продолжительностью включения ПВ или ε

, или . (6)

Установленная ГОСТ величина ПВ для всех повторно-кратковременных режимов – 15, 25, 40, 60%. Отечественной промышленностью в основном выпускаются электродвигатели с ПВ= 40%. Предполагается, что в этом режиме увеличение потерь в машине за счет пусковых токов не влияет на нагрев машины, так как время пуска существенно меньше периода работы.

Режимы S1, S2 и S3 являются в настоящее время основными, номинальные данные на которые включаются отечественными заводами-изготовителями в паспорт ЭД и каталоги.

Наличие номинальных режимов S4 – S8 имеет целью упростить задачу эквивалентирования произвольных режимов номинальными.

4. Повторно-кратковременный номинальный режим с частыми пусками (S4). В этом режиме пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины. Здесь остановка двигателя после его отключения осуществляется путем выбега или за счет механического торможения, поэтому дополнительного нагрева обмоток двигателя при его отключении не происходит (рис. 8,а).

Данный режим характеризуется продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции привода.

. (7)

Рис. 7. Зависимости мощности на валу двигателя P, мощности потерь DPT и температуры q от времени для режимов: а - s1, б - S2, в - S3.

Нормируемое число включений в час: 30, 60, 120, 240.

Коэффициент инерции – это отношение суммарного приведенного к валу двигателя момента инерции привода к моменту инерции ротора двигателя.

. (8)

Нормированные значения коэффициента инерции для данного режима: 1,2; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10.

В условном обозначении режима указывается продолжительность включения, число включений в час и коэффициент инерции, например:

S4 – 25%, 120 включений в час, 2,0.

Это означает, что двигатель рассчитан на работу при 120 включениях в час, длительность каждого цикла равняется 30 с., из которых время пуска и время работы составляют 7,5 с., а время паузы – 22,5 с. При этом значение суммарного приведенного момента инерции привода не должно превышать значение момента инерции ротора электродвигателя более чес в два раза. При больших значениях время пуска увеличится, возрастут потери в двигателе и для обеспечения допустимого теплового режима нужно соответственно увеличить время паузы, т. е. уменьшить число включений в час.

5. Повторно-кратковременный номинальный режим с частыми пусками и электрическим торможением (S5). В этом режиме потери при пуске и электрическом торможении оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины (рисунок 8,б). Данный режим характеризуются продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции. Продолжительность включения

. (9)

Нормированные значения числа пусков в час такие же, как и в режиме S4. Нормированные значения коэффициента инерции: 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0. На допустимое число включений в час существенно влияют потери энергии в переходных режимах, а т.к. они пропорциональны моменту инерции привода, то с ростом Jå или КJ уменьшается допустимая частота включений.

6. Перемежающийся номинальный режим работы (S6). Этот режим отличается от режима S3 тем, что после периода работы ЭД не отключается, а продолжает работать в режиме холостого хода.

а) б) Рис. 8. Зависимости мощности на валу двигателя P, мощности потерь DPT и температуры q от времени для режимов: а - s4, б - S5.

7.Перемежающийся номинальный режим работы с частыми реверсами (S7) - режим, при котором реверс чередуется с работой двигателя при номинальной нагрузке, причем за периоды действия последней перегрев частей двигателя не может достичь установившихся значений. В этом режиме потери при реверсе оказывают существенно влияют на перегрев частей двигателя, который всё время работает без остановки, находясь под напряжением.

8. Перемежающимся номинальным режимом работы с двумя или более скоростями (S8) называется режим, при котором периоды одной нагрузки на одной скорости чередуются с периодами работы на другой скорости при соответствующей этой скорости нагрузке. Периоды нагрузки на каждой из скоростей не настолько длительны, чтобы перегрев частей ЭД мог достигнуть установившихся значений.

ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

Поскольку промышленность выпускает ЭД, рассчитанные на работу в одном из режимов S1, S2 или S3, то при расчете мощности ЭД необходимо привести реальный график нагрузки к одному из стандартных и по полученным эквивалентным величинам выбрать соответствующий ЭД. Так, режимы работы S6¸S8 могут быть приведены к режиму S1, режимы S4 и S5 – к S3. Основой приведения является сопоставление эквивалентных тепловых

потерь в ЭД при реальном режиме работы с номинальными потерями QH в режиме работы, на который он рассчитан изготовителем.

