Основные режимы работы электродвигателя в системе электропривода

Основные режимы работы электроприводов

Длительность работы и ее характер определяют рабочий режим привода. Для электропривода принято различать три основных режима работы: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Продолжительный режим (согласно ГОСТ 183-74) — это режим работы такой длительности, при которой за время работы двигателя температура всех устройств элек­тропривода достигает установивше­гося значения (рис. 16.4, а).

В качестве примеров механиз­мов с длительным режимом работы можно назвать центробежные насо­сы насосных станций, вентиляторы, компрессоры, конвейеры непрерыв­ного транспорта, дымососы, бу­магоделательные машины, машины для отделки тканей и т. д.

При кратковременном режиме рабочий период относительно кра­ток (рис. 16.4, б) и температура двигателя не успевает достигнуть установившегося значения.

Перерыв же в работе исполнительного механизма достаточно велик для того, чтобы двигатель успевал охладиться практически до температуры окружающей среды.

Такой режим работы характерен для самых различных механизмов кратковременного действия: шлюзов, разводных мостов, подъемных шасси самолетов и многих других.

При повторно-кратковременном режиме (рис. 16.4, в) периоды работы чередуются с паузами (остановка или холостой ход), причем ни в один из периодов работы температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время снятия нагрузки двигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды.

Характерной величиной для повторно-кратковременного режима является отношение рабочей части периода Т' ко всему периоду Т.

Эта величина именуется относительной продолжительностью работы (ПР %) или относительной продолжительностью включения (ПВ %).

Примерами механизмов с повторно-кратковременным режимом работы могут служить краны, ряд металлургических станков, прокатные станы, буровые станки в нефтяной промышленности и т. д.

В соответствии с основными видами режимов работы электропривода различно определяется и номинальная мощность электродвигателя. Условия нагревания и охлаждения двигателя при повторно-кратковременном режиме существенно отличаются от условий работы в продолжительном режиме.

Например, условия охлаждения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения практически остаются неизменными и при остановке двигателя, а условия охлаждения якоря при остановке сильно ухудшаются.

По этой причине двигатель постоянного тока, рассчитанный для продолжительного режима на неизменные условия охлаждения, при повторно-кратковременном режиме будет использоваться нерационально; при предельно допустимом нагреве обмотки якоря и коллектора обмотка возбуждения будет нагреваться значительно ниже допустимой температуры.

Следовательно, целесообразно для повторно-кратковременного режима изготовлять двигатели специальных типов. Руководствуясь этим, электротехническая промышленность изготовляет крановые электродвигатели, рассчитанные на три различных номинальных режима: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Соответствующее указание делается на табличке электродвигателя; под его номинальной мощностью следует понимать полезную механическую мощность на валу в течение времени, соответствующего его номинальному режиму, т. е.

продолжительно, кратковременно или же повторно-кратковременно при определенной продолжительности включения.

В течение весьма короткого промежутка времени двигатель может развивать мощность значительно большую, чем номинальная.

Мгновенная перегрузочная мощность двигателя — это наибольшая мощность на валу в течение весьма малого промежутка времени, развиваемая двигателем без каких-либо повреждений.

Такая мощность определяется в большинстве случаев электрическими свойствами двигателя (максимальным моментом у асинхронных двигателей или условиями коммутации у двигателей постоянного тока), а иногда и механической конструкцией двигателя.

Мгновенные перегрузочные свойства электродвигателя обычно характеризуются коэффициентом перегрузки по моменту λмом, т. е. отношением максимального кратковременно допустимого перегрузочного момента к номинальному: λиоы = Mmax/Мном. Для большинства электродвигателей λмом ≈ 2 (у специальных электродвигателей λ.мом = 3 ÷ 4).

Часто по условиям работы привода важна перегружаемость электродвигателя не мгновенная, а на определенный, относительно короткий промежуток времени.

В соответствии с этим требованием указывается кратковременная перегрузочная мощность двигателя (временная мощность) — мощность, развиваемая двигателем в течение определенного ограниченного промежутка времени (5, 10, 15, 30 мин и т. д.

), после чего двигатель должен быть отключен на столько времени, чтобы он успел охладиться до температуры окружающей среды. Для одного и того же двигателя соотношения между его продолжительной, перегрузочной и кратковременной перегрузочной мощностями зависят от электрической характеристики и конструкции двигателя.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s42521t1.html

Режимы работы электропривода

Если имеется график нагрузки двигателя и известны постоянная времени нагрева Т и величина теплоотдачи А, то можно расчетным путём построить кривую нагрева машины определить его его максимальное значение и проверить, соответствует ли нагрев машины требованиям ГОСТ.

Однако опыт показывает, что постоянная времени Т и теплоотдача А не могут быть найдены с достоверной степенью точности. Поэтому пользуются более простыми и вместе с тем надежными методами выбора мощности двигателя по условиям нагревания.

В соответствии с этим разнообразные графики и нагрузок приводных электродвигателей разбиты на три основных режима: длительный, кратковременный и повторно-ктратковременный, для каждого из которых разработаны удобные методы расчета мощности электродвигателей.

При длительном режиме работа двигателя происходит без перерыва, причем рабочий период настолько велик, что нагрев двигателя достигает установившейся температуры. В этом режиме механизм может работать как с постоянной нагрузкой (рис. 62, а), так и с переменной (рис. 62, 6).

