Výber motorov pre cyklické akčné mechanizmy

Elektrické servomotory s cyklickým pôsobením pracujú v periodickom režime, ktorého charakteristickým znakom je časté spúšťanie a zastavovanie motora. Z priebehu teórie elektrického pohonu je známe, že straty energie pri prechodových procesoch priamo závisia od momentu zotrvačnosti elektrického pohonu J∑, ktorého hlavnú časť, ak vylúčime zotrvačné mechanizmy, tvorí moment zotrvačnosti. motora Jdv. Preto je v režime vypnutia žiaduce použiť motory, ktoré majú pri požadovanom výkone a uhlovej rýchlosti čo najmenší moment zotrvačnosti Jdv.

Podľa podmienok ohrevu je prípustné zaťaženie motora pri prerušovanej prevádzke vyššie ako pri nepretržitej prevádzke. Pri štarte so zväčšeným statický zaťažovací motor musí vyvinúť aj zvýšený rozbehový moment prevyšujúci statický o hodnotu požadovaného dynamického momentu. Preto prerušovaná prevádzka vyžaduje väčšiu kapacitu preťaženia motora ako dlhodobá prevádzka.Požiadavka na vysokú preťažiteľnosť je daná aj potrebou prekonať krátkodobé mechanické preťaženia vyplývajúce z oddeľovania bremien, výkopu zeminy a pod.

Napokon podmienky vykurovania a chladenia motorov v prerušovanej prevádzke sa líšia od podmienok v nepretržitej prevádzke. Tento rozdiel je obzvlášť výrazný pri motoroch s vlastným vetraním, pretože množstvo chladiaceho vzduchu vstupujúceho do motora závisí od jeho otáčok. Pri prechodoch a prestávkach je narušený odvod tepla motora, čo má výrazný vplyv na prípustné zaťaženie motora.

Všetky tieto podmienky určujú potrebu použiť v elektrických pohonoch s mechanizmami cyklického pôsobenia špeciálne motory, ktorých menovité zaťaženie je periodické, charakterizované určitým menovitým pracovným cyklom.

kde Tp a se — pracovný čas a čas prestávky.

V prerušovanom režime, pri prevádzke pri menovitom zaťažení, teplota motora kolíše okolo povolenej hodnoty, počas prevádzky sa zvyšuje a počas prestávky klesá. Je zrejmé, že čím vyššie sú teplotné odchýlky od prípustnej, tým dlhší je čas cyklu pri danej PV Tq = Tp + se a tým menšia je časová konštanta ohrevu motora Tn.

Na hranicu možnej maximálnej teploty motora obmedzte povolený čas cyklu. Pre motory pre domácnosť s prerušovanou prevádzkou je povolený čas cyklu nastavený na 10 minút. Tieto motory sú teda navrhnuté pre pracovný cyklus, ktorého graf pre štandardné doby prevádzky (pracovný cyklus = 15, 25, 40 a 60 a 100 %) je znázornený na obr. 1.Keď sa pracovný cyklus zvyšuje, menovitý výkon motora klesá.

Priemysel vyrába množstvo sérií motorov s prerušovaným zaťažením:

— asynchrónne žeriavy s veveričkovým rotorom v rade MTKF a s fázovým rotorom v rade MTF;

— podobné metalurgické série MTKN a MTN;

— DC séria D (vo verzii pre rýpadlá radu DE).

Stroje uvedenej série sa vyznačujú tvarom pretiahnutého rotora (kotvy), ktorý zabezpečuje zníženie momentu zotrvačnosti.Aby sa znížili straty uvoľnené vo vinutí statora pri prechodových procesoch, motory MTKF a MTKN série majú zvýšený menovitý sklz sHOM = 7 ÷ 12 %. Preťažiteľnosť motorov žeriavovej a metalurgickej série je 2,3 — 3 pri pracovnom cykle = 40 %, čo pri pracovnom cykle = 100 % zodpovedá λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.

V žeriavové motory AC režim sa považuje za hlavný menovitý režim s pracovným cyklom = 40% a v DC motoroch - krátkodobý režim s trvaním 60 minút (spolu s pracovným cyklom = 40%). Menovité výkony motorov žeriavového a hutníckeho radu pri PVNOM = 40 % sú v rozmedzí: 1,4-22 kW pre radu MTF a MTKF; 3-37 kW a 3-160 kW pre série MTKN a MTN; 2,4-106 kW pre sériu D. Dúchacie motory série D sa vyrábajú pre menovitý výkon od 2,5 do 185 kW s pracovným cyklom = 100 %.

