Valg av motorer for sykliske handlingsmekanismer

Elektriske aktuatorer med syklisk handling opererer i en periodisk modus, et karakteristisk trekk ved hyppig start og stopp av motoren. Det er kjent fra forløpet av teorien om elektrisk drift at energitapene i transiente prosesser direkte avhenger av treghetsmomentet til den elektriske driften J∑, hvis hoveddel, hvis vi ekskluderer treghetsmekanismer, er treghetsmomentet av motoren Jdv. Derfor er det i avskjæringsmodus ønskelig å bruke motorer som, ved nødvendig effekt og vinkelhastighet, muligens har det minste treghetsmomentet Jdv.

I henhold til oppvarmingsforholdene er den tillatte belastningen av motoren i intermitterende drift høyere enn ved kontinuerlig drift. Når du starter med forstørret statisk belastningsmotor må også utvikle et økt startmoment som overstiger det statiske med verdien av det nødvendige dynamiske dreiemomentet. Derfor krever intermitterende drift en større motoroverbelastningskapasitet enn langtidsdrift.Kravet til høy overlastkapasitet bestemmes også av behovet for å overvinne kortvarige mekaniske overbelastninger som følge av separering av last, jordgraving mv.

Til slutt skiller oppvarmings- og kjøleforholdene til motorer i intermitterende drift seg fra de i kontinuerlig drift. Denne forskjellen er spesielt uttalt i selvventilerte motorer, siden mengden kjøleluft som kommer inn i motoren avhenger av hastigheten. Under transienter og pauser svekkes motorens varmeavledning, noe som har en betydelig innvirkning på tillatt motorbelastning.

Alle disse forholdene bestemmer behovet for bruk i elektriske stasjoner med sykliske handlingsmekanismer spesielle motorer hvis nominelle belastning er periodisk, preget av en viss nominell driftssyklus

hvor Tp og se — henholdsvis arbeidstiden og pausetiden.

I intermitterende modus, ved drift med nominell belastning, svinger motortemperaturen rundt den tillatte verdien, øker under drift og synker under pause. Det er åpenbart at jo høyere temperaturavvik fra det tillatte er, jo lengre syklustid ved en gitt PV Tq = Tp + se og jo mindre er tidskonstanten for motoroppvarming Tn.

Begrens den tillatte syklustiden til grensen for mulig maksimal motortemperatur. For husholdningsmotorer med intermitterende drift er den tillatte syklustiden satt til 10 minutter. Dermed er disse motorene designet for en driftssyklus hvis graf for standard driftstider (duty cycle = 15, 25, 40 og 60 og 100%) er vist i fig. 1.Når driftssyklusen øker, reduseres motorens merkeeffekt.

Industrien produserer en rekke serier med intermitterende belastningsmotorer:

— asynkrone kraner med ekornrotor i MTKF-serien og med faserotor i MTF-serien;

— lignende metallurgiske serier MTKN og MTN;

— DC-serie D (i versjonen for gravemaskiner i DE-serien).

Maskiner i den spesifiserte serien er preget av formen på en langstrakt rotor (armatur), som gir en reduksjon i treghetsmomentet. For å redusere tapene som frigjøres i statorviklingen under transiente prosesser, er motorene til MTKF og MTKN serier har en økt nominell slip sHOM = 7 ÷ 12%. Overbelastningskapasiteten til motorene i kran- og metallurgiske serier er 2,3 — 3 ved driftssyklus = 40 %, som ved driftssyklus = 100 % tilsvarer λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.

V kranmotorer AC-modus tas som hovedmodus med driftssyklus = 40 %, og i likestrømsmotorer - korttidsmodus med en varighet på 60 minutter (sammen med driftssyklus = 40 %). De nominelle effektene til motorene i kran- og metallurgiske serier ved PVNOM = 40 % er i området: 1,4-22 kW for MTF- og MTKF-serien; 3-37 kW og 3-160 kW for henholdsvis MTKN- og MTN-serien; 2,4-106 kW for D-serien. D-serien blåste motorer er laget for merkeeffekt fra 2,5 til 185 kW med driftssyklus = 100 %.