При кратковременном режиме рабочие периоды чередуются с паузами (рис 62, в). Во время пауз двигатель не обязательно отключается от сети, а может работать вхолостую. Паузы в этом режиме настолько длительны, что двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды, а за кратковременные рабочие периоды его нагрев не достигает установившегося значения.

При повторно-кратковременном режиме (рис.

62, г) рабочие периоды чередуются с периодами останова или холостого хода, как и при кратковременном режиме, но так как длительность пауз здесь меньше, двигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды. Поэтому к концу каждого следующего рабочего цикла температура двигателя постепенно повышается, пока не достигнет установившейся величины.

повторно-кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения ПВ — отношением продолжительности рабочего периода tp к продолжительности всего цикла включая и паузы t0:

(345)

Обычно ПВ выражают в процентах

Рис. 62. Кривые нагрева и диаграммы нагрузки электродвигателей:

а — при продолжительной постоянной нагрузке; б — при продолжительной переменной нагрузке;

в — при кратковременной нагрузке; г — при повторно-кратковременной нагрузке

Если двигатель работает с переменными циклами, то относительную продолжительность включения определяют пи полномvпериоду, в который входит ряд неодинаковых циклов;

(346)

где:

Σtp — продолжительность рабочих периодов;

Σtp + Σt0 — продолжительность всех циклов, входящих в период работы двигателя.

В СССР приняты следующие стандартные значения ПВ: 15; 25, 40 и 60%, причем ПВ = 25% принимают за номинальное значение.

Обычно при значении ПВ больше 00% режим работы двигателя считается длительным, при ПВ меньше 10% — кратковременным, а в пределах от 10 до 60% — повторно-кратковременным.

Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 769;

Источник: https://poznayka.org/s22300t1.html

Основы электропривода и электроснабжения. Назначение электропривода и режимы работы электродвигателей. Расчёт и выбор электродвигателей. Управление электроприводом

Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для электрификации и автоматизации рабочих процессов.

Электропривод состоит из преобразующего, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств.

Электроснабжение — совокупность мероприятий по обеспечению электроэнергией потребителей.

Основной задачей электропривода является приведение в движение рабочего органа производственного механизма по определенному закону. Закон изменения параметров электрического привода зависит от технологического процесса, выполняемого производственным механизмом, для которого данный электрический привод используется.

Различают 3 режима работы электродвигателей:

1) Длительный режим:

При постоянной нагрузке температура перегрева двигателя τ постепенно достигает установившегося значения, при котором двигатель может работать неограниченно долгое время.

При переменной нагрузке температура двигателя колеблется, но но приблизительно может считаться неизменной.

2) Кратковременный режим. В этом режиме двигатель работает ограниченное время tk, в течение которого температура перегрева τ не успевает достигнуть установившегося значения. За время отключения двигатель охлаждается до температуры окружающей среды.

3) Повторно-кратковременный режим. Время нагрузки tp(время работы) чередуется с паузами tп. За время нагрузки температура перегрева не успевает достигнуть установившегося значения, а за время паузы двигатель не успевает полностью охладиться. Через определенное число циклов среднее значение температуры достигает некоторого установившегося значения.

Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода выполняются в следующей последовательности:

1. Определяют общий КПД привода по формуле: hобщ = h1 · h2 ·h3 … hn

2. Производят подбор электродвигателя по потребной мощности

3. Определяют общие передаточные числа приводов

4. Производят разбивку по ступеням одного или нескольких полученных значений uобщтак, чтобы выполнялось условие

5. Исключают из дальнейшего рассмотрения те из электродвигателей, при использовании которых передаточные числа передач выйдут за пределы рекомендуемых значений.

Управление электроприводами предусматривает операции пуска, торможения, регулирования скорости, реверсирования, а также поддержание заданного режима работы привода в соответствии с требованиями технологического процесса и может быть ручным, полуавтоматическим и автоматическим.

· При ручном управлении все операции осуществляет оператор с помощью рубильников, контроллеров, реостатов, находящихся у рабочей машины.

При использовании контакторов, магнитных пускателей, кнопок, управление осуществляется дистанционно.

Ручное управление не позволяет полностью использовать возможности электропривода из-за больших затрат времени на переключения, что привело к созданию систем полуавтоматического и автоматического управления.

· При полуавтоматическом управлении начальные и конечные операции выполняет оператор, а остальное происходит автоматически.

· Автоматическое управление электроприводом осуществляется без непосредственного участия человека, его функции сводятся к подаче первоначального импульса и обеспечивает рост производительности труда, повышение качества продукции, снижает расход электроэнергии, повышает надежность работы машин.

Требования к пусковой и защитной аппаратуре электродвигателей. Нагрев и охлаждение двигателей. Механические и электромеханические характеристики двигателей.

Требования к пусковой и защитной аппаратуре электродвигателей:

· напряжение и номинальный ток аппаратов должны соответствовать напряжению и расчетному (длительному) току цепи;

· номинальные токи плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей нужно выбирать, по возможности, близкими к расчетным токам электроприемника или линии;

Читайте также:  Показатели качества электроэнергии в электрических сетях

· аппараты защиты не должны отключать установку при перегрузках, возникающих в условиях нормальной эксплуатации, например при запуске короткозамкнутого электродвигателя;

При выборе пусковой и защитной аппаратуры учитывают условия окружающей среды, номинальный ток аппарата, разрывную мощность его контактов, частоту включений, допустимое значение тока короткого замыкания в защищаемых цепях и другие требования, предъявляемые к работе аппарата.