Motory nakrátko môžu mať viacrýchlostnú konštrukciu s dvomi alebo tromi samostatnými statorovými vinutiami: séria MTKN s počtom pólov 6/12, 6/16 a 6/20 a menovitým výkonom od 2,2 do 22 kW pri PVNOM = 40 % ; Séria MTKF s počtom pólov 4/12, 4/24 a 4/8/24 a menovitým výkonom od 4 do 45 kW pri PVN0M = 25 %.Plánovaná je výroba novej série asynchrónnych žeriavových a hutníckych motorov radu 4MT vo výkonovom rozsahu 2,2 — 200 (220) kW s pracovným cyklom 40 %.

Použitie dvojmotorového pohonu zdvojnásobuje rozsah použitia uvedených typov elektrických strojov. Pri veľkých požadovaných výkonoch sa používajú asynchrónne motory radu A, AO, AK, DAF atď., ale aj jednosmerné motory rovnakého radu P v špecializovaných modifikáciách, napr. vo verzii pre rýpadlá PE, MPE, pre Výťahy MP L atď.

Výber motorov pre žeriavové a hutnícke série sa najjednoduchšie vykonáva v prípadoch, keď sa ich skutočný pracovný plán zhoduje s jedným z nominálnych, znázornených na obr. 1. Katalógy a referenčné knihy uvádzajú menovité hodnoty motora pri PV-15, 25, 40, 60 a 100 %. Preto, keď pohon pracuje s konštantným statickým zaťažením Pst pri menovitom cykle, nie je ťažké vybrať motor s najbližším výkonom z katalógu z podmienky PNOM > Rst.

Reálne cykly sú však zvyčajne zložitejšie, zaťaženie motora v rôznych častiach cyklu je odlišné a čas spínania sa líši od nominálneho. Za takýchto podmienok sa výber motora vykonáva podľa ekvivalentného harmonogramu zosúladeného s jedným z nominálnych na obr. 1. Na tento účel sa najprv určí trvalé ekvivalentné vykurovacie zaťaženie pri platnom PST, ktoré sa potom prepočíta na štandardnú dobu zapnutia PST0M. Prepočet je možné vykonať pomocou pomerov:

Pomery sú približné, pretože nezohľadňujú dva dôležité faktory, ktoré sa menia so zmenou pracovného cyklu a výrazne ovplyvňujú zahrievanie motora.

Ryža. 1.Menovitý pracovný cyklus motora pre prerušovanú prevádzku.

Prvým faktorom je množstvo tepla uvoľneného v motore v dôsledku neustálych strát... Toto množstvo tepla sa zvyšuje, keď sa PV zvyšuje a znižuje, keď PV klesá. Podľa toho, keď idete do veľkého fotovoltaického zariadenia, vykurovanie sa zvyšuje a naopak.

Druhým faktorom sú ventilačné podmienky motorov. Pri samovetraní sú podmienky chladenia počas práce niekoľkonásobne lepšie ako počas doby odpočinku. Preto s nárastom FV sa podmienky chladenia zlepšujú, s poklesom sa zhoršujú.

Porovnaním vplyvu týchto dvoch faktorov môžeme konštatovať, že je opačný a do určitej miery sa vzájomne kompenzuje. Preto pri moderných sériách dávajú približné pomery celkom správny výsledok, ak sa použijú len na prepočet na menovitý pracovný cyklus najbližšie k vodnej elektrárni.

Z teórie elektrického pohonu je známe, že metódy priemerných strát a ekvivalentných hodnôt používaných pri výbere motora majú overovací charakter, pretože vyžadujú znalosť množstva parametrov predtým zvoleného motora. Pri predbežnom výbere, aby sa predišlo viacerým chybám, je potrebné vziať do úvahy vlastnosti konkrétneho mechanizmu.

Pre všeobecné priemyselné mechanizmy cyklického pôsobenia môžete špecifikovať tri najtypickejšie prípady predvoľby motora:

1. Pracovný cyklus mechanizmu je nastavený a dynamické zaťaženia majú zanedbateľný vplyv na zahrievanie motora.

2. Cyklus mechanizmu je nastavený a je známe, že dynamické zaťaženia výrazne ovplyvňujú zahrievanie motora.

3. Cyklus mechanizmu nie je určený úlohou.

Prvý prípad je najtypickejší pre mechanizmy s nízkou zotrvačnou hmotnosťou — jednorazové zdvíhacie a ťažné navijaky. Vplyv dynamických zaťažení na zahrievanie motora možno posúdiť porovnaním doby nábehu tp s dobou trvania ustálenej prevádzky.