Например, для режима работы S5 эквивалентные (или средние) потери QСР будут равны (см. рисунок 8,б):

Условие правильности выбора формулируется как QСР £ QН.

На практике чаще используются более простые и удобные методы расчета, основанные на методе средних потерь: методы эквивалентных тока, момента и мощности ЭД.

Поскольку потери в ЭД:

где К – постоянные потери,

то при условии, что К и R не меняются в процессе работы, можно перейти к методу эквивалентного тока:

. (10)

Если известно, что ЭД будет работать с постоянной величиной магнитного потока, то можно воспользоваться методом эквивалентного момента:

. (11)

Если известно, что ЭД будет работать при условии постоянства скорости вращения, то можно воспользоваться методом эквивалентной мощности:

. (12)

Рассмотренными методами можно произвести проверку предварительно выбранного ЭД на допустимость его работы в данном режиме. Двумя последними методами можно также произвести выбор ЭД, т.к. величины РН и МН приводятся в каталогах, либо вычисляются из каталожных данных.

При расчете мощности ЭД для работы в режимах S3¸S5 определения

эквивалентных величин может оказаться недостаточным. Расчеты по уравнениям (10)¸(12) позволяют перейти от реального графика работы с переменной нагрузкой к эквивалентному с неизменной нагрузкой без учета временной характеристики, т.е. ПВ. Если реальное значение ПВР отличается от нормированного, то необходимо пересчитать полученную эквивалентную величину к регламентированному ГОСТ значению ПВН, например:

. (13)

Если рассчитывается мощность ЭД при работе в режиме S2, но расчетное время работы tP Р не совпадает с нормированным tP Н, то приведение эквивалентных величин к каталожным производится следующим образом:

, (14)

где – отношение постоянных потерь в ЭД к переменным в номинальном режиме.

Присутствующую в (14) постоянную времени нагрева ТН можно определить из данных, приведенных в каталоге, путем сопоставления двух кратковременных режимов "1" и "2" для одного и того же ЭД:

, (15)

где величины с индексами "1" и "2" соответствуют первому и второму режимам работы, указанным в каталоге.

Если для работы в кратковременном режиме будет использоваться ЭД, предназначенный для работы в режиме S1, то его целесообразно перегрузить для полного использования по нагреву. Для количественной оценки при этом используются коэффициенты тепловой и механической перегрузок.

Коэффициентом тепловой перегрузки называется отношение тепловых потерь кратковременного режима QКР к номинальным потерям QН в продолжительном режиме при условии одинакового перегрева:

. (16)

Поскольку в номинальном режиме работы t , а в кратковременном tДОП = , то

Коэффициентом механической перегрузки называют отношение допустимого по условиям нагрева момента (мощности) в кратковременном режиме работы к соответствующей величине номинального режима:

При допущении, что тепловые потери пропорциональны квадрату тока, а мощность пропорциональна первой степени тока, коэффициент механической перегрузки может быть определен как:

или .

Паспортные данные исследуемого ЭЛЕКТРОдвигателя

Тип	Рн, кВт	Uн, В	Iн, А	nн, об/мин	К.п.д.	cos н
АОЛ41-6	1,0	220/380	4,8/2,8		0,77	0,72

ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. Ознакомиться с электрооборудованием установки ( рисунок 9) и методом измерения температуры.

2. Снять и построить кривые нагрева и охлаждения t = f (t) при одном из номинальных режимов работы для следующих частей асинхронного электродвигателя: железо статора, обмотка статора в пазу и в лобовой части.

3. Определить постоянную времени нагрева (охлаждения) и установившееся значение перегрева рассмотренными в методических указаниях методами.

4. Рассчитать аналитически и построить кривую нагрева и охлаждения.

5. Определить коэффициенты тепловой и механической перегрузки.

6. Проанализировать полученные результаты.

arhivinfo.ru

Режимы работы электродвигателей., реферат — allRefers.ru

Режимы работы электродвигателей. - раздел Философия, ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Режим работы электропривода определяется длительностью и его харак- тером: продолжительный, кратковременный и повторно- кратковременный.