При работе любого электродвигателя часть поступающей ктему энергии затрачивается на потери, связанные с нагревом обмоток и магнитопроводов, трением в подшипниках и вращающихся частей о воздух.

Хотя потери энергии в современных электродвигателях невелики, при их работе все же выделяется значительное количество тепла, что приводит к нагреву электродвигателей.

Различают постоянные и переменные потери в электрических машинах.

На холостом ходу нагрев машин определяется постоянными потерями. По мере загрузки машины увеличиваются переменные потери и нагрев ее повышается.

Для максимального использования (по тепловым возможностям) всех применяемых в электродвигателе материалов необходимо, чтобы при полной нагрузке его отдельные части нагревались до температур, близких к предельно допустимым. С этой же целью используется искусственное охлаждение электродвигателей, позволяющее большую часть выделяющегося при работе машины тепла отдавать окружающей среде.

Двигатель в процессе охлаждения, стремится к температуре окружающей среды – этот период может быть очень длительным. Для практических целей считают двигатель остывшим полностью, если его температура отличается от температуры окружающей среды не более чем на 3.

Механической характеристикой электродвигателяназывается зависимость его угловой скорости от вращающего момента ω = f(M).Здесь следует иметь ввиду, что момент М на валу двигателя независимо от направления вращения имеет положительный знак — момент движущий. Вместе с тем момент сопротивления Мс имеет знак отрицательный.

В качестве примеров на рис. приведены механические характеристики: 1 — синхронного двигателя; 2 – двигателя постоянного тока независимого возбуждения; 3 – двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

Электромеханической характеристикой двигателя постоянного тока называется зависимость скорости вращения от тока якоря.

Если подать напряжение на обмотку якоря при отсутствии тока на обмотке возбуждения, то магнитный поток будет равен нулю, а скорость будет стремиться к бесконечности. Такое явление называется разносом двигателя. Чтобы избежать разноса двигателя используются электродвигатели с параллельным возбуждением.

Источник: https://cyberpedia.su/12x8b.html

Основы электропривода (стр. 1 из 6)

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра «Теоретические основы электротехники»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по курсу: «Основы электропривода»

Выполнил: студент группы

Проверил: канд. тех. наук, доцент

Алчевск 2009

СОДЕРЖАНИЕ

1 Определение понятия «электропривод»

2 Классификация электроприводов

3 Режимы работы электропривода

4 Уравнения движения электропривода при поступательном и вращательном движении

5 Влияние параметров,,на вид скоростных (механических) характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Регулирование скорости вращения двигателя

6 Влияние параметров(сопротивление роторной цепи),, f на вид механических характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором. Способы регулирования скорости вращения асинхронных двигателей

7 Рассчитать для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

с параметрами: ДП-41 ступени пусковых сопротивлений. Изобразить схему включения сопротивлений в цепь якоря и соответствующие характеристики

8 Рассчитать для асинхронного двигателя с фазным ротором с параметрами: МТВ311-8 ступени пусковых сопротивлений. Изобразить схему включения сопротивлений в цепь ротора и соответствующие расчетные характеристики

Перечень использованной литературы

1 Определение понятия «электропривод»

Электрический привод представляет собой электромеханичёское устройство, предназначенное для приведения в движение рабочего органа машины и управления ее технологическим процессом.

Он состоит из трех частей: электрического двигателя, осуществляющего электромеханическое преобразование энергии, механической части, передающей механическую энергию рабочему органу машины, и системы управления, обеспечивающей оптимальное по тем или иным критериям управление технологическим процессом.

Характеристики двигателя и возможности системы управления определяют производительность механизма, точность выполнения технологических операций, динамические нагрузки механического оборудования и ряд других факторов. С другой стороны, нагрузка механической части привода, условия движения ее связанных масс, точность передач и т. п.

оказывают влияние на условия работы двигателя и системы управления, поэтому электрические и механические элементы электропривода образуют единую электромеханическую систему, составные части которой находятся в тесном взаимодействии.

Свойства электромеханической системы оказывают решающее влияние на важнейшие показатели рабочей машины и в значительной мере определяют качество и экономическую эффективность технологических процессов.

Развитие автоматизированного электропривода (рисунок 1.

1) ведет к совершенствованию конструкций машин, к коренным изменениям технологических процессов, к дальнейшему прогрессу во всех отраслях народного хозяйства.

Рисунок 1.1 – Схема автоматизированного электропривода

2 Классификация электроприводов

Электроприводы по способам распределения механической энергии можно разделить на три основных типа: групповой электропривод; индивидуальный и взаимосвязанный.

Групповой электропривод обеспечивает движение исполнительных органов нескольких рабочих машин или нескольких исполнительных органов одной рабочей машины.

Передача механической энергии от одного двигателя к нескольким рабочим машинам и ее распределение между ними производится с помощью одной или нескольких трансмиссий.

Такой групповой привод называют также трансмиссионным (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Структурная схема группового трансмиссионного электропривода

Вследствие своего технического несовершенства трансмиссионный электропривод в настоящее время почти не применяется, он уступил место индивидуальному и взаимосвязанному,хотя в ряде случаев еще находит применение и групповойпривод по схеме на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Структурная схема группового электропривода

Индивидуальный привод по сравнению с трансмиссионным и групповым обладает рядом преимуществ: производственныепомещения не загромождаются тяжелыми трансмиссиямии передаточными устройствами; улучшаются условия работы и повышается производительность трудавследствие облегчения управления отдельными механизмами, уменьшения запыленности помещений, лучшего освещениярабочих мест; снижается травматизм обслуживающего персонала. Кроме того, индивидуальный электропривод отличается более высокими энергетическими показателями.

