Основы электропривода и электроснабжения

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 32Следующая ⇒

Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для электрофикации и автоматизации рабочих процессов. Для приведения в движение производственных машин и механизмов используют электропривод, состоящий из преобразующего, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств (рис. 4.1). В некоторых случаях передаточные устройства и преобразователи (тока, частоты и другие) могут отсутствовать

ПрУ

ЭДУ

ПУ

РМ

УУ

Электрическая сеть

Рис. 4.1

Преобразующее устройство ПрУ преобразует напряжение, ток или частоту напряжения. Оно может быть выполнено в виде управляемого выпрямителя на тиристорах, магнитного усилителя с выпрямлением и т.д.

В электродвигательном устройстве ЭДУ происходит преобразование электрической энергии в механическую. Передаточное устройство ПУ служит для изменения скорости до значения, необходимого рабочему механизму РМ. ПУ может быть выполнено в виде редуктора, т.е. быть неуправляемым. Управляемое ПУ представляет собой коробку передач с электромагнитными муфтами, изменяющими ее передаточное число.

Управляющее устройство УУ регулирует работу всех блоков электропривода, изменяя мощность на валу рабочего механизма, значение и частоту напряжения. Схему включения электродвигателя, передаточное число коробки передач, направление вращения электродвигателя и т. д.

На практике электропривод бывает автоматизированный и неавтоматизированный. В автоматизированном электроприводе человек создает только начальное управляющее воздействие (пуск электропривода). В неавтоматизированном - человек периодически управляет работой электропривода в зависимости от отклонений от заданного режима.

Электроприводы делят на три группы: 1) групповые; 2) одиночные; 3) многодвигательные.

В групповых электроприводах электродвигатель с помощью механической передачи (трансмиссии) приводит в действие несколько рабочих механизмов

В одиночных электроприводах механизм приводится в действие индивидуальным электродвигателем. При этом все элементы рабочего механизма соединяются с приводным двигателем соответствующими передачами.

В многодвигательных электроприводах каждый орган рабочего механизма снабжен своим двигателем.

Характер движения электропривода описывает уравнение моментов:

М = М_с+ М_д,

где М – вращающий момент двигателя; М_с - статический момент

сопротивления механизма; М_д = J -динамический момент;

J –момент инерции вращающихся масс; - угловое ускорение.

В установившемся режиме : М = М_с.

Установившееся значение угловой скорости или частоты вращения n у двигателей (кроме синхронных) зависит от момента сопротивления механизма (нагрузки). Механические характеристики (М) или n(М) электродвигателей приведены на рис. 4.2: 1–синхронного, 2–асинхронного, 3 и 4–постоянного тока параллельного и последовательного возбуждения соответственно.

Рис. 4.2 Рис. 4.3 Рис. 4.4

Механизмы создают моменты сопротивления, которые в свою очередь зависят от или n. Характеристики (М_с) или n (М_с) наиболее распространённых механизмов представлены на рис. 4.3: 1–грузоподъёмных и транспортных механизмов, поршневых насосов, строгальных станков ( ); 2–некоторых металлорежущих станков и моталок прокатных станов ( ); 3–вентиляторов, центробежных насосов, компрессоров и центрифуг.

Определение угловой скорости или частоты вращения и момента М в установившемся режиме производится графическим путём, как показано на рис.4.4. точка пересечения характеристики рабочего механизма (кривая 1) с характеристикой электродвигателя (кривая 2) соответствует значениям (или n) и М.

При работе двигателя в нём происходит постоянное выделение теплоты, что приводит к его нагреву. Превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды описывается уравнением:

где Q – количество теплоты, выделяемой в единицу времени; А – теплоотдача окружающей среды в единицу времени; Т=С/А – постоянная времени; С – теплоемкость двигателя; - превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды в момент включения двигателя при t=0.

В установившемся тепловом режиме, когда количество теплоты, выделяемой в двигателе, и теплоты, рассеиваемой в окружающую среду, становятся одинаковыми (теоретически при t = ∞, а практически при t 4T), превышение температуры достигает максимального значения . С учетом последнего

Установившееся значение превышения температуры двигателя зависит от мощности Р₂ на его валу. На рис. 4.5 приведены кривые нагревания электродвигателя при различных значения мощности Р₂.

Рис. 4.5 Рис. 4.6

При отключении электродвигателя Q = 0, , где - превышение температуры в момент отключения, т.е. превышение температуры двигателя уменьшается по экспоненциальному закону (рис. 4.6).

В соответствии с характером работы производственных механизмов в условиях эксплуатации различают следующие основные режимы работы двигателя: продолжительный, кратковременный и повторно–кратковременный.

Продолжительный режим – режим, в котором электродвигатель может работать длительное время, при этом установившееся значение превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды не превышает установленного значения. Такой режим работы характерен для двигателей вентиляторов, насосов, компрессоров, транспортёров, мощных металлорежущих станков и др. График продолжительного режима работы приведён на рис. 4.7 при а) постоянной и б) изменяющейся нагрузках.

а б

Рис. 4.7

Кратковременный режим – режим, при котором превышение температуры электрического двигателя достигает предельно допустимого значения для данного класса изоляции, но не достигает установившегося значения. В этом режиме двигатель работает в течение сравнительно небольшого периода времени, а перерыв в работе велик, и двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды. В кратковременном режиме работают двигатели затворов шлюзов, подъёмных механизмов разводных мостов и т.д. На рис. 4.8 показаны графики нагрузки при кратковременном режиме.

Рис. 4.8 Рис. 4.9

Повторно – кратковременный режим – режим, при котором периоды работы электродвигателя под нагрузкой чередуются с паузами, когда двигатель отключается. При этом периоды работы и пауза не настолько длительны, чтобы температура достигла установившегося значения. Такой режим характерен для двигателей подъёмно–транспортных механизмов, прессов, штамповочных машин и некоторых металлообрабатывающих станков. время цикла этого режима t_ц =t_р + t_о, где t_р – время работы двигателя, а - время паузы. Время цикла обычно не превышает десяти минут. Повторно – кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения.

ПВ =

Для электродвигателей стандартные значения ПВ = 15, 25, 40 и 60%. Пример графика нагрузки при повторно–кратковременном режиме приведён на рис. 4.9.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 131415 16 17 18 Следующая ⇒