Электротехнических устройств

После изучения настоящего раздела студент должен:

1) знать области применения электропривода и его преимущества перед другими типами приводов; основные электротехнические и механические устройства, входящие в состав электропривода; режимы работы электропривода; типы электропривода; механические характеристики основных производственных механизмов; основные аппараты ручного и автоматического управления электроприводов; условные графические обозначения двигателей и элементов устройств управления; основные аппараты защиты электротехнических устройств;

2) понимать нагрузочные диаграммы и их построение; влияние температуры окружающей среды на нагрузочную способность двигателя; сущность методов эквивалентного тока, момента и мощности для расчета мощности приводного электродвигателя; назначение и принцип действия аппаратов управления; работу типовых схем управления электроприводом; назначение и принцип действия аппаратуры защиты;

3) уметь определять по механическим характеристикам двигателя и рабочего механизма частоту вращения и момент в установившемся режиме; рассчитывать мощность двигателя по нагрузочной диаграмме рабочего механизма; выбирать по каталогу двигатель нужного исполнения, соответствующего условиям окружающей среды и режиму работы производственного механизма, проверить выбранную мощность двигателя по пусковым условиям и перегрузочной способности; читать несложные схемы управления электроприводами; приводить в действие устройства электропривода общепромышленных механизмов; выбирать соответствующие аппараты управления и защиты.

Основными вопросами, которые нужно изучить в данной теме, являются: сравнительная оценка свойств и область применения электрических двигателей как постоянного, так и переменного токов, выбор мощности двигателя для различных режимов работы; аппаратура управления электродвигателями; схемы электроснабжения предприятия; внутризаводские силовые и осветительные сети, их устройства и расчет.

Электропривод (выбор мощности двигателя)

Выбор двигателя - один из ответственных этапов проектирования электропривода, так как именно двигатель в значительной степени определяет технические и экономические качества привода в целом. Из многочисленных типов двигателей переменного и постоянного токов для привода той или иной производственной машины должен быть выбран такой, который наиболее полно удовлетворял бы технико-экономическим требованиям. Это значит, что двигатель должен быть наиболее простым по управлению, надежным в эксплуатации и меть наименьшую стоимость, массу и габариты, а также высокие энергетические показатели. В сравнении со всеми существующими типами двигателей этим требованиям в наибольшей мере отвечают асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. При выборе двигателя такого типа необходимо выяснить, удовлетворяются ли технические требования: допустимое уменьшение скорости при увеличении нагрузки, допустимая величина повторных включений, возможность быстрого и надежного пуска.

В напряженных режимах работа привода, с большой частотой включения, где требуется повышенный или ограниченный пусковой момент, а также регулирование частоты вращения в узких пределах, применяют асинхронные двигатели с контактными кольцами. Для нерегулируемых приводов средней и большой мощности, работающих в продолжительном режиме с редкими пусками, рекомендуется применять синхронные двигатели. Они отличаются более высоким к.п.д. и допускают регулирование коэффициента мощности за счет компенсации реактивной мощности. При необходимости плавного и глубокого регулирования скорости, а также при большой частоте включений применяются двигатели постоянного тока.

При выборе мощности двигателя основными исходными данными являются требуемые моменты, которые должны быть приложены к валу механизма, т.е. необходимо иметь нагрузочные диаграммы электропривода , которые могут быть заданы как в виде графика, так и в виде таблицы.

Задача 1. Определить необходимую мощность двигателя для привода механизма, режим работы которого задан нагрузочной диаграммой на рис. 40. По технологическим условиям следует использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Двигатель должен развивать частоту вращения n=980 об/мин. Помещение, где будет установлен двигатель - сухое, без пыли и грязи.

Решение. В нашем случае режим работы представляет собой длительную переменную нагрузку. Мощность двигателя подбирается при подобных режимах работы по эквивалентной мощности, которая равна

где - время цикла работы:

По данным каталога в качестве приводного двигателя может быть использован асинхронный короткозамкнутый двигатель в защищенном исполнении типа А2-61-6;380/220 В; =10 кВт, =965 об/мин, η_н=0,870, =1,2, =1,8.

В ряде случаев момент нагрузки на отдельных участках может оказаться больше максимально допустимого момента двигателя, и асинхронный двигатель может остановиться. Поэтому после выбора двигателя его необходимо проверить по перегрузочной способности исходя из условия , где - максимальный момент на валу двигателя; - максимально допустимый момент двигателя. Для асинхронного двигателя . Здесь - критический (максимальный) момент двигателя.

В нашем примере: номинальный момент двигателя

максимальный (критический) момент

максимальный статический момент

По перегрузочной способности двигатель проходит, так как выполняется условие

В том случае, когда нагрузочные диаграммы заданы моментом или током , мощность двигателей выбирают либо по эквивалентному моменту

,

либо по эквивалентному току .

Задача 2. Определить необходимую мощность двигателя для привода механизма, работающего в повторно-кратковременном режиме, который задан нагрузочной диаграммой, изображенной на рис. 41. Двигатель должен развивать частоту вращения n= 720 об/мин.

Решение. Определяем эквивалентный момент на рабочее время:

Определяем мощность, соответствующую эквивалентному моменту за рабочее время:

Определяем относительную продолжительность включения:

В каталогах для двигателей повторно-кратковременного режима номинальная мощность указывается для следующих стандартных значений относительной продолжительности включения ПВ: 0,15; 0,25; 0,4 и 0,6.

В том случае, когда расчетная ПВ отличается от стандартного значения, рассчитанная по нагрузочной диаграмме мощность пересчитывается по формуле

Для ПВ_ном=0,6 получим

По данным каталога по аналогии с задачей 1 может быть подобран двигатель для расчетной мощности 4,5 кВт и ПВ_ном= 0,6.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