В трансмиссионном приводе при выходе из строя или при ремонте электродвигателя выбывает из работы группа машин, тогда как в случае индивидуального привода или группового по схеме на рисунке 2.2 остановка одного электродвигателя вызывает остановку лишь одной рабочей машины.

Рисунок 2.3 – Индивидуальные электроприводы рабочих органов (шпинделей) продольно-фрезерного станка

Индивидуальный электропривод широко применяется в различных современных машинах, например в сложных металлорежущих станках, в прокатных станах металлургического производства, в подъемно-транспортных машинах, экскаваторах, в роботах-манипуляторах и т. п.

Примером использования индивидуального привода может служить продольно-фрезерный станок (рисунок 2.3), имеющий отдельные электроприводы главных движений (приводы трех шпиндельных бабок).

Взаимосвязанный электропривод содержит два или несколько электрически или механически связанных между собой электродвигательных устройства (или электроприводов), при работе которых поддерживается заданное соотношение или равенство скоростей или нагрузокили положение исполнительных органов рабочих машин. Необходимость в таком приводе часто возникает по конструктивным пли технологическим соображениям.

Примером взаимосвязанного электропривода может служить приводцепного конвейера. На рисунке 2.4 показана схема такого привода, рабочим органом которого является цепь, приводимая в движение двумя или несколькими двигателями (М1, М2),расположеннымивдоль цепи. Эти двигатели имеют вынужденно одинаковую скорость.

Взаимосвязанный электропривод широко применяется в различных современных машинах и агрегатах, например в копировальных металлорежущих станках и станках с программным управлением, в бумагоделательных машинах, ротационныхмашинах полиграфического производства, и текстильных агрегатах, в прокатных станах металлургического производства, в поточных технологических линиях но производству шинного корда, синтетических пленок и т. д.

Рисунок 2.4 – Схема взаимосвязанного привода конвейера

По виду движения электроприводы могут обеспечить: вращательное однонаправленное движение, вращательное реверсивное и поступательное реверсивное движения.

Вращательное однонаправленное, а также реверсивное движение осуществляется электродвигателями обычного исполнения.

Поступательное движение может быть получено путем использования электродвигателя вращательного движения обычного исполнения совместно с преобразовательным механизмом (кулисным, винтовым, реечным и т. п.

) либо применения электродвигателя специального исполнения для поступательного движения (так называемые линейные электродвигатели, магнитогидродинамическиедвигатели).

По степени управляемости электропривод может быть:

1) нерегулируемый — для приведения в действие исполнительного органа рабочей машины с одной рабочей скоростью, параметры привода изменяются только в результате возмущающих воздействий;

2) регулируемый — для сообщения изменяемой пли неизменяемой скорости исполнительному органу машины, параметры привода могут изменяться под воздействием управляющего устройства;

3) программно-управляемый — управляемый в соответствии с заданной программой;

4) следящий — автоматически отрабатывающий перемещение исполнительного органа рабочей машины с определенной точностью в соответствии с произвольно меняющимся задающим сигналом;

5) адаптивный — автоматически избирающий структуру или параметры системы управления при изменении условий работы машины с целью выработки оптимального режима.

Можно классифицировать электроприводы и по роду передаточного устройства . В этом смысле электропривод бывает:

1) редукторный, в котором электродвигатель передает вращательное движение передаточному устройству, содержащему редуктор;

2) безредукторный, в котором осуществляется передача движения от электродвигателя либо непосредственно рабочему органу, либо через передаточное устройство, не содержащее редуктор.

По уровню автоматизации можно различать:

1) неавтоматизированный электропривод, в котором управление ручное; в настоящее время такой привод встречается редко, преимущественно в установках малой мощности бытовой и медицинской техники и т. п.;

Источник: http://MirZnanii.com/a/321652/osnovy-elektroprivoda

Основы управления электроприводами

Производственные механизмы состоят из: собственно механизма, выполняющего полезную работу; двигателя, приводящего в действие этот механизм, передаточного устройства, соединяющего двигатель с механизмом; устройства для управления двигателем.

Совокупность двигателя, передаточного устройства и устройства для управления двигателем называется приводом механизма. Привод, выполненный при помощи электродвигателя, называется электрическим. На современных судах электроприводов десятки, а на крупных судах — сотни.

Работа электропривода при равномерном движении называется работой в установившемся режиме, а при неравномерном движении (ускорении, замедлении) — в неустановившемся или переходном режиме.

Например, электроприводы насосов, вентиляторов работают в основном в установившемся режиме, а работа грузовых лебедок характеризуется частыми переходными режимами (пуск, остановка, спуск, подъем и т. д.).