Ekornburmotorer kan ha en flerhastighetsdesign med to eller tre separate statorviklinger: MTKN-serien med antall poler 6/12, 6/16 og 6/20 og merkeeffekt fra 2,2 til 22 kW ved PVNOM = 40% ; MTKF-serien med antall poler 4/12, 4/24 og 4/8/24 og merkeeffekt fra 4 til 45 kW ved PVN0M = 25%.Det er planlagt produksjon av en ny 4MT-serie med asynkrone kran- og metallurgiske motorer i effektområdet 2,2 — 200 (220) kW med en driftssyklus på 40 %.

Bruken av to-motors drift dobler bruksområdet for de listede typene elektriske maskiner. Med store nødvendige effekter brukes asynkronmotorer av A-serien, AO, AK, DAF, etc., samt likestrømsmotorer av samme P-serie i spesialiserte modifikasjoner, for eksempel i versjonen for gravemaskiner av PE, MPE, for heiser MP L, etc.

Valg av motorer for kran- og metallurgiske serier utføres enklest i tilfeller der dens faktiske arbeidsplan faller sammen med en av de nominelle vist i fig. 1. Kataloger og referansebøker viser motorvurderinger på PV-15, 25, 40, 60 og 100 %. Derfor, når frekvensomformeren opererer med en konstant statisk belastning Pst ved nominell syklus, er det ikke vanskelig å velge en motor med den nærmeste effekten fra katalogen fra tilstanden PNOM > Rst.

Imidlertid er virkelige sykluser vanligvis mer komplekse, motorbelastningen i forskjellige deler av syklusen viser seg å være forskjellig, og byttetiden er forskjellig fra den nominelle. Under slike forhold utføres valget av motoren i henhold til en tilsvarende tidsplan, på linje med en av de nominelle på fig. 1. For dette formålet bestemmes først den permanente ekvivalente varmelasten ved en gyldig PST, som deretter beregnes på nytt til standard PST0M innkoblingsvarighet. Omberegningen kan gjøres ved å bruke forholdstallene:

Forholdene er omtrentlige fordi de ikke tar hensyn til to viktige faktorer som endres med en endring i driftssyklus og påvirker motorvarmen betydelig.

Ris. 1.Motorens nominelle driftssyklus for intermitterende drift.

Den første faktoren er mengden varme som frigjøres i motoren på grunn av konstante tap... Denne varmemengden øker når PV øker og avtar når PV går ned. Følgelig, når du går til en stor fotovoltaisk enhet, øker oppvarmingen og omvendt.

Den andre faktoren er ventilasjonsforholdene til motorene. Med selvventilering er kjøleforholdene i arbeidsperioder flere ganger bedre enn i hvileperioder. Derfor, med en økning i PV, forbedres kjøleforholdene, med en nedgang blir de dårligere.

Ved å sammenligne påvirkningen av disse to faktorene kan vi konkludere med at den er motsatt og til en viss grad gjensidig kompensert. For moderne serier gir derfor de omtrentlige forholdstallene et ganske riktig resultat hvis de kun brukes for omregning til den nominelle driftssyklusen nærmest vannkraftverket.

Det er kjent fra teorien om elektrisk fremdrift at metodene for gjennomsnittstap og ekvivalente verdier som brukes ved valg av en motor er av verifikasjonskarakter, siden de krever kunnskap om en rekke parametere for en tidligere valgt motor. Når du gjør et foreløpig valg, for å unngå flere feil, er det nødvendig å ta hensyn til egenskapene til en bestemt mekanisme.

For generelle industrielle mekanismer for syklisk handling, kan du spesifisere de tre mest typiske tilfellene av motorforvalg:

1. Mekanismens driftssyklus er innstilt, og dynamiske belastninger har en ubetydelig effekt på motoroppvarmingen.

2. Syklusen til mekanismen er satt, og dynamiske belastninger er kjent for å påvirke motoroppvarmingen betydelig.

3. Syklusen til mekanismen bestemmes ikke av oppgaven.

Det første tilfellet er mest typisk for mekanismer med lave treghetsmasser - engangsløfte- og trekkvinsjer. Effekten av dynamiske belastninger på motoroppvarming kan vurderes ved å sammenligne oppstartsvarigheten tp med varigheten av stabil drift.