Продолжительный режим – это режим работы такой длительности, при которой за время работы двигателя температура всех устройств электропривода достигает установившегося значения. Пример механизмов с длительным режимом работы: вентиляторы, компрессоры, конвейеры непрерывного транспорта и т.д. Нагрузочная диаграмма режима (рис.2.1.)

При кратковременном режиме рабочий период относительно краток и температура двигателя не успевает достигнуть установившегося режима. Перерыв же в работе исполнительного механизма достаточно велик для того, чтобы двигатель успел охладиться практически до температуры окружающей среды. Такой режим характерен для работы самых различных механизмов кратковременного действия: шлюзов разводных мостов, подъемных шасси самолетов и т.д.

При повторно-кратковременном режиме (рис. 2.2.) периоды работы чередуются с паузами (остановка, холостой ход). причем ни в одном из периодов работы температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время снятия нагрузки двигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды. Типичным примером работы в повторно-кратковременном режиме являются электроприводы металлорежущих станков.

Длительность одного рабочего периода и паузы называется циклом. Повторно кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения ( ПВ%) , под которой понимают отношение суммарного времени рабочих периодов к времени продолжительности цикла:

(t 1 + t 2 + t 4 +t 5 ) ·100 t p t p

ПВ%= =∙ 100= ---------·100,

t 1 + t 2 + t 3 +t 4 + t 5 t p + t 0 t p+ t Ц

где t p -время работы ; t 0 –продолжительность паузы;

t Ц – продолжительность цикла.

Стандартные значения ПВ-15,25,40 и 60%. Например, указанные на щитке двигателя 8 кВт при ПВ-40% означает, что двигатель рассчитан на работу с номинальной нагрузкой 8 кВт в течение 4 минут, а последующее 6 минут должен быть отключён от сети.

Расчёт мощности двигателя при повторной кратковременной работе электропривода выполняют по нагрузочной диаграмме механизма предварительным расчётом эквивалентной рабочей мощности и действительного значения ПВ. Затем эквивалентную мощность РЭ РАБ . пересчитывают для ближайшего стандартного значения ПВ НОМ :

PЭ РАБ.= P12t1+ P22 t2+ …….+PК2tК ;

t1+ t2 ………..+t К Р = PЭ РАБ.= ПВ%

ПВ НОМ%

По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью PН при ПВНОМ так, чтобы PН >P. Выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способности и пусковому моменту.

Расчет электрической линии включает определение сечение провода, которое обеспечивало бы нормальную работу двигателя, питаемого этой линией.

Сечение проводов рассчитывают по двум условиям – нагреву и отклонению напряжения.

Выбор сечения проводов по условиям нагрева с помощью таблиц заключается в сравнении длительно допустимого тока (Iдоп.) для данного сечения провода, взятого из таблиц, с расчетным значением тока (Iрасч.).

При этом должно соблюдаться условие: Iдоп. ³ Iрасч.

При изменении нагрузки происходит колебание напряжения у потребителя. Допустимые отклонения напряжения в процентах от номинального напряжения сети на зажимах электродвигателя составляют 5%.

В общем виде формула для определения потери напряжения в линии:

DU% = PL/CS,

где Р – нагрузка, кВт; L – длина линии, м; S – сечение провода, мм2.

Значения коэффициента С для различных случаев приведены в табл.4

Основными причинами аварийных режимов электроустановок являются короткие замыкания и перегрузки. Для защиты электроустановок от ненормальных режимов работы применяют защитные аппараты – плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Ток плавкой вставки предохранителя, служащего для защиты проводов от токов короткого замыкания, должен удовлетворять соотношению:

, где

Iном.пл.вст. – номинальный ток плавкой вставки;

Iдоп. – допустимый ток по условиям нагрева для защищаемого провода.

Плавкую вставку для защиты электродвигателя выбирают по условию:

Iном.пл.вст. ³ , где

Iпуск. – пусковой ток электродвигателя;

a - коэффициент кратковременной перегрузки плавкой вставки;

a = 2,5 – для двигателей, пускаемых без нагрузки;

a = 2,0 – для двигателей, пускаемых под нагрузкой;

a = 1,6 – для двигателей с затяжным пуском.

2.5. Задание для расчёта двигателя для привода центробежного насоса

Определить необходимую мощность насоса электродвигателя центробежного насоса для перекачки холодной воды, произвести выбор асинхронного двигателя, определить номинальные данные двигателя, рассчитать и построить механические характеристики, рассчитать электрическую линию для питания двигателя. Варианты задания в приложении ( табл. 3).