Зависимость между силами или моментами, действующими в движущейся системе, называется уравнением движения. Согласно основам механики, зависимость между силами движения и силами сопротивления, противодействующими поступательному движению, выражается алгебраической суммой:
где F — движущая сила; Fс — сила статического сопротивления движению; mdv/dt — сила инерции. При установившемся движении, соответствующем неизменной скорости движения, F = Fc. Большинство судовых электроприводов работает при вращательном движении. Здесь пользуются уравнением моментов сил, записываемым в общем виде: M — Mc = Mд, где М — вращающий момент, развиваемый электродвигателем привода; Мс — момент статического сопротивления на валу электродвигателя; Мд — динамический момент, равный:здесь w — угловая скорость вращения тела; J — момент инерции тела относительно оси вращения:
где m — масса тела; р — радиус инерции (расстояние от центра вращения до точки условного сосредоточения всей массы тела). В установившемся режиме dw/dt=0, следовательно, и уравнение движения имеет вид М = Мc; при ускорении величины dw/dt и Мд— положительные, М>Мc; при торможении dw/dt и Мд — отрицательные, МU, ток стал отрицательным: он и электромагнитный момент двигателя изменили свое направление. Теперь электродвигатель не способствует спуску груза, а наоборот, работая в тормозном режиме, препятствует дальнейшему увеличению его скорости в сторону спуска. Это положительное явление повышает безопасность при спуске тяжелых грузов.

Читайте также:  Виды и причины износа электрооборудования

Для асинхронных электродвигателей переменного тока применимы рассмотренные способы электроторможения двигателей постоянного тока.

При динамическом торможении после отключения асинхронного двигателя от питающей сети контактами К1, К2, К3 (рис. 4,а) в обмотку статора подается постоянный ток от полупроводникового выпрямителя В, который питается от сети через понижающий трансформатор Тр.

Постоянный ток, протекающий по обмотке статора, создает неподвижное магнитное поле, индуктирующее во вращающемся по инерции роторе э. д. с. Под действием э. д. с.

в обмотке ротора возникает ток, в результате взаимодействия которого с магнитным полем статора возникает тормозной момент, и ротор двигателя останавливается.

Рис. 4. Электроторможение при переменном токе

В электроприводах грузоподъемных механизмов для двигателей с фазным ротором применяют разновидность динамического торможения — однофазное (рис. 4,б). При этом электродвигатель переключается на питание от двух фаз, а в обмотку ротора включен резистор R. В статоре нарушается вращение магнитного потока и возникает пульсирующий поток, так как в его обмотку поступает переменный ток. Пульсирующий поток индуктирует ток во вращающемся по инерции фазном роторе. Между током в обмотке ротора и пульсирующим магнитным потоком статора возникает взаимодействие, появляется тормозной момент, и ротор двигателя останавливается.

Реверсирование асинхронного двигателя осуществляется переключением двух любых проводов, которыми обмотка статора подключена к питающей сети (рис. 4, в): размыкаются контакты «вперед» Bl, В2, В3 и замыкаются контакты «назад» H1, Н2, Н3.

В момент переключения магнитный поток статора реверсирует, теперь он вращается против вращающегося по инерции ротора. Возникает тормозной момент, ротор останавливается — это торможение противовключением.

После остановки электродвигатель нужно отключить, иначе он среверсирует.

В момент переключения электродвигателя на противоположное вращение могут возникнуть опасные токи и моменты, поэтому перед переключением следует понизить напряжение питания.

Рекуперативное торможение асинхронного двигателя возможно, когда частота вращения ротора превысит частоту вращения магнитного потока. Двигатель переходит в генераторный режим, развивая тормозной момент.

Двигатель от сети не отключается, происходит рекуперация электроэнергии в сеть.

Этот режим торможения возможен только на высоких скоростях (выше частоты вращения магнитного потока) и возникает при спуске тяжелого груза.

Источник: https://www.electroengineer.ru/2015/09/fundamentals-of-electric-drive-control.html

Основные режимы работы электропривода

Длительность работы и ее характер определяют рабочий режим привода. Для электропривода принято различать три основных ре­жима работы: продолжительный, кратковременный и повторно-крат­ковременный.

Продолжительный режим — это режим работы такой длительно­сти, при которой за время (t) работы двигателя мощностью Р темпе­ратура всех составляющих электроприводустройств достигает уста­новившегося значения (рис. 17.4, а).

В качестве примеров механиз­мов с длительным режимом работы можно назвать центробежные насосы насосных станций, вентиляторы, компрессоры, конвейеры непрерывного транспорта, дымососы, бумагоделательные машины, машины для отделки тканей и т.д.

Кратковременный режим — это такой режим работы, при кото­ром рабочий период относительно краток (рис. 17.4, б) и температу­ра двигателя не успевает достигнуть установившегося значения.

Перерыв же в работе исполнительного механизма достаточно велик, так что двигатель успевает охладиться практически до температуры окружающей среды.

Такой режим работы характерен для самых раз­личных механизмов кратковременного действия: шлюзов, развод­ных мостов, шасси самолетов и многих других.

Повторно-кратковременный режим (рис. 17.4, в) — это такой ре­жим работы, при котором периоды работы V чередуются с паузами (остановка или холостой ход), причем ни в один из периодов рабо­ты температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время снятия нагрузки двигатель не успевает охладиться до тем­пературы окружающей среды.

Характерной величиной для повтор- но-кратковременного режима является отношение рабочей части периода V ко всему периоду Т. Эта величина именуется относитель­ной продолжительностью работы (ПР %) или относительной про­должительностью включения (ПВ %).

Примерами механизмов с повторно-кратковременным режимом работы могут служить краны, ряд металлургических станков, прокатные станы, буровые станки в нефтяной промышленности и т.д.

В соответствии с основными режимами работы электропривода различно определяется и номинальная мощность электродвигате­ля. Условия нагрева и охлаждения двигателя при повторно-кратков- ременном режиме существенно отличаются от условий работы в про­должительном режиме.

