Вопрос № 8 Режимы работы электроприводов. Их классификация.
Номинальные режимы работы электроприводов. Возможные режимы работы электроприводов отличаются огромным многообразием по длительности, характеру изменения нагрузки, ее величине, условиям охлаждения и т.п. Характер нагревания двигателя позволяет выделить характерные режимы работы электроприводов. На основании анализа реальных режимов выделены специальные номинальные режимы, на которые рассчитаны серийные двигатели. Действующим стандартом предусматриваются восемь номинальных режимов, которые в соответствии с международной классификацией имеют условные обозначения S1—S8. Ниже приводится характеристика этих номинальных режимов.
(S1) — Продолжительный номинальный, режим работы электрической машины при неизменной нагрузке, продолжающейся до тех пор, пока превышения температуры всех частей электрической машины достигнут установившихся значений (рис.20,а). Длительность рабочего периода tp>3TН, длительность паузы роли не играет, где ТН=С/А — тепловая постоянная времени, представляющая собой время, в течение которого двигатель нагрелся бы до τуст при отсутствии теплоотдачи в окружающую среду. Для удобства используют не температуру двигателя, ºС, а превышение температуры двигателя tДВ над стандартной температурой окружающей среды tOC (перегрев) τ=tДВ–tОС. Величина Тн зависит от коэффициента теплоотдачи «А»(Дж/(с·град)), который определяется конструкцией двигателя и способом его вентиляции (С – теплоёмкость тела (Дж/град));. В длительном режиме работают двигатели некоторых механизмов прокатных станов, насосов, воздуходувок, компрессоров, конвейеров и т.п.
(S2) — Кратковременный номинальный, режим при котором период неизменной номинальной нагрузки чередуется с периодом отключения машины; при этом периоды нагрузки не настолько длительны, чтобы превышения температуры машины могли достигнуть установившихся значений (tр≤3TH), а периоды остановки настолько длительны (tр>3T0), что все части ее охлаждаются до температуры окружающей среды, (рис.20,б). Для кратковременного режима работы рекомендуется tр — продолжительность рабочего периода 15, 30, 60, 90 мин. В кратковременном режиме работают электродвигатели подъема и поворота свода печи, приводов заслонки, задвижек, механизма наклона печей и т.п.
Рис20. Графики нагрева двигателей при разных номинальных режимах работы.
(S3) — Повторно-кратковременный номинальный режим, режим, при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами отключения машины (паузами), причем как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений. При повторно-кратковременном режиме продолжительность цикла не превышает 10 мин. Этот режим характеризуется относительной продолжительностью включения, %, ПВ=100tP/(tP+t0)= 100tP/TЦ
где tp, t0, Tц — соответственно длительности работы, паузы и цикла. Нормируемые значения продолжительности включения составляют 15; 25; 40 и 60% или соответственно ε = 0,15; 0,25; 0,4; 0,6. Повторно-кратковременный режим характеризуется условиями tp«3TН; t0«3T0, т.е. за время одного цикла перегрев не достигает τуст, а за время паузы не становится равным нулю. При многократном повторении циклов процесс нагрева устанавливается, т.е. температура перегрева в начале и в конце одинаковая и её колебания происходят около среднего значения τср (рис20,в). В повторно-кратковременном режиме работают электроприводы механизмов прокатных станов, кранов, подъемников, некоторых вспомогательных механизмов прокатных цехов и т.п.
Номинальные режимы S1, S2, S3 являются в настоящее время основными, используемыми в отечественном электромашиностроении.
S4 — повторно-кратковременный номинальный с частыми пусками (пусковые потери существенно влияют на превышение температуры машины); режим при котором периоды пуска и кратковременной неизменяемой нагрузки чередуются с периодами отключения машины, причём как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы температура частей машины могла достигнуть установившихся значений. В этом режиме пусковые потери оказывают существенные влияние на превышение температуры частей машины (рис.20,г). Данный режим характеризуется: 1) относительной продолжительностью включения: ПВ=100(tП+tР)/tЦ, tЦ=tП+tР+t0; 2) числом включений в час: Z=3600/tЦ, нормируемые значения z=30, 60, 90, 120, 180, 240, 360; 3) коэффициентом инерции –это отношение суммарного приведённого к валу двигателя момента инерции: kJ=JСУM`/JДВ= (J+J`max)/JДВ, kJ=1,2; 1,6; ; ; 2,5; 4; 6,3; 10.
S5 — повторно-кратковременный номинальный с частыми пусками и электрическим торможением; режим при котором периоды пуска при кратковременной неизменной нагрузке и торможения чередуются с периодами отключения машины, причём как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений (рис.20,д). В этом режиме потери при пуске и торможении оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины. Данный режим характеризуется: 1) ПВ=100(tП+tР+tТ)/tЦ. 2) Z; нормируемые значения ПВ и Z как в режиме «S4». 3) kJ- нормируемые значения как в режиме «S4», исключая значения 6,3 и 10, и включая дополнительные значения =9
S6 - перемежающийся номинальный (после периода работы двигатель не отключается, а продолжает работать вхолостую) режим при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами холостого хода, во время которых двигатель не отключается, причем как рабочие периоды, так и периоды х.х. не настолько длительны, чтобы превышение температуры частей машины могло достигнуть установившихся значений (рис.20,е). Продолжительность одного цикла не должна превышать 10 мин.. Относительная продолжительность нагрузки: ПН=100tP/(tXX+tP) .Нормируемые значения ПН=15, 25, 40, 60%.
S7 —перемежающийся номинальный с частыми реверсами; режим при котором периоды реверса чередуются с периодами неизменной номинальной нагрузки, причём периоды последней не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений (рис.20,ж). В этом режиме потери при реверсировании оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины, которая работает без остановки, находясь постоянно под напряжением. Данный режим характеризуется числом реверсов в час (30, 60, 120, 240) и kJ как для «S5».
S8 —перемежающийся номинальный с двумя или более скоростями, режим при котором периоды с одной нагрузкой на одной скорости, чередуются с периодами работы на другой угловой скорости, при соответствующей этой скорости нагрузке. Периоды нагрузки на каждой из угловых скоростей не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений (рис.20,з). В этом режиме потери при переходе при переходе с одной скорости на другую оказывают существенное значение на превышение температуры частей машины. Данный режим характеризуется: 1) числом циклов в час. 2) коэффициентом инерции -kJ. 3) относительной продолжительностью нагрузки на отдельных ступенях, определяемой по формулам: ПН=100(tП+tP1)/tЦ; ПН=100(tТ1+tP2)/tЦ; ПН=100(tТ2+tP3)/tЦ, где tP1, tP2, tP3 – время работы на каждой угловой скорости; tТ1, tТ2 – время электрического торможения; tП – время пуска. Нормированные значения числа циклов в час: 30, 60, 120, 240; kJ.= 1,2; 1,6; 2; 2,5; 4.
Рис.20,д-з
