Moottoreiden valinta syklisille mekanismeille

Jaksottaisesti toimivat sähkötoimilaitteet toimivat jaksollisessa tilassa, jolle on ominaista moottorin toistuva käynnistys ja pysäytys. Sähkökäytön teorian kulusta tiedetään, että energiahäviöt transienttiprosesseissa riippuvat suoraan sähkökäytön hitausmomentista J∑, jonka pääosa, jos inertiamekanismit jätetään pois, on hitausmomentti. moottorista Jdv. Siksi katkaisutilassa on toivottavaa käyttää moottoreita, joilla vaaditulla teholla ja kulmanopeudella on mahdollisesti pienin hitausmomentti Jdv.

Lämmitysolosuhteiden mukaan moottorin sallittu kuormitus jaksokäytössä on suurempi kuin jatkuvassa käytössä. Kun aloitat suurennetulla staattisen kuorman moottori on myös kehitettävä lisääntynyt käynnistysmomentti, joka ylittää staattisen vaaditun dynaamisen vääntömomentin arvolla. Siksi ajoittainen käyttö vaatii suurempaa moottorin ylikuormituskapasiteettia kuin pitkäaikainen käyttö.Korkean ylikuormituskapasiteetin vaatimuksen määrää myös tarve voittaa lyhytaikaiset mekaaniset ylikuormitukset, jotka johtuvat kuormien erottelusta, maan louhinnasta jne.

Lopuksi moottoreiden lämmitys- ja jäähdytysolosuhteet vaihtelevat jatkuvassa käytössä. Tämä ero on erityisen selvä itsetuulettavissa moottoreissa, koska moottoriin tulevan jäähdytysilman määrä riippuu sen nopeudesta. Transienttien ja taukojen aikana moottorin lämmönpoisto heikkenee, mikä vaikuttaa merkittävästi moottorin sallittuun kuormitukseen.

Kaikki nämä olosuhteet määräävät tarpeen käyttää syklisillä toimintamekanismilla varustetuissa sähkökäytöissä erikoismoottoreita, joiden nimelliskuorma on jaksollinen ja joille on ominaista tietty nimellinen käyttöjakso.

missä Tp ja se — vastaavasti työaika ja taukoaika.

Jaksottaisessa tilassa, kun moottoria käytetään nimelliskuormituksella, moottorin lämpötila vaihtelee sallitun arvon ympärillä, kasvaa käytön aikana ja laskee tauon aikana. On selvää, että mitä suuremmat lämpötilapoikkeamat sallitusta, sitä pidempi sykliaika tietyllä PV:llä Tq = Tp + se ja sitä pienempi on moottorin lämmityksen aikavakio Tn.

Rajoita sallittua jaksoaikaa moottorin mahdollisen enimmäislämpötilan rajaan asti. Kotitalousmoottoreille, jotka toimivat katkonaisesti, sallittu sykliaika on 10 minuuttia. Näin ollen nämä moottorit on suunniteltu käyttöjaksolle, jonka kaavio standardikäyttöajoista (käyttöjakso = 15, 25, 40 ja 60 ja 100 %) on esitetty kuvassa. 1.Kun käyttösuhde kasvaa, moottorin nimellisteho pienenee.

Teollisuus tuottaa useita jaksoittaisen kuormituksen moottoreita:

— asynkroniset nosturit, joissa on oravaroottori MTKF-sarjassa ja vaiheroottori MTF-sarjassa;

— samanlaiset metallurgiset sarjat MTKN ja MTN;

— DC-sarja D (DE-sarjan kaivinkoneiden versiossa).

Määritellyn sarjan koneille on tunnusomaista pitkänomaisen roottorin (ankkurin) muoto, joka vähentää hitausmomenttia. Staattorin käämitykseen siirtyvien prosessien aikana vapautuvien häviöiden vähentämiseksi MTKF:n ja MTKN:n moottorit sarjojen nimellisjämäys on kasvanut sHOM = 7 ÷ 12 %. Nosturi- ja metallurgisen sarjan moottoreiden ylikuormituskyky on 2,3 — 3 käyttösuhteella = 40 %, mikä käyttösuhteella = 100 % vastaa arvoa λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.

V nosturin moottorit AC-tila otetaan päänimellistilaksi, jonka käyttösuhde = 40%, ja DC-moottoreissa - lyhytaikainen tila, jonka kesto on 60 minuuttia (yhdessä käyttösuhteen kanssa = 40%). Nosturi- ja metallurgisen sarjan moottoreiden nimellistehot PVNOM = 40 %:lla ovat alueella: 1,4-22 kW MTF- ja MTKF-sarjoissa; 3-37 kW ja 3-160 kW MTKN- ja MTN-sarjoille; 2,4-106 kW D-sarjalle D-sarjan puhalletut moottorit on valmistettu nimellisteholle 2,5 - 185 kW, käyttösuhde = 100%.

