Valg af motorer til cykliske handlingsmekanismer

Elektriske aktuatorer med cyklisk virkning fungerer i en periodisk tilstand, hvis karakteristiske træk er hyppig start og stop af motoren. Det er kendt fra forløbet af teorien om elektrisk drift, at energitabene i transiente processer direkte afhænger af inertimomentet for det elektriske drev J∑, hvis hoveddel, hvis vi udelukker inertimekanismer, er inertimomentet af motoren Jdv. Derfor er det i afskæringstilstand ønskeligt at anvende motorer, som ved den nødvendige effekt og vinkelhastighed muligvis har det mindste inertimoment Jdv.

I henhold til opvarmningsforholdene er den tilladte belastning af motoren i intermitterende drift højere end ved kontinuerlig drift. Når man starter med forstørret statisk belastning motor skal også udvikle et øget startmoment, der overstiger det statiske med værdien af ​​det nødvendige dynamiske moment. Derfor kræver intermitterende drift en større motoroverbelastningskapacitet end langtidsdrift.Kravet om høj overbelastningsevne er også bestemt af behovet for at overvinde kortvarige mekaniske overbelastninger som følge af adskillelse af laster, jordudgravning mv.

Endelig adskiller opvarmnings- og afkølingsbetingelserne for motorer i intermitterende drift sig fra dem i kontinuerlig drift. Denne forskel er især udtalt i selvventilerede motorer, da mængden af ​​køleluft, der kommer ind i motoren, afhænger af dens hastighed. Under transienter og pauser forringes motorens varmeafledning, hvilket har en væsentlig indflydelse på den tilladte motorbelastning.

Alle disse forhold bestemmer behovet for at bruge i elektriske drev med cykliske virkningsmekanismer specielle motorer, hvis nominelle belastning er periodisk, karakteriseret ved en vis nominel driftscyklus

hvor Tp og se — henholdsvis arbejdstiden og pausetiden.

I intermitterende tilstand, når der arbejdes med nominel belastning, svinger motortemperaturen omkring den tilladte værdi, stigende under drift og faldende under pause. Det er indlysende, at jo større temperaturafvigelser fra det tilladte er, jo længere er cyklustiden ved en given PV Tq = Tp + se og jo mindre er tidskonstanten for motoropvarmning Tn.

Begræns den tilladte cyklustid til grænsen for den mulige maksimale motortemperatur. For husholdningsmotorer med intermitterende drift er den tilladte cyklustid indstillet til 10 minutter. Disse motorer er således designet til en driftscyklus, hvis graf for standarddriftstider (driftscyklus = 15, 25, 40 og 60 og 100%) er vist i fig. 1.Efterhånden som arbejdscyklussen stiger, falder motorens mærkeeffekt.

Industrien producerer en række serier af intermitterende belastningsmotorer:

— asynkrone kraner med egernrotor i MTKF-serien og med faserotor i MTF-serien;

— lignende metallurgiske serier MTKN og MTN;

— DC serie D (i versionen til DE serie gravemaskiner).

Maskiner i den specificerede serie er kendetegnet ved formen af ​​en langstrakt rotor (armatur), som giver en reduktion i inertimomentet.For at reducere tabene, der frigives i statorviklingen under transiente processer, er motorerne i MTKF og MTKN serier har en øget nominel slip sHOM = 7 ÷ 12%. Overbelastningskapaciteten for motorerne i kran- og metallurgiske serier er 2,3 — 3 ved duty cycle = 40%, hvilket ved duty cycle = 100% svarer til λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.

V kranmotorer AC-tilstand tages som den primære nominelle tilstand med driftscyklus = 40%, og i DC-motorer - korttidstilstand med en varighed på 60 minutter (sammen med driftscyklus = 40%). De nominelle kræfter for motorerne i kran- og metallurgiske serier ved PVNOM = 40% er i intervallet: 1,4-22 kW for MTF- og MTKF-serien; 3-37 kW og 3-160 kW for henholdsvis MTKN- og MTN-serien; 2,4-106 kW for D-serien. Blæste motorer i D-serien er lavet til nominel effekt fra 2,5 til 185 kW med driftscyklus = 100%.

