ФЭА / Электроэнергетика / Вопросы по теории электропривода часть 5
(автор - student, добавлено - 3-08-2020, 22:20)
Скачать:
1.Переходные процессы в электроприводе. Переходный режим (определение). 2.Зависимости тока и угловой скорости от времени в процессе пуска. 3.Постоянные времени переходного процесса. 4.Условия (критерии) выбора типа электродвигателя для электропривода: по режиму работы, по категории размещения, по классу, по исполнению. 5.Нагрев и охлаждение электродвигателей. 6.Энергетика электропривода. КПД, потери энергии в электроприводе при различных режимах работы.
1.Переходные процессы в эп. Переходный режим. При пуске и останове ЭД, при его реверсе, изменении задания на скорость в регулироемом ЭП, при приложении к валу ЭД механической нагрузки изменяются параметры ЭП: ток, момент, скорость и другие. При этом привод переходит из одного установившегося режима работы с одними параметрами движения в другой установившийся режим с другими параметрами. Однако этот переход не м.б. мгновенным, т.к. ток в двигателе из-за электромагнитной инерционности его цепей не может изменяться мгновенно, также не может изменяться мгновенно скорость двигателя из-за механической инерционности движущихся масс ЭП. Переходным режимом ЭП называется протекающий во времени процесс перехода от одного установившегося режима работы к другому установившемуся состоянию.
2. Зависимости тока и угловой скорости отвремени в процессе пуска.
3. Постоянные времени переходного процесса. Электромеханической
постоянной времени называется время, в течение которого ЭП, обладая
моментом инерции J,
разгоняется из неподвижного состояния до угловой скорости идеального х.х. Электромагнитная инерционность, связанная с
накоплением энергии электромагнитного поля; эта инерционность оценивается
электромагнитной постоянной времени: Электростатическая инерционность, связанная с
накоплением энергии электростатического поля; эта инерционность оценивается
постоянной времени:
4. Условия выбора типа эд для эп: по режиму работы, по категории размещения, по классу, по исполнению. При выборе приводного электродвигателя решается комплекс вопросов: расчет мощности электродвигателя; расчет номинальной скорости вращения (вместе с определением передаточного отношения механической передачи); выбор двигателя в соответствии с режимом его работы по условиям нагрузки; выбор двигателя по условиям пуска; определение необходимой степени защиты оболочки двигателя; выбор конструктивного исполнения на соответствие условиям окружающей среды; выбор системы охлаждения двигателя. По условиям окружающей среды двигатели изготавливают в следующих климатических исполнениях У, УХЛ, Т, М, ОМ (для умеренного, умеренного и холодного, тропического и морского климата). По степени защиты персонала от соприкосновения с токоведущими и движущимися частями и попадания посторонних тел внутрь машины, а также степени защиты от проникновения воды внутрь машины, они выпускаются в следующих исполнениях: 1РОО - открытая электрическая машина, специальная защита отсутствует; 1Р10, 1Р20 - машина, защищенная от прикосновения и попадания посторонних предметов; 1Р11...IP43 - машина, защищенная от капель воды, от прикосновения и попадания посторонних предметов; 1Р44-1Р54 - закрытая машина, защищенная от брызг, прикосновения и попадания посторонних предметов; 1Р55...1Р58 - закрытые машины, защищенные от водяных струй (1Р55) и от проникновения воды внутрь при неограниченно длительном погружении в воду (1Р58). Кроме того, выпускаются машины для работы во взрывоопасной среде и в особых условиях окружающей среды. По способу охлаждения двигатели подразделяют на машины с естественным охлаждением, с самовентиляцией, имеющие вентилятор на валу двигателя (защищенные или закрытые) и с независимой вентиляцией. Для электроприводов, предназначенных для работы в динамических режимах стремятся выбирать двигатель с пониженным моментом инерции ротора. Для таких условий изготавливаются малоинерционные двигатели. Для машин с кривошипно-шатунной кинематикой применяют двигатели с повышенным моментом инерции, Для электроприводов, работающих в повторно-кратковременном режиме и в неблагоприятных условиях эксплуатации, связанных с механическими нагрузками, воздействием повышенной влажности, температуры и прочее, изготавливаются двигатели специального конструктивного исполнения - двигатели краново-металлургических серий. При выборе номинальных параметров электропривода возникает задача выбора величины передаточного коэффициента редуктора (или другой передачи), соединяющего вал электродвигателя с рабочим органом машины. Синхронные и асинхронные двигатели выпускаются с высокими скоростями вращения, в то время как скорость рабочего органа, как правило, требуется значительно ниже. Для снижения скорости и соответствующего повышения момента на валу рабочего органа необходимо использование понижающей передачи (редуктора).