Например, условия охлаждения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока параллельного возбужде­ния практически остаются неизменными и при остановке двигате­ля, а условия охлаждения якоря при остановке сильно ухудшаются.

По этой причине двигатель постоянного тока, рассчитанный для продолжительной работы с неизменными условиями охлаждения, при повторно-кратковременном режиме будет использоваться не­рационально; при предельно допустимом нагреве обмотки якоря и коллектора обмотка возбуждения будет нагреваться значительно ниже допустимой температуры.

Следовательно, целесообразно для повторно-кратковременного режима конструировать двигатели специальных типов. Руководству­ясь этим, электротехническая промышленность изготовляет крано­вые электродвигатели, рассчитанные на три различных номиналь­ных режима: продолжительный, кратковременный и повторно-крат­ковременный.

Соответствующее указание делается на табличке элек­тродвигателя; под его номинальной мощностью следует понимать полезную механическую мощность на валу в течение времени, соот­ветствующего его номинальному режиму, т.е.

продолжительному, кратковременному или же повторно-кратковременному при опре­деленной продолжительности включения.

В течение короткого промежутка времени двигатель может раз­вивать мощность значительно большую, чем номинальная. Мгновен­ная перегрузочная мощность двигателя — это наибольшая мощность на валу в течение малого промежутка времени, развиваемая двига­телем без каких-либо повреждений.

Мгновенные перегрузочные свойства двигателя обычно характе­ризуются коэффициентом перегрузки по моменту мом, т. е. отношени­ем максимального кратковременно допустимого перегрузочного мо­мента к номинальному моменту: мом = Мтах/Мном. Для большинства двигателей мом « 2 (у специальных электродвигателей мом = 3—4).

Часто по условиям работы привода важна допустимая перегруз­ка двигателя не мгновенная, а на определенный, относительно ко­роткий промежуток времени.

В соответствии с этим требованием указывается кратковременная перегрузочная мощность двигателя — мощность, развиваемая двигателем в течение определенного огра­ниченного промежутка времени (5,10,15, 30 мин и т.д.

), после чего двигатель должен быть отключен на время, в течение которого он успевает охладиться до температуры окружающей среды. Для одно­го и того же двигателя соотношения между его продолжительной перегрузочной и кратковременной перегрузочной мощностями за­висят от характеристик и конструкции двигателя.

Выбор мощности двигателя

Правильный выбор мощности двигателя для привода должен удовлетворять требованиям экономичности, производительности и надежности рабочей машины.

Установка двигателя большей мощ­ности, чем это необходимо по условиям привода, вызывает излиш­ние потери энергии при работе машины, обусловливает дополни­тельные капитальные вложения и увеличение габаритов двигателя.

Установка двигателя недостаточной мощности снижает производи­тельность рабочей машины и делает ее работу ненадежной, а сам двигатель в подобных условиях легко может быть поврежден.

Двигатель должен быть выбран так, чтобы его мощность исполь­зовалась возможно полнее. Во время работы двигатель должен на­греваться примерно до предельно допустимой температуры, но не выше ее.

Кроме того, двигатель должен нормально работать при воз­можных временных перегрузках и развивать пусковой момент, тре­буемый для данной рабочей машины.

В соответствии с этим мощ­ность двигателя выбирается в большинстве случаев на основании условий нагрева (выбор мощности по нагреву), а затем производит­ся проверка соответствия перегрузочной способности двигателя ус­ловиям пуска машины и временным перегрузкам.

Иногда (при боль­шой кратковременной перегрузке) приходится выбирать двигатель по требуемой максимальной мощности. В подобных условиях дли­тельная мощность двигателя часто полностью не используется.

Выбор мощности двигателя для привода с продолжительным режимом работы. При постоянной или мало изменяющейся нагруз­ке на валу мощность двигателя должна быть равна мощности на­грузки. Проверки на нагрев и перегрузку во время работы не нуж­ны. Однако необходимо проверить, достаточен ли пусковой момент двигателя для пусковых условий данной машины.

Мощность продолжительной нагрузки ряда хорошо изученных механизмов определяется на основании проверенных практикой те­оретических расчетов.

Например, мощность двигателя (в кВт) для вентилятора

Р = КДр/1000г1венТ1пер,

где V — количество нагнетаемого или всасываемого воздуха, м3/с; Ар — перепад давлений, Па; т]вен — КПД вентилятора (у крыльчатых вентиляторов 0,2 — 0,35, у центробежных — до 0,8); т]пер — КПД пере­дачи от двигателя к вентилятору; произведениеVAр представляет собой полезную мощность вентилятора, а 1000 — коэффициент для перевода мощности в киловатты.

Во многих случаях мощность двигателя приводов с продолжи­тельным режимом работы рассчитывается по эмпирическим фор­мулам, проверенным длительной практикой. Для малоизученных приводов продолжительной нагрузки мощность двигателя часто определяется на основании удельного расхода энергии при выпуске продукции или экспериментально путем испытания привода.

Выбор мощности двигателя при кратковременном и повторно- кратковременном режимах работы. При кратковременном, повтор­но-кратковременном и продолжительном с переменной нагрузкой режимах важно знать закон изменения во времени превышения тем­пературы Ф двигателя над температурой окружающей среды.

Электрическая машина с точки зрения нагрева представляет со­бой весьма сложное тело. Тем не менее при расчетах, не требующих большой точности, можно считать электрическую машину однород­ным телом. Это дает возможность применить к ней упрощенное урав­нение нагрева

Qodt = Cdti + Htidt,                      (17.10)

Читайте также:  Феррорезонанс в электрических цепях

где С — теплоемкость машины; Н — ее теплоотдача;Q{)— теплота, выделяющаяся в машине в единицу времени.