Ak tп << tyct, výber motora sa môže vykonať podľa diagramu zaťaženia pohonu. Podľa tohto diagramu zaťaženia sa priemerný zaťažovací moment určí podľa vzorcov uvedených vyššie, prepočíta sa na najbližší menovitý pracovný cyklus a potom sa určí požadovaný výkon motora pri danej prevádzkovej rýchlosti ωρ:

V tomto prípade sa približný výpočet vplyvu dynamických zaťažení vykoná zavedením bezpečnostného faktora kz = 1,1 ÷ 1,5 do vzorca. Keď sa pomer tp / tyct zvyšuje, bezpečnostný faktor by sa mal približne zvyšovať, za predpokladu, že pri tp / tyct0,2 - 0,3 je to viac.

Vopred vybraný motor musí byť skontrolovaný na zahrievanie jednou z metód podľa teórie elektrického pohonu, ako aj preťaženie zo stavu:

kde Mdop je prípustný krátkodobý moment preťaženia.

Pre jednosmerné motory je krútiaci moment obmedzený podmienkami komutácie prúdu na kolektore:

kde λ je preťaženie motora podľa katalógových údajov.

Pri asynchrónnych motoroch je pri určovaní Mdop potrebné počítať s možnosťou zníženia sieťového napätia o 10%. Keďže kritický moment Mcr je úmerný druhej mocnine napätia

Okrem toho by sa indukčné motory vo veveričke mali kontrolovať rovnakým spôsobom pomocou rozbehového momentu.

Druhý prípad je charakteristický pre mechanizmy s veľkými zotrvačnými hmotnosťami - ťažké a vysokorýchlostné mechanizmy pohybu a rotácie, ale možno ho realizovať aj v iných prípadoch s vysokou frekvenciou rozbehu.

Tu je možné vplyv dynamických zaťažení vyhodnotiť porovnaním prechodového času a ustálenej prevádzky. Ak sú porovnateľné alebo tp> takt, dynamické zaťaženia nemožno zanedbať ani pri predvolení motora.

V tomto prípade je potrebné pre predbežný výber zostaviť približný diagram zaťaženia motora, ktorý má analogicky s aktuálnymi nastaveniami nastavený jeho moment zotrvačnosti. Ak Jdw << Jm, chyba v hodnote Jdw nemôže mať významný vplyv na správnosť výberu a navyše následný overovací výpočet poskytuje v každom prípade potrebné objasnenia.

Napokon, tretí prípad je charakteristický pre mechanizmy univerzálneho účelu, pre ktoré je ťažké vybudovať špecifický pracovný cyklus. Príkladom toho sú mechanizmy bežného mostového žeriavu s nízkou nosnosťou, ktoré možno použiť v rôznych výrobných oblastiach.

Základom pre výber motora v takýchto prípadoch môže byť cyklus usadzovania, kde na prvom pracovnom úseku tp1 motor pracuje s maximálnym zaťažením MCT1 a na druhom tp2 s minimálnym zaťažením MCT2.Ak je známe, že vplyv dynamických zaťažení na zahrievaní motora tohto mechanizmu je malé, je možné určiť efektívnu (ekvivalentnú pri zahrievaní) moment zaťaženia za predpokladu, že tp1 = tp2

Potrebný výkon motora pri daných prevádzkových otáčkach je určený pomerom

Výber motora podľa katalógu sa vykonáva podmienkou Ptr < Pnom pri vypočítanej dobe zaradenia PVnom nastavenej pre mechanizmus.

Pre žeriavové mechanizmy pravidlá stanovujú tieto prevádzkové režimy určené celkovým počtom ich prevádzkových podmienok:

• svetlo — L (PVNOM == 15 ÷ 25 %, počet štartov za hodinu h <60 1 / h),

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

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

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

• obzvlášť ťažké — OT (pracovný cyklus = 100 %, h> 600 1 / h).

Dostupnosť týchto údajov na základe štatistických materiálov umožňuje v prípade potreby špecifikovať podmienený cyklus mechanizmu, akceptovaný vyššie ako vypočítaný. V skutočnosti je pracovný čas pevne stanovený

čo umožňuje predvoľbu motora rovnakým spôsobom ako v prvých dvoch vyššie diskutovaných prípadoch. To je dôležité najmä vtedy, keď možno predpokladať, že vplyv dynamického zaťaženia na zahrievanie motora je významný.