Oravahäkkimoottorit voivat olla moninopeuksisia kahdella tai kolmella erillisellä staattorikäämityksellä: MTKN-sarja napojen lukumäärällä 6/12, 6/16 ja 6/20 ja nimellisteholla 2,2 - 22 kW PVNOM = 40 % ; MTKF-sarja napojen lukumäärällä 4/12, 4/24 ja 4/8/24 ja nimellisteholla 4 - 45 kW PVN0M = 25%.Suunnitteilla on uuden 4MT-sarjan asynkronisten nosturien ja metallurgisten moottoreiden tuotanto tehoalueella 2,2 - 200 (220) kW ja käyttösuhde 40 %.

Kaksimoottorisen käyttövoiman käyttö kaksinkertaistaa lueteltujen sähkökonetyyppien käyttöalueen. Suurilla vaadituilla tehoilla käytetään A-sarjan asynkronisia moottoreita, AO, AK, DAF jne. sekä saman P-sarjan tasavirtamoottoreita erikoisversioina, esimerkiksi PE-, MPE-kaivinkoneversiossa, Hisseille MP L jne.

Nosturi- ja metallurgisten sarjojen moottoreiden valinta suoritetaan yksinkertaisimmin tapauksissa, joissa sen todellinen työaikataulu on sama kuin jokin kuvassa 1 esitetyistä nimellisistä. 1. Luetteloissa ja hakukirjoissa on lueteltu moottorien arvot PV-15, 25, 40, 60 ja 100 %. Siksi, kun taajuusmuuttaja toimii vakiolla staattisella kuormalla Pst nimelliskierrossa, ei ole vaikeaa valita luettelosta moottoria, jonka teho on lähin, ehdosta PNOM > Rst.

Todelliset syklit ovat kuitenkin yleensä monimutkaisempia, moottorin kuormitus syklin eri osissa osoittautuu erilaiseksi ja kytkentäaika poikkeaa nimellisajasta. Tällaisissa olosuhteissa moottorin valinta suoritetaan vastaavan aikataulun mukaisesti, joka on kohdistettu jonkin kuvan 1 nimellisistä. 1. Tätä tarkoitusta varten määritetään ensin pysyvä ekvivalentti lämmityskuorma voimassa olevalla PST:llä, joka lasketaan sitten uudelleen normaaliin PST0M päällekytkentäaikaan. Uudelleenlaskenta voidaan tehdä käyttämällä suhteita:

Suhteet ovat likimääräisiä, koska niissä ei oteta huomioon kahta tärkeää tekijää, jotka muuttuvat käyttöjakson muutoksen myötä ja vaikuttavat merkittävästi moottorin lämmitykseen.

Riisi. 1.Moottorin nimelliskäyttösuhde jaksoittaista käyttöä varten.

Ensimmäinen tekijä on jatkuvasta häviöstä johtuva lämmön määrä, joka vapautuu moottorissa… Tämä lämmön määrä kasvaa PV:n kasvaessa ja pienenee, kun PV laskee. Vastaavasti, kun siirryt suureen aurinkosähkölaitteeseen, lämmitys lisääntyy ja päinvastoin.

Toinen tekijä on moottoreiden tuuletusolosuhteet. Itsetuuletuksen avulla jäähdytysolosuhteet ovat työjaksojen aikana useita kertoja paremmat kuin lepoaikoina. Siksi PV:n noustessa jäähdytysolosuhteet paranevat, laskussa ne huononevat.

Vertaamalla näiden kahden tekijän vaikutusta voimme päätellä, että se on päinvastainen ja jossain määrin toisiaan kompensoiva. Siksi nykyaikaisissa sarjoissa likimääräiset suhteet antavat melko oikean tuloksen, jos niitä käytetään vain uudelleenlaskennassa vesivoimalaitosta lähinnä olevaan nimelliseen käyttöjaksoon.

Sähköpropulsion teoriasta tiedetään, että moottorin valinnassa käytetyt keskimääräisten häviöiden ja vastaavien arvojen menetelmät ovat luonteeltaan varmistusluonteisia, koska ne edellyttävät useiden aiemmin valitun moottorin parametrien tuntemista. Alustavaa valintaa tehtäessä on tarpeen ottaa huomioon tietyn mekanismin ominaisuudet, jotta vältytään useilta virheiltä.

Yleisiä teollisia syklisen toiminnan mekanismeja varten voit määrittää kolme tyypillisintä moottorin esivalintatapausta:

1. Mekanismin käyttöjakso on asetettu, ja dynaamisilla kuormilla on mitätön vaikutus moottorin lämmitykseen.

2. Mekanismin kierto on asetettu, ja dynaamisten kuormien tiedetään vaikuttavan merkittävästi moottorin lämmitykseen.

3. Tehtävä ei määrää mekanismin kiertokulkua.

Ensimmäinen tapaus on tyypillisin mekanismeille, joilla on alhainen inertiamassa - kertakäyttöiset nosto- ja vetovinssit. Dynaamisen kuormituksen vaikutus moottorin lämmitykseen voidaan arvioida vertaamalla käynnistysaikaa tp vakaan tilan kestoon.