Так как приt—>оо изменения температуры нет, т. е.Q0dt = H$miiXdt и -dmax=Q0/Htто вместо (17.10) можно записать

п

Атаxdt = — оо и учитывая регулировочную ха­рактеристику управляемого выпрямителя (10.15), определим посто­янную ЭДС якоря:

2Um

— cos а,

где а — угол управления включением тиристоров.

Изменяя угол а с помощью системы управления СУ, можно из­менять ЭДС якоря, а следовательно, его частоту вращения [см. (13.1)] при постоянном токе возбуждения 1В.

Рис. 17.11

Одна из простейших схем включения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в трехфазную сеть приведена на рис. 17.12. Система управления включает тиристоры в порядке чередо­вания фаз.

ГЛАВА 18 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Общие сведения

Производительность труда во многих областях человеческой де­ятельности в значительной степени определяется его электрово­оруженностью.

При постоянном росте электровооруженности тру­да важное значение приобретают вопросы электробезопасности как в производственных, так и в бытовых условиях.

Статистика показы­вает, что среди смертельных несчастных случаев на долю электро­травм приходится в среднем по стране около 12 %, а в отдельных отраслях — до 30 %, хотя число всех электротравм относительно об­щего числа несчастных случаев сравнительно невелико — до 3 %.

Человек начинает ощущать действие тока, начиная с 0,6 —1,5 мА, а при токе 10 — 15 мА не может самостоятельно разорвать цепь пора­жающего его тока. Ток 50 — 60 мА поражает органы дыхания и сер­дечно-сосудистую систему.

При напряжениях до 250 — 300 В постоянный ток безопаснее пе­ременного тока частотой 50 Гц. В диапазоне напряжений 400 — 600 В опасность постоянного и переменного токов практически одинако­ва, а при напряжении более 600 В постоянный ток опаснее перемен­ного.

Источник: https://studopedia.net/2_29173_osnovnie-rezhimi-raboti-elektroprivoda.html

открытая библиотека учебной информации

Лекция № 3

Электродвигатели должны соответствовать режиму работы приводимого механизма.

Режимы работы судовых механизмов чрезвычайно разнообразны, в связи с этим характер тепловых процессов, протекающих в обмотках ЭД, неодинаков для различных приводов.

В соответствии с условиями нагрева ЭД различают 3 базовых режима работы ЭП: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Продолжительным называют режим, продолжительность которого настолько велика, что температура нагрева при работе успевает достигнуть установившегося значения, а за время последующей паузы ЭД охлаждается до температуры окружающей среды. В про­должительном режиме работают ЭП судовых насосов, вентилято­ров, а также гребные ЭД+

Кратковременным называют циклический режим, продолжитель­ность рабочих периодов которого настолько мала, что температура нагрева ЭД не успевает за время работы достичь установившегося значения, а продолжительность паузы между двумя периодами настолько велика, что температура нагрева успевает снизиться до температуры окружающей среды. В таком режиме на судах рабо­тают ЭП якорно-швартовных устройств. В случае если ЭД, рассчитанный заводом-изготовителœем для продолжительного режима работы, использовать полностью в кратковременном режиме, то он будет перегружен по механическим свойствам. Другими словами, недос­таточная механическая перегрузочная способность двигателœей, рассчитанных для продолжительного режима работы, не позволяет полностью использовать их в кратковременных режимах. В связи с этим промышленность выпускает ЭД, специально рассчитанные для кратковременных режимов работы. В каталогах эти двигатели приводятся для стандартных длительностей работы -10, 30 и 60 мин.

Повторно-кратковременный режим характеризуется тем, что за время работы ЭД не успеет нагреться до установившейся темпера­туры, а за время паузы не успеет охладиться до температуры окружающей среды. Суммарная продолжительность рабочего пе­риода и паузы ᴛ.ᴇ. время цикла не должна превышать 10 мин.

В повторно-кратковременном режиме ЭД недоиспользуется по нагреву, а значит можно выбрать двигатель меньшей мощности.

По тем же соображениям, что и в кратковременном режиме, для повторно-кратковременного режима промышленность выпускает специальные ЭД, обладающие большей перегрузочной способ­ностью, чем ЭД для продолжительного режима.

Эти ЭД имеют стандартную продолжительность включения 15, 25, 40 и 60%, Типичным примером ЭП, работающего в повторно-кратковремен­ном режиме, является грузоподъемное устройство.

Приводные ЭД бывают постоянного и переменного тока. Сегодня на судах морского флота широкое распростра­нение получили ЭД переменного суда (3-фазные асинхронные), двигатели постоянного тока находят ограниченное применение.

При выборе параметров ЭД, приводящего в движение рабочий механизм, существенное значение приобретает изучение вопросов о совместном действии вращающих моментов, развиваемых ЭД, и моментов сопротивления самого механизма. Вследствие этого изучение основ теории электропривода базируется прежде всœего на базовых сведениях, известных из механики.

Потребляемая из сети мощность ЭД работающего в системе электропривода с рабочим механизмом, расходуется при постоян­ной скорости движения механизма на преодоление статической нагрузки, а при изменении этой скорости — динамической нагрузки во всœех движущихся элементах электропривода. Работа ЭП при равномерном движении принято называть работой в установившемся ре­жиме, а при неравномерном (ускорении, замедлении)-в неустано­вившемся или переходном, режиме.