Для выполнения задания необходимо:

2.5.1.По производительности и расчётному напору определить мощность насоса.

2.5.2.Рассчитать мощность на валу электродвигателя для насоса с горизонтальным валом. Применить асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа

“4А”, напряжение 220/380 В. Скорость вращения вала привода задана в приложении, табл.2. Условия эксплуатации – открытый воздух.

2.5.3.По данным каталога (приложение табл.2.) выбрать тип двигателя, указав номинальные паспортные данные.

2.5.4.Провести проверку по перегрузочной способности к пусковому моменту.

2.5.5.Определить потребляемую мощность

2.5.6.Определить номинальное и критическое скольжение.

2.5.7.Определить номинальные и пусковые токи.

2.5.8.Построить механические характеристики.

2.5.9. По расчетному току выбрать сечение проводов по условиям нагрева;

2.5.10.Проверить выбранное сечение по потере напряжения;

2.5.11.По пусковому току выбрать плавкую вставку предохранителя .

2.5.12.Проверить, защищает ли выбранная плавкая вставка сечение проводов от

действия токов короткого замыкания.

2.6.Пример выполнения задания

2.6.1. Определение необходимой мощности электродвигателя центробежного насоса для перекачки холодной воды производительностью Q=0,055 м3 /с.,

при расчётном напоре H=33м и частоте вращения n=1440 об/мин. Промежуточные передачи отсутствуют. Напряжение в сети 220/380 В.Длина линии 50м.

Мощность насоса, кВт.

Q H 9810*0,055*33

N НАС = = = 29,8 ( кВт)

1000 нас 1000*0,6

=1000 кг/м3 * 9,81 м/с2 =9810 н/м3 нас=0,6

6.2.2.Мощность электродвигателя, кВт при частоте вращения

QHK 9810*0,055*33*1,2

PДВИГ == = 35,6 (кВт)

1000наспер 1000*0,6*1

Коэффициент запаса К=1,2 пер =1

2.6.3. Для насоса с горизонтальным валом выбирается асинхронный

двигатель с короткозамкнутым ротором, согласно заданию – в закрытом исполнении, типа 4А200М4УЗ (200- высота оси вращения; М- средний установочный размер по длине станины : 4- число полюсов: УЗ – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69).

По данным каталога: напряжение 220/380 В; Синхронная частота вращения

n0 =1500 об/мин; частота вращения ротора nНОМ =1470 об/мин; номинальная

мощность = 37 кВт; к.п.д. =91,5%; коэффициент мощности cosφ= 0,90; кратность пускового тока IПУСК./I=7.0; кратность пускового момента МП/МН=1,4; кратность максимального момента МMAX/Мн=2,3.=

2.6.4. Проверка по перегрузочной способности.

В случае расчёта электропривода при неравномерной нагрузке может

иметь место ситуация, когда момент нагрузки на отдельном участке характеристики может оказаться больше максимально допустимого момента двигателя, двигатель останавливается. Необходима проверка по перегрузочной способности, исходя из условия 0,9 МMAX >= МC MAX,

где: МCMAX - максимальный статический момент сопротивления нагрузки; и по пусковому моменту, если пуск происходит под нагрузкой.

М MAX - максимальный (критический) момент на валу двигателя.

Номинальный момент двигателя :

9550 РНОМ 9550·37

МНОМ = ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ = ------------------- =240,4(Н м)

n НОМ 1470

Максимальный (критический) момент :

М MAX = М К = М НОМ =2,3∙240,4=552,9 ( Н м)

Максимальный статический момент сопротивления нагрузки:

9550 РMAX 9550·37

М с MAX = ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ = ------------------- =240,4(Н м)

n НОМ 1470

где: РMAX - наибольшее значение мощности за цикл. По перегрузочной способности двигатель подходит, т.к выполняется условие:

0,9 МMAX > МC MAX,

Момент, создаваемый двигателем при пуске:

М ПУСК

М ПУСК = МН ----------- =240,4·1,4=336,6 (Н м)

М Н

Статистический момент сопротивления нагрузки при пуске принимают равным максимальному статистическому моменту, по пусковому моменту выбранный двигатель удовлетворяет заданным условиям.

