Izbira motorjev za mehanizme s cikličnim delovanjem

Električni pogoni s cikličnim delovanjem delujejo v periodičnem načinu, katerega značilnost je pogost zagon in zaustavitev motorja. Iz tečaja teorije električnega pogona je znano, da so izgube energije v prehodnih procesih neposredno odvisne od vztrajnostnega momenta električnega pogona J∑, katerega glavni del, če izvzamemo vztrajnostne mehanizme, predstavlja vztrajnostni moment. motorja Jdv. Zato je v načinu izklopa zaželeno uporabljati motorje, ki imajo pri zahtevani moči in kotni hitrosti po možnosti najmanjši vztrajnostni moment Jdv.

Glede na pogoje ogrevanja je dovoljena obremenitev motorja v prekinitvenem obratovanju večja kot v neprekinjenem delovanju. Ko začnete s povečano motor s statično obremenitvijo mora razviti tudi povečan začetni navor, ki presega statični za vrednost zahtevanega dinamičnega navora. Zato intermitentno delovanje zahteva večjo preobremenitveno zmogljivost motorja kot dolgotrajno delovanje.Zahtevo po visoki preobremenitveni zmogljivosti določa tudi potreba po premagovanju kratkotrajnih mehanskih preobremenitev, ki so posledica ločevanja bremen, izkopavanja zemlje itd.

Končno se pogoji ogrevanja in hlajenja motorjev v prekinitvah delovanja razlikujejo od tistih v neprekinjenem delovanju. Ta razlika je še posebej izrazita pri samoprezračevalnih motorjih, saj je količina hladilnega zraka, ki vstopa v motor, odvisna od njegove hitrosti. Med prehodnimi pojavi in ​​pavzami je moteno odvajanje toplote motorja, kar pomembno vpliva na dovoljeno obremenitev motorja.

Vsi ti pogoji določajo potrebo po uporabi v električnih pogonih s cikličnimi mehanizmi delovanja posebnih motorjev, katerih nazivna obremenitev je periodična, za katero je značilen določen nazivni delovni cikel

kjer sta Tp in se - delovni čas oziroma čas premora.

V intermitentnem načinu, ko deluje pri nazivni obremenitvi, temperatura motorja niha okoli dovoljene vrednosti, med delovanjem narašča in med premorom pada. Očitno je, da večja kot so temperaturna odstopanja od dopustne, daljši je čas cikla pri dani PV Tq = Tp + se in manjša je časovna konstanta segrevanja motorja Tn.

Do meje možne najvišje temperature motorja omejite dovoljeni čas cikla. Za gospodinjske motorje s prekinitvami je dovoljeni čas cikla nastavljen na 10 minut. Tako so ti motorji zasnovani za delovni cikel, katerega graf za standardne delovne čase (delovni cikel = 15, 25, 40 in 60 in 100 %) je prikazan na sl. 1.Ko se delovni cikel poveča, se nazivna moč motorja zmanjša.

Industrija proizvaja številne serije motorjev s prekinitvijo obremenitve:

— asinhroni žerjavi z veveričjim rotorjem v seriji MTKF in s faznim rotorjem v seriji MTF;

— podobne metalurške serije MTKN in MTN;

— DC serija D (v izvedbi za bagre serije DE).

Za stroje navedene serije je značilna oblika podolgovatega rotorja (armature), ki zagotavlja zmanjšanje vztrajnostnega momenta.Za zmanjšanje izgub, sproščenih v navitju statorja med prehodnimi procesi, imajo motorji serije MTKF in MTKN povečan nazivni zdrs sHOM = 7 ÷ 12 %. Preobremenitvena zmogljivost motorjev žerjavne in metalurške serije je 2,3 - 3 pri delovnem ciklu = 40%, kar pri delovnem ciklu = 100% ustreza λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.

V motorji žerjavov AC način je vzet kot glavni nazivni način z obratovalnim ciklom = 40%, pri enosmernih motorjih pa kratkotrajni način s trajanjem 60 minut (skupaj z delovnim ciklom = 40%). Nazivne moči motorjev žerjavne in metalurške serije pri PVNOM = 40% so v območju: 1,4-22 kW za serije MTF in MTKF; 3-37 kW in 3-160 kW za serije MTKN oziroma MTN; 2,4-106 kW za serijo D. Vpihnjeni motorji serije D so izdelani za nazivno moč od 2,5 do 185 kW z delovnim ciklom = 100 %.

Motorji s kletko kletko imajo lahko večhitrostno zasnovo z dvema ali tremi ločenimi statorskimi navitji: serija MTKN s številom polov 6/12, 6/16 in 6/20 in nazivno močjo od 2,2 do 22 kW pri PVNOM = 40% ; Serija MTKF s številom polov 4/12, 4/24 in 4/8/24 in nazivno močjo od 4 do 45 kW pri PVN0M = 25%.Načrtovana je proizvodnja nove serije asinhronih žerjavnih in metalurških motorjev 4MT v območju moči 2,2 — 200 (220) kW z delovnim ciklom 40%.

Uporaba dvomotornega pogona podvoji obseg uporabe naštetih tipov električnih strojev. Z velikimi zahtevanimi močmi se uporabljajo asinhronski motorji serije A, AO, AK, DAF itd., Kot tudi enosmerni motorji iste serije P v specializiranih modifikacijah, na primer v različici za bagre PE, MPE, za dvigala MP L itd.

Izbira motorjev za žerjavne in metalurške serije je najpreprostejša v primerih, ko njegov dejanski delovni urnik sovpada z enim od nominalnih, prikazanih na sl. 1. V katalogih in referenčnih knjigah so navedene vrednosti motorja PV-15, 25, 40, 60 in 100 %. Zato, ko pogon deluje s konstantno statično obremenitvijo Pst pri nazivnem ciklu, ni težko izbrati motorja z najbližjo močjo iz kataloga iz pogoja PNOM > Rst.

Vendar pa so resnični cikli običajno bolj zapleteni, obremenitev motorja v različnih delih cikla se izkaže za drugačno, preklopni čas pa se razlikuje od nominalnega. V takšnih pogojih se izbira motorja izvede po enakovrednem razporedu, usklajenem z enim od nominalnih na sl. 1. V ta namen se najprej določi trajna ekvivalentna ogrevalna obremenitev pri veljavnem PST, ki se nato preračuna na standardno trajanje vklopa PST0M. Preračun se lahko izvede z uporabo razmerij:

Razmerja so približna, ker ne upoštevajo dveh pomembnih dejavnikov, ki se spreminjata s spremembo delovnega cikla in bistveno vplivata na segrevanje motorja.

riž. 1.Nazivni delovni cikel motorja za občasno delovanje.

Prvi dejavnik je količina toplote, sproščene v motorju zaradi nenehnih izgub ... Ta količina toplote se poveča, ko se PV poveča, in zmanjša, ko PV pada. Skladno s tem, ko greste do velike fotovoltaične naprave, se ogrevanje poveča in obratno.

Drugi dejavnik so prezračevalni pogoji motorjev. S samoprezračevanjem so hladilni pogoji v času dela nekajkrat boljši kot v času mirovanja. Zato se s povečanjem PV pogoji hlajenja izboljšajo, z zmanjšanjem pa poslabšajo.

Če primerjamo vpliv teh dveh dejavnikov, lahko ugotovimo, da je nasproten in se do neke mere medsebojno kompenzira. Zato za sodobne serije dajejo približna razmerja dokaj pravilen rezultat, če se uporabljajo samo za preračun na nazivni delovni cikel, ki je najbližji hidroelektrarni.

Iz teorije električnega pogona je znano, da so metode povprečnih izgub in ekvivalentnih vrednosti, uporabljene pri izbiri motorja, verifikacijske narave, saj zahtevajo poznavanje številnih parametrov predhodno izbranega motorja. Pri predhodni izbiri, da bi se izognili večkratnim napakam, je treba upoštevati značilnosti določenega mehanizma.

Za splošne industrijske mehanizme cikličnega delovanja lahko določite tri najbolj tipične primere predizbire motorja:

1. Delovni cikel mehanizma je nastavljen, dinamične obremenitve pa zanemarljivo vplivajo na ogrevanje motorja.

2. Cikel mehanizma je nastavljen in znano je, da dinamične obremenitve pomembno vplivajo na ogrevanje motorja.

3. Cikel mehanizma ni določen z nalogo.

Prvi primer je najbolj značilen za mehanizme z nizko vztrajnostno maso - dvižne in vlečne vitle za enkratno uporabo. Vpliv dinamičnih obremenitev na ogrevanje motorja lahko ocenimo s primerjavo trajanja zagona tp s trajanjem ustaljenega delovanja.