Squirrel cage-motorer kan have et multi-speed design med to eller tre separate statorviklinger: MTKN-serien med antallet af poler 6/12, 6/16 og 6/20 og nominel effekt fra 2,2 til 22 kW ved PVNOM = 40% ; MTKF-serien med antal poler 4/12, 4/24 og 4/8/24 og mærkeeffekt fra 4 til 45 kW ved PVN0M = 25%.Der er planlagt produktion af en ny 4MT-serie af asynkrone kran- og metallurgiske motorer i effektområdet 2,2 - 200 (220) kW med en driftscyklus på 40%.

Brugen af ​​to-motors drev fordobler anvendelsesområdet for de angivne typer elektriske maskiner. Med store nødvendige kræfter anvendes asynkronmotorer af A-serien, AO, AK, DAF osv., samt DC-motorer af samme P-serie i specialiserede modifikationer, for eksempel i versionen til gravemaskiner af PE, MPE, til Elevatorer MP L mv.

Udvælgelse af motorer til kran- og metallurgiske serier udføres enklest i tilfælde, hvor dens faktiske arbejdsplan falder sammen med en af ​​de nominelle vist i fig. 1. Kataloger og opslagsbøger viser motorklassificeringer ved PV-15, 25, 40, 60 og 100%. Derfor, når drevet arbejder med en konstant statisk belastning Pst ved nominel cyklus, er det ikke svært at vælge en motor med den nærmeste effekt fra kataloget fra tilstanden PNOM > Rst.

Men reelle cyklusser er normalt mere komplekse, motorbelastningen i forskellige dele af cyklussen viser sig at være anderledes, og koblingstiden adskiller sig fra den nominelle. Under sådanne forhold udføres valget af motoren i henhold til en tilsvarende tidsplan, justeret med en af ​​de nominelle i fig. 1. Til dette formål bestemmes først den permanente ækvivalente varmebelastning ved en gyldig PST, som derefter genberegnes til standard PST0M-indkoblingsvarighed. Genberegningen kan udføres ved hjælp af forholdet:

Forholdene er omtrentlige, fordi de ikke tager højde for to vigtige faktorer, der ændrer sig med en ændring i driftscyklus og væsentligt påvirker motoropvarmningen.

Ris. 1.Motorens nominelle driftscyklus for intermitterende drift.

Den første faktor er mængden af ​​varme, der frigives i motoren på grund af konstante tab... Denne mængde varme stiger, når PV stiger og falder, når PV falder. Følgelig, når du går til en stor solcelle enhed, øges opvarmningen og omvendt.

Den anden faktor er motorernes ventilationsforhold. Ved selvventilation er køleforholdene i arbejdsperioder flere gange bedre end i hvileperioder. Derfor, med en stigning i PV, forbedres køleforholdene, med et fald forringes de.

Ved at sammenligne indflydelsen af ​​disse to faktorer kan vi konkludere, at den er modsat og til en vis grad gensidigt kompenseret. For moderne serier giver de omtrentlige forhold derfor et nogenlunde korrekt resultat, hvis de kun bruges til genberegning til den nominelle driftscyklus tættest på vandkraftværket.

Det er kendt fra teorien om elektrisk fremdrift, at metoderne til gennemsnitlige tab og ækvivalente værdier, der anvendes ved valg af en motor, er af verifikationskarakter, da de kræver viden om en række parametre for en tidligere valgt motor. Når du foretager et foreløbigt valg, for at undgå flere fejl, er det nødvendigt at tage hensyn til egenskaberne ved en bestemt mekanisme.

For generelle industrielle mekanismer for cyklisk handling kan du specificere de tre mest typiske tilfælde af motorforvalg:

1. Mekanismens driftscyklus er indstillet, og dynamiske belastninger har en ubetydelig effekt på motoropvarmningen.

2. Mekanismens cyklus er indstillet, og dynamiske belastninger er kendt for at påvirke motoropvarmningen betydeligt.

3. Mekanismens cyklus er ikke bestemt af opgaven.

Det første tilfælde er mest typisk for mekanismer med lav inertimasse - løfte- og trækspil til engangsbrug. Effekten af ​​dynamiske belastninger på motoropvarmning kan vurderes ved at sammenligne opstartsvarigheden tp med varigheden af ​​steady-state drift.

