Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Иногда в каталогах для двигателей указывают значение махового момента GD\H, где G — сила тяжести (вес), Н; ?)ин — диаметр инерции, м. В этом случае момент инерции ротора (якоря), кг • м2, двигателя равен
Чв=^, (11-6)
где g= 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.
Если известен момент Mw, H • м, и частота вращения п, об/мин, двигателя, то его мощность Р, кВт, определяется по формуле
P= М№ Овд = Л/да«/9 550, (11.7)
где Оцд = 2я«/60 = «/9,55 рад/с.
11.3. Механические характеристики производственных механизмов и нагрузочные диаграммы электроприводов
При проектировании электропривода необходимо знать механические характеристики производственных механизмов. Основные характеристики приведены на рис. 11.2:
• не зависящей от частоты вращения механической характеристикой (прямая 1) обладают подъемные краны, лебедки, механизмы подач металлорежущих станков и т.д.;
• линейно-возрастающую механическую характеристику (прямая 2) имеет привод генератора постоянного тока с независимым возбуждением при постоянном сопротивлении цепи нагрузки (см. подразд. 9.8);
• нелинейно-возрастающей (параболической) механической характеристикой (зависимость 3) обладают производственные механизмы с вентиляторным моментом (центробежные насосы, гребные винты и т.п.), поскольку у вентиляторов тормозной момент пропорционален квадрату частоты вращения;
280
Двигатель ^p,
Редуктор
Рис. 11.2
Рис. 11.3
• нелинейно-спадающая механическая характеристика (зависимость 4) свойственна некоторым токарным, расточным, фрезерным и другим режущим станкам.
Нагрузочная диаграмма электропривода характеризует зависимость вращающего момента, тока или мощности двигателя от времени. Рассмотрим нагрузочную диаграмму двигателя подъемного механизма (рис. 11.3) за один цикл работы. Ее построение заключается в следующем. В соответствии с данными механического оборудования, технологии работ и требуемой производительности задается примерная диаграмма скорости подъема, т. е. угловой скорости или частоты вращения двигателя (тахограмма) одного цикла работы подъемника Одв(0 или «(/) (рис. 11.4, а), предусматривающая интервалы времени ускорения А/ь установившегося режима At2, замедления At3 и паузы между циклами подъема At4. Угловые ускорение и замедление
(рис. 11.4, б) имеют
dQ,„, є(0 = дв
о
є
YL
dt
О
г-
постоянные значения и разные знаки в интервалах времени Atx и At3. В интервалах времени ускорения и торможения характеристика динамического момента инерции, рассчитанная по (11.2), показана на рис. 11.4, в. Далее по формуле (11.4) определяют приведенный к валу двигателя статический момент (рис. 11.4, г), по формуле (11.1) — момент на валу двигателя (рис. 11.4, д) и по формуле (11.7) — его мощность (рис. 11.4, е).
мт
Л/ст
о
Мт О
P о
At,
J=L
I-к,
At2
At3
At4
Рис. 11.4
281
По нагрузочной диаграмме определяют номинальную мощность двигателя и сравнивают его пусковой и максимальный вращающие моменты с приведенными на диаграмме (см. подразд. 11.7).
11.4. Нагрев и охлаждение электродвигателя
Потери энергии в двигателе вызывают нагрев его отдельных частей. Допустимый нагрев двигателя определяется нагревостой-костью применяемых изоляционных материалов, которые по на-гревостойкости подразделяют на классы:
классы изоляции...............................................E В F Ни С
допустимая температура, °С............................ 120 130 155 180
Рассматривая двигатель как однородное тело, обладающее бесконечно большой теплопроводностью, и полагая, что теплоотдача во внешнюю среду пропорциональна первой степени разности температур двигателя и окружающей среды, уравнение теплового баланса двигателя при постоянной нагрузке будет иметь вид
POt=AdUt+Cdb, (11.8)
где ? — разность температур двигателя и окружающей среды, т. е. перегрев двигателя, "С; А — теплоотдача двигателя, Вт/°С; С — теплоемкость двигателя, Вт • с/°С.
Разделив все слагаемые уравнения (11.8) на Adt, получим
Г = Ъ+С™, (11.9)
A A dt
или
TH^ + t3 = t3y,
где тн = С/А — постоянная времени нагрева двигателя; т}у = Р/А — установившееся значение перегрева двигателя.
Решение дифференциального уравнения (11.9) имеет вид
? = ?y + (?o-^y)e-'/x", (11.10)
где ¦O0 — начальное значение перегрева двигателя в момент времени /= 0 и учтено условие V}(0_) = •0(O+), т.е. температура двигателя не может измениться скачком.
Если начальное значение перегрева двигателя V)0 = 0, то зависимость (11.10) примет вид
¦&=?y(l-e-"X"), (ИЛ!)
282
Рис. 11.5 Рис. 11.6
подобной зависимости от времени напряжения на конденсаторе при его зарядке (1.21).
У самовентилируемых двигателей открытого исполнения малой и средней мощности постоянная времени нагрева тн составляет около 1 ч, у двигателей закрытого исполнения большой мощности — 3—4 ч. При отключении от сети и остановке двигателя постоянная времени охлаждения T0 = (3—5)т„ вследствие ухудшения условий теплоотдачи.
На рис. 11.5 построены зависимости / и 2 нагрева двигателя соответственно для значения начального перегрева йо>0иоо = 0 при одной и той же мощности Р| на валу двигателя. Если мощность нагрузки двигателя меньше Р2<РЪ то нагреванию двигателя при r}0 = 0 соответствует зависимость 3.
