Выбор двигателей для механизмов циклического действия

Электроприводы механизмов циклического действия работают в повторно-кратковременном режиме, характерной особенностью которого являются частые пуски и остановки двигателя. Из курса теории электропривода известно, что потери энергии в переходных процессах непосредственно зависят от момента инерции электропривода J основную долю которого, если исключить инерционные механизмы, составляет момент инерции двигателя Jдв. Поэтому при повторно-кратковременном режиме желательно применять двигатели, которые при требуемых мощности и угловой скорости имеют возможно меньший момент инерции Jдв.

По условиям нагрева допустимая нагрузка двигателя при повторно-кратковременном режиме выше, чем при длительном. При пуске с повышенной статической нагрузкой двигатель должен развивать и повышенный пусковой момент, превосходящий статический на значение требуемого динамического момента. Поэтому в повторно-кратковременном режиме работы требуется более высокая перегрузочная способность двигателя, чем при длительном. Требование высокой перегрузочной способности определяется также и необходимостью преодоления кратковременных механических перегрузок, возникающих при отрыве грузов, черпании грунта и т. п.

Наконец, условия нагревания и охлаждения двигателей при повторно-кратковременном режиме отличаются от аналогичных условий при длительном режиме. Особенно сильно это отличие проявляется у двигателей с самовентиляцией, так как количество охлаждающего воздуха, поступающего в двигатель, зависит от его скорости. Во время переходных процессов и пауз теплоотдача двигателя ухудшается, что оказывает существенное влияние на допустимую нагрузку двигателя.

Все эти условия определяют необходимость использования в электроприводах механизмов циклического действия специальных двигателей, номинальным режимом которых является повторно-кратковременный режим, характеризующийся определенной номинальной продолжительностью включения

где tр и to — соответственно время работы и время паузы.

В повторно-кратковременном режиме при работе с номинальной нагрузкой температура двигателя колеблется около допустимого значения, увеличиваясь во время работы и снижаясь во время паузы. Очевидно, отклонения температуры от допустимой тем выше, чем больше при данной ПВ продолжительность цикла tц = tр + to и чем меньше постоянная времени нагрева двигателя Тн.

Чтобы ограничить возможную максимальную температуру двигателя, ограничивают допустимую длительность цикла. Для отечественных серий двигателей повторно-кратковременного режима допустимое время цикла установлено равным 10 мин. Таким образом, эти двигатели рассчитаны на рабочий цикл, график которого для стандартных продолжительностей включения (ПВ = 15, 25, 40 и 60 и 100%) показан на рис. 1. С увеличением ПВ номинальная мощность двигателя уменьшается.

Промышленность выпускает ряд серий двигателей повторно-кратковременного режима:

— асинхронные крановые с короткозамкнутым ротором серии MTKF и с фазным ротором серии MTF;

— аналогичные металлургические серий МТКН и МТН;

— постоянного тока серии Д (в экскаваторном исполнении серии ДЭ).

Для машин указанных серий характерна удлиненная форма ротора (якоря), обеспечивающая снижение момента инерции. Для уменьшения потерь, выделяющихся в статорной обмотке в переходных процессах, двигатели серий MTKF и МТКН имеют повышенное номинальное скольжение sHOM = 712%. Перегрузочная способность двигателей крановой и металлургической серий составляет 2,3 — 3 при ПВ = 40%, что при ПВ = 100% соответствует = Мкр/Мном100 = 4,4- 5,5.

В крановых двигателях переменного тока за основной номинальный принят режим с ПВ = 40%, а в двигателях постоянного тока — кратковременный режим длительностью 60 мин (наряду с режимом ПВНОМ = 40%). Номинальные значения мощности двигателей крановой и металлургической серий при ПВНОМ = 40% лежат в пределах: 1,4-22 кВт для серий MTF и MTKF; 3-37 кВт и 3-160 кВт для серий соответственно МТКН и МТН; 2,4-106 кВт для серии Д. Продуваемые двигатели серии Д выполняются на номинальную мощность от 2,5 до 185 кВт при ПВНОМ = 100%.

Двигатели с короткозамкнутым ротором могут иметь многоскоростное исполнение с двумя или тремя раздельными обмотками на статоре: серии МТКН с числом полюсов 6/12, 6/16 и 6/20 и номинальной мощностью от 2,2 до 22 кВт при ПВНОМ = 40%; серии MTKF с числом полюсов 4/12, 4/24 и 4/8/24 и номинальной мощностью от 4 до 45 кВт при ПВН0М = 25%. Намечается производство новой серии 4МТ асинхронных крановых и металлургических двигателей в диапазоне мощностей 2,2 — 200 (220) кВт при ПВНОМ = 40%.

Использование двухдвигательного привода вдвое расширяет пределы применения перечисленных типов электрических машин. При больших требуемых мощностях применяются асинхронные двигатели серий А, АО, А К, ДАФ и др., а также двигатели постоянного тока единой серии П в специализированных модификациях, например в экскаваторном исполнении ПЭ, МПЭ, для лифтов МП Л и т. п.

Выбор двигателей крановых и металлургических серий наиболее просто осуществляется в тех случаях, когда действительный график работы его совпадает с одним из номинальных, показанных на рис. 1. В каталогах и справочной литературе указываются номинальные данные двигателей при ПВ-15, 25, 40, 60 и 100%. Поэтому при работе привода с постоянной статической нагрузкой Рст при номинальном цикле не представляет трудностей подобрать по каталогу двигатель ближайшей мощности из условия Р_НОМ > Рст.

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев