Анализ задания на курсовой проект (работу) Пример выполнения самостоятельной работы

Курс лекций по электротехнике

Номинальные режимы работы электродвигателей

 При рассмотрении законов нагревания и охлаждения электродвигателей предполагалось, что нагрузка двигателя продолжительное время неизменна, поэтому неизменен и установившийся предельный перегрев уст. В действительности нагрузка двигателя может изменяться различным образом по значению. Кроме того, двигатель может отключаться на некоторое время.

 Для учета разнообразных условий работы электродвигателя и правильного определения его мощности рассчитывают и строят нагрузочные диаграммы М(t), Р(t) (см. рис. 1.4) или I(t). По виду нагрузочной диаграммы определяют режим работы двигателя. Режимы стандартизированы. Различают три основных режима: длительный (S1), кратковременный (S2) и повторно-кратковременный (S3). Для каждого из них условия нагревания и охлаждения различны.

 Длительный режим. Длительным называют режим, в котором температура электродвигателя достигает установившегося значения.

 Различают длительный режим с постоянной и переменной нагрузками. Длительно с постоянной нагрузкой работают вентиляторы, насосы, компрессоры, некоторые транспортеры, текстильные станки. Нагрузочная диаграмма для этого режима приведена на рис. 1.6, а.

 Длительно с переменной нагрузкой (рис. 1.6,б) работают поршневые компрессоры, прокатные станы, токарные, сверлильные, фрезерные станки и др.


Рис. 1.6. Диаграммы Р(t) и (t) двигателя в длительном режиме с

постоянной (а) и переменной (б) нагрузками

 На щитке электродвигателя, предназначенного для длительной работы, номинальный режим обозначают сокращенным словом «Длит.» Или символом S1.

 Кратковременный режим. В этом режиме электродвигатель работает ограниченное время, в течение которого температура не достигает установившегося значения. Паузы в работе настолько велики, что двигатель успевает полностью охладиться. Нагрузочная диаграмма и перегрев двигателя в кратковременном режиме показаны на рис. 1.7.

 В режиме кратковременной нагрузки работают вспомогательные приводы станков, разводных мостов, шлюзов, задвижек трубо- и газопроводов и других механизмов. На щитке электродвигателя кратковременного режима указывается время работы при номинальной мощности: 30, 60 и 90 мин и символ S2. Для универсального применения двигатели кратковременного режима крупными сериями не выпускаются.

 Повторно-кратковременный режим. В этом режиме регулярно чередуются кратковременные периоды работы с кратковременными периодами пауз, причем в период нагрузки температура двигателя не достигает установившегося значения, а в период паузы (отключения) она не успевает опуститься до уровня температуры охлаждающей среды. Графики такого режима приведены на рис. 1.8. Перегрев электродвигателя изменяется по пилообразной ломаной линии, состоящей из отрезков кривых нагревания и охлаждения. При многократном повторении циклов перегрев колеблется около некоторого среднего значения ср.


Рис. 1.7. Диаграммы Р(t) и (t) Рис. 1.8. Диаграммы Р(t) (t)

двигателя в кратко- двигателя в повторно-

 временном режиме кратковременном режиме

работы работы

 

 Типичным примером работы в повторно-кратковременном режиме являются электроприводы подъемных кранов, а также электропривод большинства металлорежущих станков.

 Электропромышленность выпускает специальные крановые электродвигатели, предназначенные для работы в подъемно-транспортных устройствах. На щитке такого двигателя в графе «режим работы» указывается символ S3 и относительная продолжительность включения ПВ% (обозначаемая также ):


Рис. 1.9. Реальная (а) и идеализированная (б) диаграммы Р(t)

двигателя в повторно-кратковременном режиме

  (1.17)

где tp – время работы; tп - продолжительность паузы; tц – продолжительность цикла.

 Продолжительность цикла повторно-кратковременного режима для крановых электродвигателей по ГОСТу не должна превышать 10 мин.

 Значение ПВ стандартизированы и составляют 15, 25, 40 и 60 %. Например, если на щитке кранового двигателя указано Рном = 11 кВт при ПВ 40%, то это означает, что данный двигатель может работать с номинальной нагрузкой 11 кВт в течение 4 мин, а последующие 6 мин он должен быть отключен от сети.

 Реальная диаграмма может иметь вид на рис. 1.9,а, при нагрузке, когда ее длительность и пауза не одинаковы. В этом случае строят эквивалентную (идеализированную) диаграмму (рис. 1.9,б), где tц = tр +tп, а ПВ = tp/tц.

Расчет мощности и выбор электродвигателя для длительного режима работы Определение номинальной мощности двигателя для работы в длительном режиме с постоянной нагрузкой сводится к подсчету мощности Рс исполнительного механизма, приведенной к валу двигателя (с учетом КПД передач, редукторов и т.д.). По полученной мощности Р в каталогах выбирают двигатель с номинальной мощностью РномРс (предварительно выбраны род тока, напряжение, частота и конструктивное исполнение двигателя). Номинальная мощность, указанная в каталоге, является той наибольшей мощностью, на длительную работу без опасности перегрева рассчитан двигатель. Так как нагрузка постоянна, то специальной тепловой проверки не требуется. При тяжелых условиях пуска проверяют, достаточен ли развиваемый двигателем пусковой момент.

Расчет мощности и выбор электродвигателя  для повторно-кратковременного и кратко-временного режимов работы Повторно-краковременный режим характеризуется продолжительностью включения ПВ%. Каждому значению ПВ соответствует значение номинальной мощности, с которой в этом режиме двигатель может долго работать, не перегреваясь. Таким образом, при повторно-кратковременной работе электропривода один и тот же двигатель допускает различные нагрузки. Чем больше ПВ, т.е. чем больше длительность рабочего периода, тем меньше должна быть нагрузка двигателя. 

Выбор аппаратов управления и защиты для электродвигателей Для дистанционного управления трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором используются магнитные пускатели серии ПМЕ, ПА, ПАЕ. Магнитные пускатели осуществляют защиту электродвигателей при перегрузках.

 Пример расчета Выбрать магнитный пускатель и автомат АП-50 для защиты электродвигателя марки АО2-22-2, если известно: РН = 2,2 кВт; IН.Д = 4,5 А;


Номинальные режимы работы электродвигателей