2.6.5. Потребляемая мощность двигателя:

Р НОМ 37

Р 1 = -------- = -------- = 40,4 (кВт)

η 0,915

2.6.6. Номинальный и пусковые токи:

Р НОМ 37·1000

I НОМ = = = 68,3 ( А)

3 UНОМ η cos φ Н 1,73∙380·0,915·0,9

I ПУСК = 7 I НОМ =7∙68,3 =478,1 (A)

2.6.7. Номинальное и критическое скольжение:

n0 - n1 1500 - 1470

S Н= ----------- = ----------------- =0,02

n0 1500

S K= S H ( + 2-1 )=0,02· (2,3+ 2,32-1 )= 0,087

Механическая характеристика М=f (S) строится по упрощённой формуле:

2 М К 2·552,9

М= ---------- = ---------------- = ( Н м)

SK S 0,087 S ___________

----- + ---- ------- + -------

S SК S 0,087

Задаваясь различными значениями скольжения от 0 до 1, находят соответствующие значения момента. Частоту вращения ротора определяют из уравнения n= n0 (1- S).

2.5.8. Результаты расчётов заносят в таблицу. Механические характеристики представлены рис 2.3. и рис. 2.4

Sл Sн Sк 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

М (Н м) 241 553 0 405 230 т157 119 9,5

n, (об/мин) 1470 1369 1500 1200 900 800 300 0

2.5.9. По расчетному току, I НОМ = 68,3 ( А) сечение проводов по условиям нагрева- 35 мм 2:три провода одножильных с алюминиевыми жилами;

2.5.10.Проверка выбранного сечения по потере напряжения;

потери напряжения в линии длиной 50 м: С=44

DU% = PL/CS,

DU% = 40,4х50 /44 х 35=1.32% , где

Р – нагрузка, кВт; L – длина линии, м; S – сечение провода, мм2.

2.5.11.По пусковому току выбрать плавкую вставку предохранителя.

Плавкую вставку для защиты электродвигателя выбирают по условию:

Iном.пл.вст. ³ = 478,1 / 2 = 239 А, где

Iпуск. – пусковой ток электродвигателя;

a - коэффициент кратковременной перегрузки плавкой вставки;

a = 2,0 – для двигателей, пускаемых под нагрузкой;

Предохранитель ПН2-250. Номинальный ток плавкой вставки 250А.

2.5.12. Проверка защиты выбранной плавкой вставки сечения проводов от

действия токов короткого замыкания.

Ток плавкой вставки предохранителя, служащего для защиты проводов от токов короткого замыкания, должен удовлетворять соотношению:, где

Iном.пл.вст.= 250А – номинальный ток плавкой вставки;

Iдоп. =95А– допустимый ток по условиям нагрева для защищаемого провода.

Механические характеристики двигателя

Рис.1.49. Рис. 1.50.

Варианты задания №1. Таблица 1

№ ва-рианта	№ схем	Е, В	f, Гц	С1, мкФ	С2, мкФ	С3, мкФ	L1, мГн	L2, мГн	L3, мГн	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом
					-	-	-	31,8	63,7
				-	-		25,5	22,3	15,9
						-	-	-	25,5
				-		-	15,9	-	47,7
					-		-	22,3	-		-
						-	15,9	-	31,8		-
				-	-		47,7	-	31,8	-
				-		-	-	-	25,5
				-		-	47,7	-	-
				-		-	31,8	-	22,3		-
					-		-	18,6	-
				-			53,1	-	-		-
				-	-		13,3	-	-
					-		-	21,2	-
						-	-	13,3	-
				-			13,3	-	-	-
						-	-	26,5	21,2			-
							-	-	26,5	-
				-		-	26,5	-	18,6			-
				-	-		26,5	18,6	-
				-	-		47,7	31,8	47,7		-
				-			47,7	31,8	-	-
							-	-	31,8
						-	-	-	26,5	-
				-	-	-	31,8	47,7	-
						-	-	-	13,3		-
					-		21,2	13,3	-		-
				-	-		53,1	-	53,1
				-			-	-	53,1
						-	-	26,5	26,5	-
					-		-	-	13,3	-
				-	-		13,3	18,6	53,1		-
					-		-	-	13,3