5. Нагрев и охлаждение электродвигателей. Выделение потерь ДР в объеме двигателя вызывает его нагрев. Проведем упрощенный анализ процессов нагрева и охлаждения. Примем допущение, что двигатель в тепловом отношении представляет собой однородное твердое тело, характеризующееся: - теплоемкостью С Дж/гр, которая показывает сколько тепловой энергии необходимо, чтобы повысить температуру двигателя на 1 градус; - коэффициентом теплоотдачи А Дж/гр.с,
показывающим сколько тепла отдает двигатель окружающей среде за 1 сек при превышении
температуры двигателя Уравнение теплового баланса будет где Первый член уравнения (1) характеризует
потери в двигателе, которые преобразуются в тепло, второй член - количество
тепла, идущее на нагрев двигателя, третий - количество тепла, которое двигатель
отдает окружающей среде. В первое время после включения двигателя, когда его
температура еще мало отличается от температуры окружающей среды ( Преобразовав уравнения (П. И) к нормальному
виду при условии Решение этого уравнения будет Обычно принимают температуру окружающей
среды, равной начальной температуре перегрева. Тогда
В полученных выражениях:
Переходная характеристика нагрева двигателя
приведена на рис.11.2 (РИС. 42). Она носит экспоненциальный характер. За время,
равное При охлаждении характер изменения температуры во времени также описывается уравнением (2). Если двигатель отключается и будет остывать
до температуры окружающей среды (рис. 11.2), то Следует иметь в виду, что для самовентилируемых
двигателей коэффициент теплоотдачи А существенно зависит от скорости,
поэтому охлаждаются такие двигатели намного медленнее, чем они нагреваются.
Постоянная времени нагрева при охлаждении Исходя из особенностей режимов нагрева и охлаждения двигателей различают 8 режимов работы, основными из которых являются: продолжительный S1, кратковременный S2 и повторно-кратковременный S3. 1. Продолжительный режим (S1)
- режим работы ЭД при неизменной нагрузке такой продолжительности, при которой
превышение температуры ЭД достигает установившегося значения. Графики
изменения мощности на 2. Кратковременный режим (S2)
- это режим, в котором периоды нагрузки чередуются с периодами отключения
двигателя. При этом за время работы двигателя, превышение температуры не
достигает установившегося значения, а при отключении все части ЭД охлаждаются
до температуры окружающей среды. Режим характеризуется мощностью (моментом) и
временем включения 3. Повторно-кратковременный режим (S3) - это режим, при котором кратковременные периоды нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя, причем за время работы превышение температуры двигателя не достигает установившегося значения, а при отключении двигатель не успевает остыть до температуры окружающей среды (рис.11.4,в). Режим S3 характеризуется нагрузкой и продолжительностью включения ПВ. Стандартные значения ПВ, на которые рассчитываются и выпускаются ЭД, предназначенные для работы в режиме S3, составляют 15, 25, 40 и 60%. Максимальная продолжительность цикла не должна превышать 10 мин. Номинальные режимы S4...S8 введены для того, чтобы упростить задачу выбора ЭД, работающих в этих режимах. Здесь ограничимся лишь упоминанием этих режимов: повторно-кратковременный режим работы с частыми пусками -S4; повторно-кратковременный режим работы с частыми пусками и электрическим торможением - S5; перемежающий режим работы - S6, когда после периода работы ЭД не отключается, а продолжает работать вхолостую; перемежающий режим работы с частыми реверсами - S7; перемежающий режим работы с двумя и более скоростями - S8.
6. Энергетика эп. КПД, потери энергии в эп при различных режимах работы. Энергетика ЭП. Основное назначение электропривода - преобразовывать электрическую энергию в механическую и управлять этим процессом. В связи с этим энергетические показатели и характеристики электропривода имеют первостепенное значение, тем более, что ЭП потребляет около 60-65% электроэнергии, производимой в стране.
КПД Любой процесс
передачи и преобразования энергии сопровождается ее потерями, т.е. входная
мощность Рвч всегда больше выходной Рвых на величину
потерь Энергетическую эффективность процесса в данный момент обычно оценивают посредством коэф-та полезного действия (КПД), определяемого как Важными энергет-ми
характеристиками изделия - двигателя, преобразователя, редуктора или ЭП в
целом - служит номинальный КПД
Потери в установившихся режимах. Потери в электрических машинах детально изучаются в соответствующих курсах. Основные составляющие потерь в машине: потери в обмотках (потери в меди), потери в магнитопроводе (потери в стали), потери в трущихся частях (потери механические). Для нерегулируемого электропривода первую
составляющую, пропорциональную Более детальное качественное представление о
потерях дает рис. 37.1(РИС. 44) - диаграмма потерь при передаче энергии от
электрического источника к вращающейся нагрузке В регулируемом по скорости электроприводе энергетическая
эффективность определяется главным образом выбранным способом регулирования, в
связи с чем все способы можно разделить на две большие группы в зависимости от
того, изменяется или нет К первой группе К второй
группе
|
|