Επιλογή κινητήρων για μηχανισμούς κυκλικής δράσης

Οι ηλεκτρικοί ενεργοποιητές με κυκλική δράση λειτουργούν σε περιοδικό τρόπο λειτουργίας, χαρακτηριστικό του οποίου είναι η συχνή εκκίνηση και η διακοπή λειτουργίας του κινητήρα. Είναι γνωστό από την πορεία της θεωρίας της ηλεκτρικής κίνησης ότι οι απώλειες ενέργειας σε μεταβατικές διεργασίες εξαρτώνται άμεσα από τη ροπή αδράνειας της ηλεκτρικής κίνησης J∑, το κύριο μέρος της οποίας, αν εξαιρέσουμε τους αδρανειακούς μηχανισμούς, είναι η ροπή αδράνειας. του κινητήρα Jdv. Επομένως, στη λειτουργία αποκοπής είναι επιθυμητό να χρησιμοποιηθούν κινητήρες οι οποίοι, στην απαιτούμενη ισχύ και γωνιακή ταχύτητα, έχουν πιθανώς τη μικρότερη ροπή αδράνειας Jdv.

Σύμφωνα με τις συνθήκες θέρμανσης, το επιτρεπόμενο φορτίο του κινητήρα σε διαλείπουσα λειτουργία είναι υψηλότερο από ό,τι σε συνεχή λειτουργία. Όταν ξεκινάμε με μεγέθυνση κινητήρας στατικού φορτίου πρέπει επίσης να αναπτύξει αυξημένη ροπή εκκίνησης που υπερβαίνει τη στατική κατά την τιμή της απαιτούμενης δυναμικής ροπής. Επομένως, η διακοπτόμενη λειτουργία απαιτεί μεγαλύτερη χωρητικότητα υπερφόρτωσης κινητήρα από τη μακροχρόνια λειτουργία.Η απαίτηση για υψηλή χωρητικότητα υπερφόρτωσης καθορίζεται επίσης από την ανάγκη να ξεπεραστούν οι βραχυπρόθεσμες μηχανικές υπερφορτώσεις που προκύπτουν από τον διαχωρισμό φορτίων, την εκσκαφή εδάφους κ.λπ.

Τέλος, οι συνθήκες θέρμανσης και ψύξης των κινητήρων σε διαλείπουσα λειτουργία διαφέρουν από αυτές της συνεχούς λειτουργίας. Αυτή η διαφορά είναι ιδιαίτερα έντονη στους αυτοαεριζόμενους κινητήρες, καθώς η ποσότητα του αέρα ψύξης που εισέρχεται στον κινητήρα εξαρτάται από την ταχύτητά του. Κατά τις μεταβατικές περιόδους και τις παύσεις, η απαγωγή θερμότητας του κινητήρα είναι μειωμένη, γεγονός που έχει σημαντικό αντίκτυπο στο επιτρεπόμενο φορτίο του κινητήρα.

Όλες αυτές οι συνθήκες καθορίζουν την ανάγκη χρήσης σε ηλεκτροκινητήρες με μηχανισμούς κυκλικής δράσης ειδικών κινητήρων των οποίων το ονομαστικό φορτίο είναι περιοδικό, που χαρακτηρίζεται από έναν ορισμένο ονομαστικό κύκλο λειτουργίας

όπου Tp και se — ο χρόνος εργασίας και ο χρόνος παύσης, αντίστοιχα.

Στη διακοπτόμενη λειτουργία, όταν λειτουργεί με ονομαστικό φορτίο, η θερμοκρασία του κινητήρα κυμαίνεται γύρω από την επιτρεπόμενη τιμή, αυξάνεται κατά τη λειτουργία και μειώνεται κατά τη διάρκεια της παύσης. Είναι προφανές ότι όσο μεγαλύτερες είναι οι αποκλίσεις της θερμοκρασίας από το επιτρεπτό, τόσο μεγαλύτερος είναι ο χρόνος κύκλου σε μια δεδομένη ΦΒ Tq = Tp + se και τόσο μικρότερη είναι η σταθερά χρόνου θέρμανσης του κινητήρα Tn.