№ ва-риант	№ схемы	Е, В	f, Гц	С1, мкФ	С2, мкФ	С3, мкФ	L1, мГн	L2, мГн	L3, мГн	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом
					-		-	21,2	13,3	-
				-	-		26,5	21,2	-
					-		-	31,8	15,9		-
					-		-	-	15,9
				-			15,9	-	47,7		-
				-	-		31,8	25,5	47,7		-
					-		-	25,5	47,7
				-			15,9	-	-
					-	-	-	22,3	25,5		-
					-		-	22,3	-
							-	-	31,8
				-			31,8	-	22,3	-
							-	63,7	-			-
				-		-	25,5	-	22,3
							-	-	25,5		-
						-	-	25,5	31,8
				-			15,9	-	15,9

Технические данные асинхронных двигателей трехфазного тока

с короткозамкнутым ротором закрытого обуваемого исполнения серии « 4A».

Таблица 2.

Тип двигателя	Номиналь-ная мощность, кВт	При номинальной нагрузке	Кратность пускового тока	Кратность моментов
		частота вращения об/мин	к.п.д. %	Коэфф. мощности		Пуско- вого	Макси- мального
	Р ном	n	η	Cos φ	I ПУСК ------------------- I НОМ	М ПУСК ------------ М НОМ	М МАКС ------------ М НОМ

Синхронная частота вращения 3000 об/мин
4АС71А2У3	0,75		77,0	0,87	5,5	2,0	2,2
4АС80А2У3	1,5		81,0	0,85	6,5	2,1	2,6
4АС80В2У3	2,2		83,0	1,87	6,5	2,1	2,6
4АС902У3	3,0		84,5	0,88	6,5	2,1	2,5
4АС1002У3	4,0		86,5	0,89	7,5	2,0	2,5
4АС112М2У3	7,5		87,5	0,88	7,5	2,0	2,8
4АС132С2У3	11,5		88,0	0,9	7,5	1,6	2,2
4АС1602У3	15,0		88,0	0,90	7,0	1,4	2,2
4АС160М2У3	18,5		88,5	0,92	7,0	1,4	2,2
4АС1802У3	22,0		88,5	0,91	7,5	1,4	2,5
4АС180М2У3	30,0		90,5	0,90	7,5	1,4	2,5

4АС200М2У3	37,0	90,0	0,92	7,5	1,4	2,2
4АС2002У3	45,0	91,0	0,92	7,5	1,4	2,5
4АС225М2У3	55,0	91,0	0,92	7,5	1,4	2,5

Синхронная частота вращения 1500 об/мин
4АС71А4У3	0,55	70,5	0,70	4,5	2,0	2,2
4АС80В4У3	1,5	77,0	0,83	5,0	2,0	2,2
4АС904У3	2,2	80,0	0,83	6,0	2,1	2,4
4АС1004У3	3,0	82,0	0,83	6,0	2,0	2,4
4АС100М4У3	4,0	84,0	0,84	6,0	2,0	2,4
4АС1324У3	7,5	87,5	0,86	7,5	2,2	3,0
4АС132М4У3	11,0	87,5	0,87	7,5	2,2	3,0
4АС1604У3	15,0	88,5	0,88	7,0	1,4	2,3
4АС160М4У3	18,5	89,5	0,88	7,0	1,4	2,3
4АС1804У3	22,0	90,0	0,90	6,5	1,4	2,3
4АС180М4У3	30,0	91,0	0,89	6,5	1,4	2,3
4АС200М4У3	37,0	91,0	9,0	7,0	1,4	2,3
4АС200М4У3	45,0	92,0	0,90	7,0	1,4	2,5
4АС225М4У3	55,0	92,5	0,90	7,0	1,3	2,5

Синхронная частота вращения 1000 об/мин

4АС71 6 У3	0,55	67,5	0,71	4,0	2,0	2,2
4АС80А6У3	1,1	74,0	0,74	4,0	2,0	2,2
4АС100 6У3	2,2	81,0	0,73	5,0	2,0	2,2
4АС112М6У3	3,0	81,0	0,76	6,0	2,0	2,5
4АС112МВ6У3	4,0	82,0	0,81	6,0	2,0	2,5
4АС132М6У3	7,5	85,5	0,81	6,5	2,0	2,5
4АС160 6У3	11,0	86,0	0,86	6,0	1,2	2,0
4АС160М6У3	15,0	87,5	0,87	6,0	1,2	2,0
4АС180М6У3	18,5	88,0	0,87	6,0	1,2	2,0
4АС200М6У3	22,0	85,5	0,91	6,5	1.5	2,1
4АС225 6У3	33,5	81,0	0,91	6,5	1,5	2,1
4АС506У3	40,0	89,0	0,90	6,5	1,5	2,1
4АС250М6У3	45,0	86,5	0,88	6,5	1,5	2,1

Варианты задания № 2. Таблица 3.

