Izbor motora za mehanizme cikličkog djelovanja

Električni pogoni s cikličkim djelovanjem rade u periodičnom načinu rada, čija je karakteristika često pokretanje i zaustavljanje motora. Iz tečaja teorije električnog pogona poznato je da gubici energije u prijelaznim procesima izravno ovise o momentu tromosti električnog pogona J∑, čiji je glavni dio, ako izuzmemo inercijske mehanizme, moment tromosti motora Jdv. Stoga je u režimu isključenja poželjno koristiti motore koji pri traženoj snazi ​​i kutnoj brzini imaju po mogućnosti najmanji moment tromosti Jdv.

Prema uvjetima grijanja, dopušteno opterećenje motora u isprekidanom radu je veće nego u kontinuiranom radu. Kada se kreće s uvećanim motor sa statičkim opterećenjem također mora razviti povećani startni moment koji premašuje statički za vrijednost potrebnog dinamičkog momenta. Stoga povremeni rad zahtijeva veću sposobnost preopterećenja motora od dugotrajnog rada.Zahtjev za visokim kapacitetom preopterećenja također je određen potrebom svladavanja kratkotrajnih mehaničkih preopterećenja koja proizlaze iz odvajanja tereta, iskopavanja tla itd.

Konačno, uvjeti grijanja i hlađenja motora u povremenom radu razlikuju se od onih u kontinuiranom radu. Ova razlika je posebno izražena kod samoventiliranih motora, budući da količina rashladnog zraka koja ulazi u motor ovisi o njegovoj brzini. Tijekom prijelaznih pojava i pauza dolazi do pogoršanja odvođenja topline motora, što značajno utječe na dopušteno opterećenje motora.

Svi ovi uvjeti određuju potrebu za korištenjem u električnim pogonima s mehanizmima cikličkog djelovanja posebnih motora čije je nazivno opterećenje periodično, karakterizirano određenim nazivnim radnim ciklusom

gdje su Tp i se — vrijeme rada i vrijeme pauze, redom.

U povremenom načinu rada, kada radi pri nazivnom opterećenju, temperatura motora varira oko dopuštene vrijednosti, povećavajući se tijekom rada i smanjujući tijekom pauze. Očito je da što su veća odstupanja temperature od dopuštene, to je duže vrijeme ciklusa pri zadanoj PV Tq = Tp + se i manja vremenska konstanta zagrijavanja motora Tn.

Do granice moguće maksimalne temperature motora, ograničite dopušteno vrijeme ciklusa. Za kućanske motore s povremenim radom, dopušteno vrijeme ciklusa postavljeno je na 10 minuta. Stoga su ovi motori dizajnirani za radni ciklus čiji je grafikon za standardna radna vremena (radni ciklus = 15, 25, 40 i 60 i 100%) prikazan na slici. 1.Kako se radni ciklus povećava, nazivna snaga motora se smanjuje.

Industrija proizvodi brojne serije motora s povremenim opterećenjem:

— asinkrone dizalice s vjeveričastim rotorom u seriji MTKF i s faznim rotorom u seriji MTF;

— slične metalurške serije MTKN i MTN;

— DC serija D (u verziji za bagere serije DE).

Strojevi navedene serije karakteriziraju oblik izduženog rotora (armature), koji osigurava smanjenje momenta tromosti.Kako bi se smanjili gubici koji se oslobađaju u namotu statora tijekom prijelaznih procesa, motori MTKF i MTKN serije imaju povećano nazivno klizanje sHOM = 7 ÷ 12%. Kapacitet preopterećenja motora dizalice i metalurške serije je 2,3 — 3 pri radnom ciklusu = 40%, što pri radnom ciklusu = 100% odgovara λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.

V motori dizalice Kao glavni nazivni način rada uzima se izmjenični način rada s radnim ciklusom = 40%, a kod istosmjernih motora - kratkotrajni način rada u trajanju od 60 minuta (zajedno s radnim ciklusom = 40%). Nazivne snage motora dizalice i metalurške serije pri PVNOM = 40% su u rasponu: 1,4-22 kW za serije MTF i MTKF; 3-37 kW i 3-160 kW za serije MTKN i MTN; 2,4-106 kW za seriju D. Motori s puhanjem serije D izrađuju se za nazivnu snagu od 2,5 do 185 kW s radnim ciklusom = 100%.