Читайте также

  • — Режимы работы электродвигателей в электроприводе

    Лекция № 3 Электродвигатели должны соответствовать режиму работы приводимого механизма. Режимы работы судовых механизмов чрезвычайно разнообразны, поэтому характер тепловых процессов, протекающих в обмотках ЭД, неодинаков для различных приводов. В соответствии с… [читать подробенее]

  • Источник: http://oplib.ru/random/view/486879

    Режимы работы электроприводов

    Электрический привод может работать в одном из двух режимов – установившемся или переходном.

    Установившийся режим характеризуется тем, что все механические координаты (переменные) электропривода не изменяются во времени.

    Математическим условием установившегося режима является равенство нулю всех производных механических координат.

    Частным случаем установившегося режима является состояние покоя, когда все координаты и их производные равны нулю. К установившемуся режиму электропривода относится его движение с постоянной скоростью.

    Переходный (или динамический) режим имеет место, когда хотя бы одна из производных механических координат электропривода отлична от нуля.

    Эти режимы описываются дифференциальными уравнениями, решение (интегрирование) которых позволяет получить зависимость изменения координат электропривода во времени. Переходный режим имеет, место при переходе электропривода из одного установившегося режима в другой.

    Исследование переходных режимов (процессов) составляет одну из важнейших задач теории электропривода.

    Переходные процессы возникают в результате воздействия на электропривод различных возмущений – сигналов управления, момента или усилия нагрузки, а также различных случайных факторов. Типовыми переходными процессами для электропривода являются пуск, реверс, торможение, сброс и наброс нагрузки, регулирование скорости.

    Основной целью рассмотрения переходных процессов является определение зависимости изменения во времени тока, момента, скорости, угла поворота вала двигателя.

    Нахождение этих зависимостей имеет большое практическое значение, так как они позволяют определить соответствие динамических характеристик электропривода требованиям технологического процесса, оценить допустимость возникающих в динамике тока и момента двигателя, определить правильность выбора двигателя и аппаратуры управления, рассчитать потери энергии и т. д.

    Особую важность этот расчет имеет для электроприводов тех рабочих машин, для которых переходный режим является основным рабочим режимом. К числу таких машин относятся реверсивные прокатные станы, рольганги, прессы и молоты, поршневые компрессоры и ряд других.

    Физическая причина наличия переходных процессов заключается в способности элементов электропривода накапливать и отдавать энергию–механическую, электромагнитную и тепловую. Поскольку процессы накопления и отдачи протекают не мгновенно, а постепенно в течение определенного времени, то изменение ЭДС, тока, момента, скорости, угла поворота отличается инерционностью.

    В зависимости от вида накапливаемой и отдаваемой энергии в электроприводе различают механические, электромагнитные и тепловые переходные процессы, которые взаимосвязаны между собой.

    В большинстве практических случаев тепловые процессы протекают существенно медленнее механических и электромагнитных и не оказывают на них заметного влияния. Поэтому обычно в теории электропривода они рассматриваются отдельно, за исключением специальных случаев.

    В свою очередь, механическая и электромагнитная инерционность элементов реального электропривода могут существенно различаться.

    В тех случаях, когда механическая инерционность существенно превышает электромагнитную, последнюю обычно не учитывают, и в этом случае переходные процессы называют механическими. Примерами механических переходных процессов являются процессы, рассмотренные в § 1.5–1.7.

    При сопоставимых механической и электромагнитной инерционностях электропривода имеют место электромеханические переходные процессы. Строго говоря, все переходные процессы в электроприводе, являющемся электромеханической системой, представляют собой электромеханические процессы, и выделение механических переходных процессов в отдельный класс – есть определенная идеализация.

    Электромагнитные переходные процессы характерны для цепей обмоток двигателя.

    Условное разделение переходных процессов проведем, обратившись к рис. 2.5.

    На нем все электрические элементы электропривода объединены в электрическую часть электропривода ЭЧЭП, а механические–в механическую часть МЧЭП.

    К электрической части отнесем все элементы системы управления и электрическую часть двигателя (его обмотки), а к механической – все элементы, участвующие в механическом движении, в том числе и ротор двигателя.

    Введем теперь в рассмотрение некоторую обобщенную электромагнитную постоянную времени Тэ, характеризующую инерционность электрической части электропривода, и электромеханическую постоянную времени Тм, которая является мерой инерционности механической части электропривода. Постоянная времени Тэ характеризует инерционность обмоток двигателя и элементов силового преобразователя и схемы управления.

    Если Тм>>Тэ, то переходные процессы условно относят к классу механических; если Тм сопоставима с Тэ, то имеют место электромеханические переходные процессы.

    Для построения графиков изменения во времени координат электропривода должны быть предварительно известны следующие исходные данные:

    1) вид рассматриваемого переходного процесса (пуск, торможение, реверс, переход с характеристики на характеристику, сброс или наброс нагрузки);

    2) начальные и конечные значения тока, момента, скорости и других координат. Эти данные определяются с помощью статических характеристик, на которых находятся начальная и конечная точки переходного процесса;

    3) параметры электропривода, к числу которых относятся коэффициенты усиления (передачи) элементов и их постоянные времени. Эти данные определяются конструкцией элементов и их характеристиками.

    Без наличия этих данных задача анализа переходных процессов является неопределенной.

    Источник: https://studopedya.ru/1-58577.html

    Ссылка на основную публикацию