Hvis tп << tyct, kan motorvalget foretages i henhold til frekvensomformerens belastningsdiagram. Ifølge dette belastningsdiagram bestemmes det gennemsnitlige belastningsmoment af de tidligere angivne formler, det genberegnes til nærmeste nominelle driftscyklus, og derefter bestemmes den nødvendige motoreffekt ved en given driftshastighed ωρ:

I dette tilfælde udføres en omtrentlig redegørelse for indflydelsen af ​​dynamiske belastninger ved at indføre en sikkerhedsfaktor kz = 1,1 ÷ 1,5 i formlen. Efterhånden som forholdet tp/tyct stiger, bør sikkerhedsfaktoren stige tilnærmelsesvis, idet det antages, at det ved tp/tyct0,2 — 0,3 er mere.

Den forudvalgte motor skal kontrolleres for opvarmning ved en af ​​metoderne i henhold til teorien om elektrisk drev, samt overbelastningskapacitet fra tilstanden:

hvor Mdop er det tilladte kortsigtede overbelastningsmoment.

For DC-motorer er drejningsmomentet begrænset af de aktuelle kommuteringsbetingelser på solfangeren:

hvor λ er motorens overbelastningskapacitet ifølge katalogdata.

For asynkronmotorer er det ved bestemmelse af Mdop nødvendigt at tage højde for muligheden for at reducere netspændingen med 10%. Da det kritiske moment Mcr er proportional med kvadratet af spændingen, så

Desuden bør egern-bur-induktionsmotorer kontrolleres på samme måde ved at starte moment.

Det andet tilfælde er karakteristisk for mekanismer med store inertimasser - tunge og højhastighedsmekanismer for bevægelse og rotation, men det kan også realiseres i andre tilfælde med en høj startfrekvens.

Her kan indflydelsen af ​​dynamiske belastninger evalueres ved at sammenligne den transiente tid og steady-state drift. Hvis de er målbare eller tp> taktfulde, kan de dynamiske belastninger ikke negligeres, selv når motoren er forvalgt.

I dette tilfælde er det nødvendigt at konstruere til det foreløbige valg et omtrentligt belastningsdiagram af motoren, efter at have indstillet dens inertimoment analogt med de aktuelle indstillinger. Hvis Jdw << Jm, kan en fejl i værdien af ​​Jdw ikke have væsentlig betydning for valgets rigtighed, og ydermere giver den efterfølgende verifikationsberegning de nødvendige afklaringer i hvert enkelt tilfælde.

Endelig er det tredje tilfælde karakteristisk for mekanismer med universelle formål, for hvilke det er vanskeligt at opbygge en specifik arbejdscyklus. Et eksempel på dette er mekanismerne i en normal traverskran med lav bæreevne, som kan bruges i forskellige produktionsområder.

Grundlaget for at vælge en motor i sådanne tilfælde kan være en afregningscyklus, hvor motoren på den første arbejdssektion tp1 arbejder med maksimal belastning MCT1, og på den anden tp2 med minimumsbelastning MCT2. Hvis det er kendt, at påvirkningen af ​​dynamiske belastninger på opvarmning af motoren af ​​denne mekanisme er lille, er det muligt at bestemme rms (ækvivalent ved opvarmning) belastningsmoment, forudsat at tp1 = tp2

Den nødvendige motoreffekt ved en given driftshastighed bestemmes af forholdet

Valget af motor i henhold til kataloget er foretaget af betingelsen Ptr < Pnom ved den beregnede varighed af inklusion af PVnom indstillet for mekanismen.

For kranmekanismer fastsætter reglerne følgende driftsformer, bestemt af deres samlede driftsbetingelser:

• lys — L (PVNOM == 15 ÷ 25 %, antallet af starter pr. time h <60 1/t),

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

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

• meget tung — HT (DFR = 60 %, h < 600 1/t).

• især tung — OT (driftscyklus = 100%, h> 600 1 / h).

Tilgængeligheden af ​​disse data, baseret på statistiske materialer, gør det muligt om nødvendigt at specificere den betingede cyklus af mekanismen, accepteret ovenfor som beregnet. Faktisk er arbejdstiden fast

som gør det muligt at forudvælge motoren på samme måder som i de to første tilfælde diskuteret ovenfor. Dette er særligt vigtigt, når effekten af ​​dynamiske belastninger på motoropvarmning kan antages at være betydelig.