Kavezni motori mogu imati dizajn s više brzina s dva ili tri odvojena namota statora: serija MTKN s brojem polova 6/12, 6/16 i 6/20 i nazivnom snagom od 2,2 do 22 kW pri PVNOM = 40% ; Serija MTKF s brojem polova 4/12, 4/24 i 4/8/24 i nazivnom snagom od 4 do 45 kW pri PVN0M = 25%.Planirana je proizvodnja nove serije asinkronih kranskih i metalurških motora 4MT u rasponu snaga od 2,2 — 200 (220) kW s radnim ciklusom od 40%.

Primjena dvomotornog pogona udvostručuje područje primjene navedenih tipova električnih strojeva. S velikim potrebnim snagama koriste se asinkroni motori serije A, AO, AK, DAF itd., kao i istosmjerni motori iste serije P u specijaliziranim modifikacijama, na primjer, u izvedbi za bagere PE, MPE, za dizala MP L itd.

Odabir motora za dizalice i metalurške serije najjednostavnije se provodi u slučajevima kada se njihov stvarni radni raspored podudara s jednim od nominalnih prikazanih na sl. 1. Katalozi i referentne knjige navode vrijednosti motora na PV-15, 25, 40, 60 i 100%. Stoga, kada pogon radi s konstantnim statičkim opterećenjem Pst pri nazivnom ciklusu, nije teško odabrati motor s najbližom snagom iz kataloga iz uvjeta PNOM > Rst.

Međutim, pravi ciklusi su obično složeniji, opterećenje motora u različitim dijelovima ciklusa ispada da je različito, a vrijeme prebacivanja razlikuje se od nominalnog. Pod takvim uvjetima, odabir motora provodi se prema ekvivalentnom rasporedu, usklađenom s jednim od nominalnih na sl. 1. U tu se svrhu prvo utvrđuje trajno ekvivalentno opterećenje grijanja pri važećem PST, koje se zatim preračunava na standardno trajanje uključivanja PST0M. Ponovni izračun može se izvršiti pomoću omjera:

Omjeri su približni jer ne uzimaju u obzir dva važna faktora koji se mijenjaju s promjenom radnog ciklusa i značajno utječu na zagrijavanje motora.

Riža. 1.Nazivni radni ciklus motora za povremeni rad.

Prvi čimbenik je količina topline koja se oslobađa u motoru zbog stalnih gubitaka… Ova količina topline raste kako se PV povećava i smanjuje kako PV opada. Sukladno tome, kada idete na veliki fotonaponski uređaj, zagrijavanje se povećava i obrnuto.

Drugi faktor su uvjeti ventilacije motora. Sa samoventilacijom, uvjeti hlađenja tijekom razdoblja rada su nekoliko puta bolji nego tijekom razdoblja odmora. Dakle, s povećanjem PV uvjeti hlađenja se poboljšavaju, s smanjenjem se pogoršavaju.

Uspoređujući utjecaj ova dva faktora, možemo zaključiti da je on suprotan i da se donekle međusobno kompenzira. Stoga, za moderne serije, približni omjeri daju prilično točan rezultat ako se koriste samo za preračunavanje na nazivni radni ciklus najbliži hidroelektrani.

Iz teorije električnog pogona poznato je da su metode prosječnih gubitaka i ekvivalentnih vrijednosti koje se koriste pri odabiru motora verifikacijske prirode, jer zahtijevaju poznavanje niza parametara prethodno odabranog motora. Prilikom preliminarnog odabira, kako bi se izbjegle višestruke pogreške, potrebno je uzeti u obzir karakteristike određenog mehanizma.

Za opće industrijske mehanizme cikličkog djelovanja, možete navesti tri najtipičnija slučaja predselekcije motora:

1. Radni ciklus mehanizma je postavljen, a dinamička opterećenja imaju zanemariv učinak na zagrijavanje motora.

2. Ciklus mehanizma je postavljen, a poznato je da dinamička opterećenja značajno utječu na zagrijavanje motora.

3. Ciklus mehanizma nije određen zadatkom.

Prvi slučaj je najtipičniji za mehanizme s malim inercijskim masama - jednokratna vitla za podizanje i vuču. Učinak dinamičkih opterećenja na zagrijavanje motora može se procijeniti usporedbom trajanja pokretanja tp s trajanjem stacionarnog rada.