№ варианта	Q м3/с	Н, м	n об/мин	L м	№ варианта	Q м3/с	Н, м	n об/мин	L м
	0,042					0,027
	0,038					0,031
	0,035					0,049
	0,040					0,044
	0,025					0,028
	0,045					0,025
	0,05					0,043
	0,038					0,036

	0,030					0,020
	0,052					0,053
	0,042					0,027
	0,037					0,030
	0,034					0,020
	0,027					0,03
	0,031					0,032
	0,049					0,049
	0,044					0,044
	0,028					0,028
	0,025					0,025
	0,043					0,043
	0,036					0,036
	0,020					0,020
	0,053					0,053
	0,027					0,027
	0,030					0,030

Таблица 4

UНОМ.,В	Система сети	Значение коэффициента С для проводов
медных	алюминиевых
380/220	Трехфазная с нейтральным проводом
220/127	То же		14,7
	Трехфазная без нейтрального провода
	То же		14,7
380/220	Двухфазная с нейтральным проводом		19,5
220/127	То же	10,7	6,5

Таблица 6

Плавкие предохранители

Параметр	Тип предохранителя
НПН 2-60	ПН2-100	ПН2-250	ПН2-400	ПН2-600
Номинальный ток А предохранителя
Плавкой вставки	8,10, 16,20 25,32,40, 63	30,40,50,60 80, 100	80,100,120, 150, 200.	200, 250, 300,350,	300, 400, 500, 600

Таблица 5

Провода с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией с алюминиевыми жилами

Сечение токо- проводящей жилы, мм2	Токовые нагрузки проводов, проложенных в одной трубе, А
два одножиль-ных	три одножиль-ных	четыре одножиль-ных	один двух-жильный	один трех-жильный

Библиографический список

1. Курс электротехники: учеб.для вузов / А. С.Касаткин, М. В.Немцов. – М.: Высш. шк., 2007. – 542 с.

2. Основы теории цепей: практикум: учеб пособие /под ред. Г. Н.Арсеньева. – М.: ФОРУМ, 2007. – 336 с.

3. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов в 3-х т.Т.1/

К. С.Демирчян, Л. Р.Нейман, Л. В.Коровкин, В. П.Чечурин.- СПб.: Питер, 2004.-463с.

Подписано в печать Усл. печ.л. Тираж экз

Печать офсетная. Бумага писчая Заказ №

_____________________________________________________________________

Отпечатано: РИО ВоГТУ, г.Вологда, ул. Ленина,15

allrefers.ru

Номинальные режимы работы электродвигателей. Номинальные режимы работы электродвигателей реферат

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ. Устройство и выбор асинхронного электродвигателя

Похожие главы из других работ:

2.3 Режимы работы трансформаторов собственных нужд

3 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1.2 Режимы работы электроприемников

3. Режимы работы, перенапряжение трансформатора

3.1 Режимы работы

1.2 Режимы работы ГРС

1.2 Режимы работы электропривода

1.2 Конструкция насосных установок. Режимы работы

2. Режимы работы автономных систем электроснабжения

11. Основные установившиеся режимы работы сети

2.ПАРАМЕТРЫ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

8. Спецзадание. Переменные режимы работы турбины

9 Режимы работы электрической цепи

2.2.6 Режимы работы и принципиальная схема управления

3.2 Режимы работы шаговых двигателей

6. Режимы работы электродвигателей

6.1 Длительный режим.

6.2 Кратковременный режим.

6.3 Повторно-кратковременный режим.

7. Нагрев и охлаждение электродвигателей

7.1 Нагрев двигателя.

Номинальные режимы работы электродвигателей

Номинальные режимы работы электродвигателей

Режимы работы электродвигателей., реферат — allRefers.ru

Смотрите также