Hvis tп << tyct kan motorvalget gjøres i henhold til frekvensomformerens belastningsdiagram. I henhold til dette belastningsdiagrammet bestemmes det gjennomsnittlige belastningsmomentet av formlene gitt tidligere, det beregnes på nytt til nærmeste nominelle driftssyklus, og deretter bestemmes den nødvendige motoreffekten ved en gitt driftshastighet ωρ:

I dette tilfellet utføres en omtrentlig redegjørelse for påvirkning av dynamiske laster ved å innføre en sikkerhetsfaktor kz = 1,1 ÷ 1,5 i formelen. Når forholdet tp / tyct øker, bør sikkerhetsfaktoren øke tilnærmet, forutsatt at ved tp / tyct0,2 — 0,3 er det mer.

Den forhåndsvalgte motoren må kontrolleres for oppvarming ved en av metodene i henhold til teorien om elektrisk drift, samt overbelastningskapasitet fra tilstanden:

der Mdop er det tillatte kortsiktige overbelastningsmomentet.

For likestrømsmotorer er dreiemomentet begrenset av gjeldende kommuteringsforhold på kollektoren:

hvor λ er overbelastningskapasiteten til motoren i henhold til katalogdataene.

For asynkrone motorer, når du bestemmer Mdop, er det nødvendig å ta hensyn til muligheten for å redusere nettspenningen med 10%. Siden det kritiske øyeblikket Mcr er proporsjonal med kvadratet av spenningen, da

I tillegg bør ekorn-bur induksjonsmotorer kontrolleres på samme måte ved å starte dreiemoment.

Det andre tilfellet er karakteristisk for mekanismer med store treghetsmasser - tunge og høyhastighetsmekanismer for bevegelse og rotasjon, men det kan også realiseres i andre tilfeller med høy startfrekvens.

Her kan påvirkningen av dynamiske laster evalueres ved å sammenligne transienttid og steady-state drift. Hvis de er målbare eller tp> taktfulle, kan de dynamiske belastningene ikke neglisjeres selv når motoren er forhåndsvalgt.

I dette tilfellet er det nødvendig å konstruere for det foreløpige valget et omtrentlig lastdiagram for motoren, etter å ha satt, analogt med gjeldende innstillinger, treghetsmomentet. Dersom Jdw << Jm, kan ikke en feil i verdien av Jdw ha vesentlig betydning for riktigheten av utvalget, og videre gir den etterfølgende verifikasjonsberegningen nødvendige avklaringer i hvert enkelt tilfelle.

Til slutt er det tredje tilfellet karakteristisk for mekanismer med universelle formål, som det er vanskelig å bygge en spesifikk arbeidssyklus for. Et eksempel på dette er mekanismene til en vanlig traverskran med lav lastekapasitet, som kan brukes i ulike produksjonsområder.

Grunnlaget for å velge en motor i slike tilfeller kan være en avregningssyklus, hvor motoren på den første arbeidsseksjonen tp1 jobber med maksimal belastning MCT1, og på den andre tp2 med minimumsbelastning MCT2. Hvis det er kjent at påvirkningen av dynamiske belastninger på oppvarmingen av motoren til denne mekanismen er liten, er det mulig å bestemme rms (ekvivalent ved oppvarming) lastmoment, forutsatt at tp1 = tp2

Den nødvendige motoreffekten ved en gitt driftshastighet bestemmes av forholdet

Valget av motor i henhold til katalogen gjøres av tilstanden Ptr < Pnom ved den beregnede varigheten for inkludering av PVnom satt for mekanismen.

For kranmekanismer fastsetter reglene følgende driftsmåter, bestemt av totalen av deres driftsforhold:

• lys — L (PVNOM == 15 ÷ 25 %, antall starter per time t <60 1 / t),

• medium — C (PVNOM = 25 — 40 %, t <120 1/t),

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

• veldig tung — HT (DFR = 60 %, h < 600 1/t).

• spesielt tung — OT (driftsyklus = 100 %, h> 600 1 / t).

Tilgjengeligheten av disse dataene, basert på statistisk materiale, tillater, om nødvendig, å spesifisere den betingede syklusen til mekanismen, akseptert ovenfor som beregnet. Faktisk er arbeidstiden fast

som gjør at motoren kan forhåndsvelges på samme måter som i de to første tilfellene omtalt ovenfor. Dette er spesielt viktig når effekten av dynamiske belastninger på motorvarmen kan antas å være betydelig.