Ako je tp << tyct, odabir motora se može izvršiti prema dijagramu opterećenja pogona. Prema ovom dijagramu opterećenja, prosječni moment opterećenja određuje se formulama danim ranije, preračunava se na najbliži nazivni radni ciklus, a zatim se određuje potrebna snaga motora pri zadanoj radnoj brzini ωρ:

U ovom slučaju, približan proračun utjecaja dinamičkih opterećenja provodi se uvođenjem faktora sigurnosti kz = 1,1 ÷ 1,5 u formulu. Kako se omjer tp / tyct povećava, faktor sigurnosti trebao bi se povećati približno, pod pretpostavkom da je pri tp / tyct0,2 — 0,3 veći.

Unaprijed odabranom motoru potrebno je provjeriti zagrijavanje jednom od metoda prema teoriji električnog pogona, kao i preopterećenje iz uvjeta:

gdje je Mdop dopušteni kratkotrajni moment preopterećenja.

Za istosmjerne motore moment je ograničen uvjetima komutacije struje na kolektoru:

gdje je λ kapacitet preopterećenja motora prema kataloškim podacima.

Za asinkrone motore, pri određivanju Mdop, potrebno je uzeti u obzir mogućnost smanjenja mrežnog napona za 10%. Budući da je kritični moment Mcr proporcionalan kvadratu naprezanja, onda

Osim toga, kavezne indukcijske motore treba provjeriti na isti način početnim momentom.

Drugi slučaj karakterističan je za mehanizme s velikim inercijskim masama - teške i brze mehanizme gibanja i vrtnje, ali se može ostvariti i u drugim slučajevima s velikom frekvencijom pokretanja.

Ovdje se utjecaj dinamičkih opterećenja može procijeniti usporedbom prijelaznog vremena i stacionarnog rada. Ako su razmjerna ili tp> taktna, dinamička opterećenja se ne mogu zanemariti čak ni kad je motor unaprijed odabran.

U ovom slučaju, za preliminarni odabir potrebno je konstruirati približni dijagram opterećenja motora, postavljajući, analogno trenutnim postavkama, njegov moment inercije. Ako je Jdw << Jm, pogreška u vrijednosti Jdw ne može značajno utjecati na ispravnost odabira, a nadalje naknadni izračun provjere daje potrebna pojašnjenja u svakom slučaju.

Konačno, treći slučaj karakterističan je za mehanizme univerzalne namjene, za koje je teško izgraditi određeni radni ciklus. Primjer za to su mehanizmi normalne mostne dizalice male nosivosti, koja se može koristiti u različitim proizvodnim područjima.

Osnova za izbor motora u ovakvim slučajevima može biti ciklus taloženja, pri čemu na prvoj radnoj dionici tp1 motor radi s maksimalnim opterećenjem MCT1, a na drugoj tp2 s minimalnim opterećenjem MCT2 Ako se zna da utjecaj dinamičkih opterećenja može utjecati na radni ciklus tp1. kada je zagrijavanje motora ovog mehanizma malo, moguće je odrediti efektivni (ekvivalent pri zagrijavanju) moment opterećenja, uz pretpostavku tp1 = tp2

Potrebna snaga motora pri određenom radnom broju okretaja određena je omjerom

Odabir motora prema katalogu vrši se uvjetom Ptr < Pnom pri izračunatom trajanju uključenja PVnom postavljenom za mehanizam.

Za mehanizme dizalica, pravila utvrđuju sljedeće načine rada, određene ukupnošću njihovih radnih uvjeta:

• svjetlo — L (PVNOM == 15 ÷ 25%, broj pokretanja po satu h <60 1 / h),

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

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

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

• posebno teške — OT (radni ciklus = 100%, h> 600 1 / h).

Dostupnost ovih podataka, na temelju statističkih materijala, omogućuje, ako je potrebno, specificiranje uvjetnog ciklusa mehanizma, prihvaćenog gore kao izračunatog. Zapravo, radno vrijeme je fiksno

što omogućuje predodabir motora na iste načine kao u prva dva gore razmotrena slučaja. Ovo je osobito važno kada se može pretpostaviti da je učinak dinamičkih opterećenja na zagrijavanje motora značajan.