Στο όριο της πιθανής μέγιστης θερμοκρασίας κινητήρα, περιορίστε τον επιτρεπόμενο χρόνο κύκλου. Για οικιακούς κινητήρες με διαλείπουσα λειτουργία, ο επιτρεπόμενος χρόνος κύκλου ορίζεται ίσος με 10 λεπτά. Έτσι, αυτοί οι κινητήρες έχουν σχεδιαστεί για έναν κύκλο λειτουργίας του οποίου το γράφημα για τυπικούς χρόνους λειτουργίας (κύκλος λειτουργίας = 15, 25, 40 και 60 και 100%) φαίνεται στο Σχ. 1.Καθώς ο κύκλος λειτουργίας αυξάνεται, η ονομαστική ισχύς του κινητήρα μειώνεται.

Η βιομηχανία παράγει μια σειρά από σειρές κινητήρων διαλείποντος φορτίου:

— ασύγχρονοι γερανοί με ρότορα σκίουρου στη σειρά MTKF και με ρότορα φάσης στη σειρά MTF·

— παρόμοιες μεταλλουργικές σειρές MTKN και MTN·

— Σειρά DC D (στην έκδοση για εκσκαφείς σειράς DE).

Οι μηχανές της καθορισμένης σειράς χαρακτηρίζονται από το σχήμα ενός επιμήκους ρότορα (οπλισμού), ο οποίος παρέχει μείωση της ροπής αδράνειας Για να μειωθούν οι απώλειες που απελευθερώνονται στην περιέλιξη του στάτορα κατά τις μεταβατικές διεργασίες, οι κινητήρες των MTKF και MTKN Οι σειρές έχουν αυξημένη ονομαστική ολίσθηση sHOM = 7 ÷ 12%. Η ικανότητα υπερφόρτωσης των κινητήρων της σειράς γερανού και μεταλλουργίας είναι 2,3 — 3 σε κύκλο λειτουργίας = 40%, που σε κύκλο λειτουργίας = 100% αντιστοιχεί σε λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.

V κινητήρες γερανού Η λειτουργία AC λαμβάνεται ως η κύρια ονομαστική λειτουργία με κύκλο λειτουργίας = 40%, και στους κινητήρες συνεχούς ρεύματος - λειτουργία βραχείας διάρκειας με διάρκεια 60 λεπτών (μαζί με τον κύκλο λειτουργίας = 40%). Οι ονομαστικές ισχύς των κινητήρων της σειράς γερανών και μεταλλουργικών σε PVNOM = 40% είναι στην περιοχή: 1,4-22 kW για τις σειρές MTF και MTKF. 3-37 kW και 3-160 kW για τις σειρές MTKN και MTN αντίστοιχα. 2,4-106 kW για τη σειρά D. Οι φυσητό κινητήρες σειράς D κατασκευάζονται για ονομαστική ισχύ από 2,5 έως 185 kW με κύκλο λειτουργίας = 100%.

Οι κινητήρες Squirrel cage μπορούν να έχουν σχεδιασμό πολλαπλών ταχυτήτων με δύο ή τρεις ξεχωριστές περιελίξεις στάτη: σειρά MTKN με αριθμό πόλων 6/12, 6/16 και 6/20 και ονομαστική ισχύ από 2,2 έως 22 kW σε PVNOM = 40% . Σειρά MTKF με αριθμό πόλων 4/12, 4/24 και 4/8/24 και ονομαστική ισχύ από 4 έως 45 kW σε PVN0M = 25%.Προβλέπεται η παραγωγή νέας σειράς ασύγχρονων γερανών και μεταλλουργικών κινητήρων 4MT στην περιοχή ισχύος 2,2 — 200 (220) kW με κύκλο λειτουργίας 40%.

Η χρήση κίνησης με δύο κινητήρες διπλασιάζει το εύρος εφαρμογής των αναγραφόμενων τύπων ηλεκτρικών μηχανών. Με μεγάλες απαιτούμενες ισχύς, χρησιμοποιούνται ασύγχρονοι κινητήρες της σειράς A, AO, AK, DAF κ.λπ., καθώς και κινητήρες συνεχούς ρεύματος της ίδιας σειράς P σε εξειδικευμένες τροποποιήσεις, για παράδειγμα, στην έκδοση για εκσκαφείς PE, MPE, για Ανελκυστήρες MP L κ.λπ.

Η επιλογή κινητήρων για γερανούς και μεταλλουργικές σειρές πραγματοποιείται πιο απλά σε περιπτώσεις όπου το πραγματικό χρονοδιάγραμμα εργασίας συμπίπτει με ένα από τα ονομαστικά που φαίνονται στο σχήμα. 1. Οι κατάλογοι και τα βιβλία αναφοράς παραθέτουν βαθμολογίες κινητήρα σε PV-15, 25, 40, 60 και 100%. Επομένως, όταν ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί με σταθερό στατικό φορτίο Pst στον ονομαστικό κύκλο, δεν είναι δύσκολο να επιλέξετε έναν κινητήρα με την πλησιέστερη ισχύ από τον κατάλογο από την συνθήκη PNOM > Rst.

Ωστόσο, οι πραγματικοί κύκλοι είναι συνήθως πιο περίπλοκοι, το φορτίο του κινητήρα σε διαφορετικά μέρη του κύκλου αποδεικνύεται διαφορετικό και ο χρόνος μεταγωγής διαφέρει από τον ονομαστικό. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, η επιλογή του κινητήρα πραγματοποιείται σύμφωνα με ένα ισοδύναμο χρονοδιάγραμμα, ευθυγραμμισμένο με ένα από τα ονομαστικά στο σχ. 1. Για το σκοπό αυτό, το μόνιμο ισοδύναμο φορτίο θέρμανσης προσδιορίζεται πρώτα σε έγκυρο PST, το οποίο στη συνέχεια υπολογίζεται εκ νέου στην τυπική διάρκεια ενεργοποίησης PST0M. Ο επανυπολογισμός μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τους λόγους:

Οι αναλογίες είναι κατά προσέγγιση γιατί δεν λαμβάνουν υπόψη δύο σημαντικούς παράγοντες που αλλάζουν με την αλλαγή του κύκλου λειτουργίας και επηρεάζουν σημαντικά τη θέρμανση του κινητήρα.

Ρύζι. 1.Ο ονομαστικός κύκλος λειτουργίας του κινητήρα για διαλείπουσα λειτουργία.

Ο πρώτος παράγοντας είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται στον κινητήρα λόγω συνεχών απωλειών… Αυτή η ποσότητα θερμότητας αυξάνεται καθώς αυξάνεται η Φ/Β και μειώνεται καθώς η Φ/Β μειώνεται. Αντίστοιχα όταν πηγαίνεις σε μια μεγάλη φωτοβολταϊκή συσκευή αυξάνεται η θέρμανση και το αντίστροφο.

Ο δεύτερος παράγοντας είναι οι συνθήκες αερισμού των κινητήρων. Με τον αυτοαερισμό, οι συνθήκες ψύξης κατά τις περιόδους εργασίας είναι αρκετές φορές καλύτερες από ό,τι σε περιόδους ανάπαυσης. Επομένως, με την αύξηση των ΦΒ, οι συνθήκες ψύξης βελτιώνονται, με μείωση επιδεινώνονται.

Συγκρίνοντας την επίδραση αυτών των δύο παραγόντων, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι είναι αντίθετη και σε κάποιο βαθμό αμοιβαία αντισταθμίζεται. Επομένως, για τις σύγχρονες σειρές, οι κατά προσέγγιση λόγοι δίνουν ένα αρκετά σωστό αποτέλεσμα εάν χρησιμοποιούνται μόνο για επανυπολογισμό στον ονομαστικό κύκλο λειτουργίας που βρίσκεται πλησιέστερα στον υδροηλεκτρικό σταθμό.