Jos tп << tyct, moottorin valinta voidaan tehdä taajuusmuuttajan kuormituskaavion mukaan. Tämän kuormituskaavion mukaan keskimääräinen kuormitusmomentti määritetään aiemmin annetuilla kaavoilla, se lasketaan uudelleen lähimpään nimelliskäyttöjaksoon ja sitten määritetään vaadittu moottorin teho annetulla käyttönopeudella ωρ:

Tässä tapauksessa likimääräinen selvitys dynaamisten kuormien vaikutuksesta suoritetaan lisäämällä kaavaan varmuuskerroin kz = 1,1 ÷ 1,5. Kun suhde tp / tyct kasvaa, turvallisuuskertoimen pitäisi kasvaa suunnilleen olettaen, että arvolla tp / tyct 0,2 - 0,3 se on enemmän.

Esivalitun moottorin lämmitys on tarkistettava jollakin sähkökäytön teorian mukaisista menetelmistä sekä ylikuormituskyky tilasta:

missä Mdop on sallittu lyhytaikainen ylikuormitusmomentti.

Tasavirtamoottoreissa vääntömomenttia rajoittavat kollektorin nykyiset kommutointiolosuhteet:

missä λ on moottorin ylikuormituskyky luettelotietojen mukaan.

Asynkronisille moottoreille Mdop-arvoa määritettäessä on otettava huomioon mahdollisuus alentaa verkkojännitettä 10%. Koska kriittinen hetki Mcr on verrannollinen jännityksen neliöön, niin

Lisäksi oikosulkumoottorit on tarkastettava samalla tavalla käynnistysmomentilla.

Toinen tapaus on ominaista mekanismeille, joilla on suuret inertiamassat - raskaat ja nopeat liike- ja pyörimismekanismit, mutta se voidaan toteuttaa myös muissa tapauksissa, joissa on korkea käynnistystaajuus.

Tässä dynaamisten kuormien vaikutusta voidaan arvioida vertaamalla transienttiaikaa ja vakaan tilan toimintaa. Jos ne ovat suhteellisia tai tp> tahdikkuutta, dynaamisia kuormia ei voida jättää huomiotta edes moottorin esivalittuna.

Tässä tapauksessa on tarpeen rakentaa alustavaa valintaa varten likimääräinen moottorin kuormituskaavio, joka on asetettu analogisesti nykyisten asetusten kanssa sen hitausmomentti. Jos Jdw << Jm, Jdw:n arvon virheellä ei voi olla merkittävää vaikutusta valinnan oikeellisuuteen, ja lisäksi myöhempi varmennuslaskelma antaa tarvittavat selvennykset kussakin tapauksessa.

Lopuksi kolmas tapaus on tyypillinen yleiskäyttöisille mekanismeille, joille on vaikea rakentaa tiettyä työsykliä. Esimerkkinä tästä ovat normaalin, matalan kantavuuden omaavan nosturin mekanismit, joita voidaan käyttää eri tuotantoalueilla.

Moottorin valinnan perusteena voi tällaisissa tapauksissa olla asettumisjakso, jossa ensimmäisessä työjaksossa tp1 moottori toimii maksimikuormalla MCT1 ja toisella tp2 minimikuormalla MCT2. Jos tiedetään, että dynaamisten kuormien vaikutus tämän mekanismin moottorin lämmityksessä on pieni, on mahdollista määrittää rms (ekvivalentti lämmityksessä) kuormitusmomentti olettaen, että tp1 = tp2

Vaadittu moottorin teho tietyllä käyttönopeudella määräytyy suhteen perusteella

Moottorin valinta luettelon mukaan tehdään ehdolla Ptr < Pnom mekanismille asetetun PVnomin laskennallisen sisällyttämisen keston aikana.

Nosturimekanismeille säännöt määrittävät seuraavat toimintatavat, jotka määräytyvät niiden toimintaolosuhteiden kokonaisuuden mukaan:

• kevyt — L (PVNOM == 15 ÷ 25 %, käynnistysten lukumäärä tunnissa h <60 1 / h),

• keskiaine – C (PVNOM = 25 – 40 %, h <120 1/h),

• raskas — T (PVNOM = 40 %, h < 240 1 / h)

• erittäin raskas - HT (DFR = 60%, h < 600 1 / h).

• erityisen raskas - OT (käyttösuhde = 100%, h> 600 1 / h).

Näiden tilastomateriaaliin perustuvien tietojen saatavuus mahdollistaa tarvittaessa mekanismin ehdollisen syklin määrittämisen, joka on hyväksytty yllä laskettuna. Itse asiassa työaika on kiinteä

joka mahdollistaa moottorin esivalinnan samalla tavalla kuin kahdessa ensimmäisessä edellä käsitellyssä tapauksessa. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun dynaamisten kuormien vaikutuksen moottorin lämmitykseen voidaan olettaa olevan merkittävä.