Če je tп << tyct, lahko izberete motor glede na diagram obremenitve pogona. V skladu s tem diagramom obremenitve se povprečni navor obremenitve določi s prej navedenimi formulami, se preračuna na najbližji nazivni delovni cikel, nato pa se določi zahtevana moč motorja pri dani delovni hitrosti ωρ:

V tem primeru se približen izračun vpliva dinamičnih obremenitev izvede z uvedbo varnostnega faktorja kz = 1,1 ÷ 1,5 v formuli. Ko se razmerje tp / tyct poveča, se mora varnostni faktor približno povečati, ob predpostavki, da je pri tp / tyct0,2 - 0,3 večji.

Predizbrani motor je treba preveriti na ogrevanje z eno od metod po teoriji električnega pogona ter preobremenitveno sposobnost iz pogoja:

kjer je Mdop dopustni kratkotrajni preobremenitveni moment.

Pri enosmernih motorjih je navor omejen s trenutnimi komutacijskimi pogoji na kolektorju:

kjer je λ preobremenitvena zmogljivost motorja po kataloških podatkih.

Pri asinhronih motorjih je treba pri določanju Mdop upoštevati možnost zmanjšanja omrežne napetosti za 10%. Ker je kritični trenutek Mcr sorazmeren s kvadratom napetosti, potem

Poleg tega je treba na enak način preveriti indukcijske motorje z veverico z začetnim navorom.

Drugi primer je značilen za mehanizme z velikimi vztrajnostnimi masami - težke in hitre mehanizme gibanja in vrtenja, vendar se lahko uresniči tudi v drugih primerih z visoko zagonsko frekvenco.

Pri tem je mogoče vpliv dinamičnih obremenitev oceniti s primerjavo prehodnega časa in ustaljenega delovanja. Če so sorazmerne ali tp> taktne, dinamičnih obremenitev ni mogoče zanemariti niti pri vnaprej izbranem motorju.

V tem primeru je treba za predhodno izbiro sestaviti približen diagram obremenitve motorja, pri čemer je po analogiji s trenutnimi nastavitvami nastavljen njegov vztrajnostni moment. Če je Jdw << Jm, napaka v vrednosti Jdw ne more bistveno vplivati ​​na pravilnost izbire, poleg tega naknadni verifikacijski izračun v vsakem primeru poda potrebna pojasnila.

Nazadnje, tretji primer je značilen za mehanizme univerzalnega namena, za katere je težko zgraditi določen delovni cikel. Primer tega so mehanizmi običajnega mostnega žerjava z nizko nosilnostjo, ki se lahko uporablja na različnih proizvodnih področjih.

Osnova za izbiro motorja v takih primerih je lahko cikel usedanja, kjer na prvem delovnem odseku tp1 motor deluje z maksimalno obremenitvijo MCT1, na drugem tp2 pa z minimalno obremenitvijo MCT2. pri segrevanju motorja tega mehanizma je majhen, je mogoče določiti efektivni (ekvivalent pri segrevanju) obremenitveni moment ob predpostavki tp1 = tp2

Zahtevana moč motorja pri določeni delovni hitrosti je določena z razmerjem

Izbira motorja po katalogu se izvede s pogojem Ptr < Pnom pri izračunanem trajanju vključitve PVnom, nastavljenem za mehanizem.

Za mehanizme žerjava pravila določajo naslednje načine delovanja, ki jih določajo skupni pogoji njihovega delovanja:

• svetloba — L (PVNOM == 15 ÷ 25%, število zagonov na uro h <60 1 / h),

• srednja - C (PVNOM = 25 - 40%, h <120 1 / h),

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

• zelo težka — HT (DFR = 60%, h < 600 1 / h).

• posebej težka — OT (delovni cikel = 100%, h> 600 1 / h).

Razpoložljivost teh podatkov, ki temeljijo na statističnih materialih, omogoča, če je potrebno, določitev pogojnega cikla mehanizma, ki je zgoraj sprejet kot izračunan. Pravzaprav je delovni čas fiksen

ki omogoča predhodno izbiro motorja na enak način kot v prvih dveh zgoraj obravnavanih primerih. To je še posebej pomembno, če se domneva, da je vpliv dinamičnih obremenitev na ogrevanje motorja pomemben.