Είναι γνωστό από τη θεωρία της ηλεκτρικής πρόωσης ότι οι μέθοδοι μέσες απώλειες και ισοδύναμες τιμές που χρησιμοποιούνται στην επιλογή ενός κινητήρα έχουν χαρακτήρα επαλήθευσης, καθώς απαιτούν γνώση ενός αριθμού παραμέτρων ενός προηγουμένως επιλεγμένου κινητήρα. Όταν κάνετε μια προκαταρκτική επιλογή, για να αποφύγετε πολλαπλά σφάλματα, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τα χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου μηχανισμού.

Για γενικούς βιομηχανικούς μηχανισμούς κυκλικής δράσης, μπορείτε να καθορίσετε τις τρεις πιο τυπικές περιπτώσεις προεπιλογής κινητήρα:

1. Ο κύκλος λειτουργίας του μηχανισμού έχει ρυθμιστεί και τα δυναμικά φορτία έχουν αμελητέα επίδραση στη θέρμανση του κινητήρα.

2. Ο κύκλος του μηχανισμού έχει ρυθμιστεί και τα δυναμικά φορτία είναι γνωστό ότι επηρεάζουν σημαντικά τη θέρμανση του κινητήρα.

3. Ο κύκλος του μηχανισμού δεν καθορίζεται από την εργασία.

Η πρώτη περίπτωση είναι πιο χαρακτηριστική για μηχανισμούς με χαμηλή αδρανειακή μάζα — βαρούλκα ανύψωσης και έλξης μιας χρήσης. Η επίδραση των δυναμικών φορτίων στη θέρμανση του κινητήρα μπορεί να εκτιμηθεί συγκρίνοντας τη διάρκεια εκκίνησης tp με τη διάρκεια της λειτουργίας σε σταθερή κατάσταση.

Εάν tп << tyct, η επιλογή κινητήρα μπορεί να γίνει σύμφωνα με το διάγραμμα φορτίου μετάδοσης κίνησης. Σύμφωνα με αυτό το διάγραμμα φορτίου, η μέση ροπή φορτίου προσδιορίζεται από τους τύπους που δόθηκαν προηγουμένως, υπολογίζεται εκ νέου στον πλησιέστερο ονομαστικό κύκλο λειτουργίας και, στη συνέχεια, προσδιορίζεται η απαιτούμενη ισχύς κινητήρα σε μια δεδομένη ταχύτητα λειτουργίας ωρ:

Σε αυτήν την περίπτωση, γίνεται μια κατά προσέγγιση εκτίμηση της επίδρασης των δυναμικών φορτίων εισάγοντας έναν συντελεστή ασφαλείας kz = 1,1 ÷ 1,5 στον τύπο. Καθώς αυξάνεται η αναλογία tp / tyct, ο συντελεστής ασφάλειας θα πρέπει να αυξάνεται περίπου, υποθέτοντας ότι σε tp / tyct0,2 — 0,3 είναι περισσότερος.

Ο προεπιλεγμένος κινητήρας πρέπει να ελεγχθεί για θέρμανση με μία από τις μεθόδους σύμφωνα με τη θεωρία της ηλεκτρικής κίνησης, καθώς και για ικανότητα υπερφόρτωσης από την κατάσταση:

όπου Mdop είναι η επιτρεπόμενη βραχυπρόθεσμη στιγμή υπερφόρτωσης.

Για κινητήρες συνεχούς ρεύματος, η ροπή περιορίζεται από τις τρέχουσες συνθήκες μεταγωγής στον συλλέκτη:

όπου λ είναι η ικανότητα υπερφόρτωσης του κινητήρα σύμφωνα με τα δεδομένα του καταλόγου.

Για τους ασύγχρονους κινητήρες, κατά τον προσδιορισμό του Mdop, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η δυνατότητα μείωσης της τάσης του δικτύου κατά 10%. Αφού η κρίσιμη στιγμή Mcr είναι ανάλογη του τετραγώνου της τάσης, λοιπόν

Επιπλέον, οι επαγωγικοί κινητήρες του κλωβού σκίουρου θα πρέπει να ελέγχονται με τον ίδιο τρόπο με τη ροπή εκκίνησης.

