Глава 3 Потребление электроэнергии и электрические нагрузки

Установившийся режим работы, при котором момент или усилие нагрузки не зависит от времени, оценивается статическими механическими характери­стиками двигателя М = /(со) и механизма Л/_с =/(со) Направление действия моментов (сил) механизмов может быть согласным (для механизмов загрузки печей сверху или подъема кранов) и встречным с частотой вращения двигате­ля (печные рольганги, механизмы передвижения мостов и тележек кранов)

Мощность, необходимая для преодоления момента статического сопротив­ления, определяется выражением /^ = M_lOj_l. Для группы механизмов, у кото­рых Л/_с = const (металлорежущие станки, поршневые насосы, компрессоры), изменение нагрузки пропорционально изменению частоты электрической се­ти, так как со = 2nf

Широко распространены механизмы с вентиляторными механическими характеристиками^- различные вентиляторы и воздуходувки, для которых M_L = ka>\ P_t = k(Ј>\

Существует оборудование, для которого /^ = коз⁴ (например, центробеж­ные насосы) Понижение частоты сети в системе приводит к уменьшению скорости вращения всех включенных двигателей (понижение — ухудшение экономики производства) Уменьшение (сброс) нагрузки на электродвигатели, определяющие работу механизма с моментно-скоростнои характеристикой к(0²-к(х)⁴, может вызвать повреждение оборудования из-за увеличения часто­ты вращения двигателя

Двигатели механизмов могут работать при изменяющейся нагрузке с раз­ным соотношением времени работы и паузы, частоты пуска и торможения, цикличности и ритмичности и др Стандартами установлено восемь режимов работы электрических машин, которые, учитывая влияние на расчетные на­грузки на низших уровнях, можно свести к трем характерным группам — трем режимам, продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный (рис. 3.1)

Продолжительный режим работы электрического двигателя соответствует его номинальной неизменной нагрузке, продолжающейся столь долго, что температура т всех частей его достигает установившихся значении Перегрев двикпеля т =f(P_L, t) определяемся выражением

х = т_уы(1-<> ^,П") + х е'"' , (3 3)

где х — начальная температура перегрева двигателя над температурой окру­ жающей среды, т — установившаяся температура; 7^ — постоянная време­ ни нагрева, равная времени псрсфсвл двикисля на величину x_vu при oicyici- вии теплопередачи в окружающую среду.

График работы электрическою двикпеля, соопгсгсшующии эюму режиму работы, показан ил рис 3 I, а, из которого видно, что мощность \и\ валу дви­гателя Р не изменяется в течение всего времени его работы At = t₂ — t_x Уста­новившейся температурой отдельных частей двигателя считается температура, изменение коюрои в 1счснис I ч не превышает +1 °С

3 1 Характерные электроприемники

105

Большинство электродвигателей, образующих технологические линии и аг­регаты непрерывных производств, работают в продолжительном режиме, для части которых он может длиться часы, сутки, недели. Постоянство нагрузки

двигателя (Р_с = const) не является обя­зательным условием продолжительного режима, чаще нагрузка двигателя меня­ется во времени График получается ступенчатый, что характерно, напри­мер, для производств, где нагрузка за­висит от геометрических и физических свойств измельчаемого или сортируемо­го материала. На рис. 3.1, о представлен график, на котором реальное многооб­разие протекающих процессов смодели­ровано представлениями первой науч­ной картины мира, в то время как их фактически следует описывать вероят­ностно или ценологически

Отметим принципиально важное. специалисты (механики, приводчики), выбирающие мощность двигателя (это относится ко всем электроприемникам) определяют необходимую или номи­нальную мощность Р_ном, т. е. мощность на валу электродвигателя. Потребляе­мая же мощность Р_птр = Р_ном /г\ с уче­том КПД больше (Г| = 0,8-0,9) -ошибка сразу на 10—20 %

Кратковременный режим работы эле­ктрического двигателя (рис. 3.1, 6) ха­рактеризуется тем, что двигатель рабо­тает при номинальной мощности в течение времени, когда его температура не успевает достичь установившейся. При отключении двигатель длительно не работает и его температура экспо­ненциально снижается до температуры окружающей среды. В кратковремен­ном режиме двигатели могут быть рас­считаны на стандартную продолжитель-

Рис. 3.1. График нагрузки и изменения темпе­ратуры корпуса двигателя для продолжительно­го (а), кратковременного (б) и повторно-кратко­временного (в) режимов работы

106