Η δεύτερη περίπτωση είναι χαρακτηριστική για μηχανισμούς με μεγάλες αδρανειακές μάζες - βαρείς και υψηλής ταχύτητας μηχανισμούς κίνησης και περιστροφής, αλλά μπορεί να πραγματοποιηθεί και σε άλλες περιπτώσεις με υψηλή συχνότητα εκκίνησης.

Εδώ, η επίδραση των δυναμικών φορτίων μπορεί να αξιολογηθεί συγκρίνοντας τον μεταβατικό χρόνο και τη λειτουργία σταθερής κατάστασης. Εάν είναι συγκρίσιμα ή tp> τακτ, τα δυναμικά φορτία δεν μπορούν να παραβλεφθούν ακόμη και όταν ο κινητήρας είναι προεπιλεγμένος.

Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να κατασκευαστεί για την προκαταρκτική επιλογή ένα κατά προσέγγιση διάγραμμα φορτίου του κινητήρα, έχοντας ορίσει, κατ' αναλογία με τις τρέχουσες ρυθμίσεις, τη ροπή αδράνειας του. Εάν Jdw << Jm, ένα σφάλμα στην τιμή του Jdw δεν μπορεί να έχει σημαντική επίδραση στην ορθότητα της επιλογής, και επιπλέον ο επόμενος υπολογισμός επαλήθευσης δίνει τις απαραίτητες διευκρινίσεις σε κάθε περίπτωση.

Τέλος, η τρίτη περίπτωση είναι χαρακτηριστική μηχανισμών καθολικού σκοπού, για τους οποίους είναι δύσκολο να οικοδομηθεί ένας συγκεκριμένος κύκλος εργασίας. Ένα παράδειγμα αυτού είναι οι μηχανισμοί ενός κανονικού εναέριου γερανού με χαμηλή χωρητικότητα φορτίου, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους χώρους παραγωγής.

Η βάση για την επιλογή κινητήρα σε τέτοιες περιπτώσεις μπορεί να είναι ένας κύκλος καθίζησης, όπου στο πρώτο τμήμα εργασίας tp1 ο κινητήρας λειτουργεί με μέγιστο φορτίο MCT1 και στο δεύτερο tp2 με ελάχιστο φορτίο MCT2. Εάν είναι γνωστό ότι η επίδραση των δυναμικών φορτίων όταν η θέρμανση του κινητήρα αυτού του μηχανισμού είναι μικρή, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η ροπή φορτίου rms (ισοδύναμη στη θέρμανση), υποθέτοντας tp1 = tp2

Η απαιτούμενη ισχύς κινητήρα σε μια δεδομένη ταχύτητα λειτουργίας καθορίζεται από την αναλογία

Η επιλογή του κινητήρα σύμφωνα με τον κατάλογο γίνεται με τη συνθήκη Ptr < Pnom στην υπολογιζόμενη διάρκεια συμπερίληψης του συνόλου PVnom για τον μηχανισμό.

Για τους μηχανισμούς γερανών, οι κανόνες καθορίζουν τους ακόλουθους τρόπους λειτουργίας, που καθορίζονται από το σύνολο των συνθηκών λειτουργίας τους:

• φως — L (PVNOM == 15 ÷ 25%, ο αριθμός εκκινήσεων ανά ώρα h <60 1 / h),

• μέσο — C (PVNOM = 25 — 40%, h <120 1 / h),

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

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

• ιδιαίτερα βαρύ — OT (κύκλος λειτουργίας = 100%, h> 600 1 / h).

Η διαθεσιμότητα αυτών των δεδομένων, βάσει στατιστικών υλικών, επιτρέπει, εάν είναι απαραίτητο, να προσδιοριστεί ο υπό όρους κύκλος του μηχανισμού, που έγινε δεκτός παραπάνω όπως υπολογίστηκε. Στην πραγματικότητα, ο χρόνος εργασίας είναι σταθερός

που επιτρέπει την προεπιλογή του κινητήρα με τους ίδιους τρόπους όπως στις δύο πρώτες περιπτώσεις που συζητήθηκαν παραπάνω. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν η επίδραση των δυναμικών φορτίων στη θέρμανση του κινητήρα μπορεί να θεωρηθεί σημαντική.