10.8. Визначення допустимої частоти вмикань ад.

Сучасні ЕП інколи потрібують 600…800 на більше вмикань за годину, втрати в перехідних режимах викликають інтенсивне нагрівання двигуна. Це особливо важливо для АД короткозамкненим ротором, тому що у ДПС и АД з фазним ротором втрати, обумовлені перехідними процесами, розсіюються у зовнішніх резисторах роторних кіл.

Допустима кількість вмикань h буде такою коли перегрів в режимі S5 буде рівним допустимому значенню и двигун повністю використаний за нагрівом. Графік зміни швидкості двигуна в цьому режимі показані на рис 10.8.

Рис. 10.8

Тут час роботи tр складається з часів пуску, усталеному режиму, гальмуванню. Втрати енергії складаються з пускових витрат ΔАп, витрат гальмування ΔАг, і витрат в усталеному режимі .

Віддача енергії в навколишнє середовище за час циклу складається з витрат при роботі і під час паузи , а також за час пуску і гальмування: де - середнє значення коефіцієнта погіршення теплопередачі.

Коли температура двигуна установлена, тобто витрати в двигуні зрівнялися з витратами, які розсіюються в навколишнє середовище, тобто

(10.45)

Враховуючи що , маємо ; .

Підставимо це значення в (10.45) і одержимо:

(10.46)

Третій член суми в знаменнику (10.46) становить не більш як 2…4 % від суми перших двох складових, тому його можливо знехтувати, тому в знаменнику вирузу (10.46) залишиться лише ΔАг+ΔАп

Якщо в усталеному режимі АД працює з номінальною потужністю, тобто то вираз (10.46) перетвориться на такий:

(10.47)

Аналіз виразу (10.46) показує, що коли , то величина h незалежна від значень ε, коли , то h зростає з ростом значення ε. Коли , то h зменшується з зростанням ε.

Отже, допустимо кількість вмикань за годину залежить від навантаження, тривалості вмикання ε, коефіцієнта погіршення теплопередачі βо і втрат енергії в перехідних режимах ΔАп і ΔАг. Зі зменшенням втрат Σр значення h зростає і досягає свого максимуму при холостому ході.

Оскільки ΔA~J, то для збільшення значення h треба зменшувати момент інерції ЕП. Якщо прийняти незалежну вентиляцію (β=1), то збільшиться h. Зменшення витрат у АД можливо, якщо застосувати частотне регулювання. В режимі S4 приймаємо tт=0.

10.9 Вибір двигуна за потужністю для регульованого еп.

Регульований ЕП накладає деякі особливості на методику вибору потужності двигуна. Суттєву роль при цьому відіграє залежність моменту навантаження від швидкості та спосіб регулювання. Важливо прийняти такий спосіб регулювання, щоб двигун мав мінімальні габарити і масу. Нагадаємо, що габарити і маса двигуна визначаються його номінальним моментом.

Прийнято виділяти два різновиди сталого навантаження: навантаження при якому на усіх кутових швидкостях Мc=сonst, a Pc=var; Pc=const, Mc=var.

На рис 10.9 наведо приклад регулювання швидкості ωmax-ωmin при…, а Мc=сonst, а Pc - лінійно зростає з підвищенням швидкості.

Рис. 10.9

Вважаємо, що при регулюванні швидкості на кожній характеристиці двигун працює тривалий час і нагрівається до усталеної температури, яка не повинна перевищувати допустиму.

Очевидно, тут максимальною буде потужність двигуна при швидкості ωmax:

Для графіку на рис 10.9 можливо обрати декілька способів регулювання: можливо регулювати швидкість резисторами у колі якоря, якщо двигун має незалежне збудження.

Оскільки за допомогою додаткового резистору швидкість можливо регулювати тільки вниз, то номінальна швидкість буде ωном=ωмах, а номінальний момент Мном=Мс.

Відповідно номінальна потужність:

Вибраний так двигун буде працювати із Ф=const i Iя.ном.=const. Такі ж висновки можна зробити і для АД з фазним ротором, для системи Г-Д, для усіх систем ЕП, для яких при регулюванні швидкості М=const.

Але для графіку на рис. 10.9 можливо прийняти і інший варіант регулювання: зменшенням магнітного потоку від ωmin до ωмах.

Очевидно, номінальна потужність при цьому також повинна бути максимально Рном=Рс.мах, в за номінальну швидкість слід прийняти ωmin, оскільки регулювання зменшенням магнітного потоку можливо вести тільки вгору.

Тоді номінальний момент:

D – діапазон регулювання швидкості.

Бачимо, що при регулюванні зміною потоку момент двигуна в D разів перевищує момент,коли регулювання велося резистором у колі якоря. Додамо також, що при регулюванні зміною потоку струм у колі якоря за умовами нагрівання не повинен бути більш номінального при будь-якій швидкості, а момент повинен бути номінальним в усьому діапазоні регулювання.

Оскільки , то , звідки , тобто із зростанням швидкості зростає і струм кола якоря.

Висновок: якщо Мс=const, то при регулюванні магнітним потоком вибраний двигун в D разів буду перевищувати по габаритам і масі двигун, який регулюється резистором у колі якоря.

Нехай тепер робота ЕП визначається графіком на рис 10.10, де Рс=const

Рис. 10.10

Якщо двигун має незалежне збудження і його регулювання іде зміною потоку Ф, то за номінальну швидкість слід прийняти ωmin. Номінальний момент відповідно буде , а номінальна потужність .

Але потужність будь-якого двигуна . тому якщо Рс=const при регулюванні струм якоря залишається незмінним при будь якій швидкості, що є дуже добрим фактором.

При регулюванні швидкості резистором у колі якоря (регулювання тільки вниз) ωном=ωмах, але максимальний момент буде при ωmin, тобто .

Отже .

При зростанні швидкості Ф=const, а струм зменшується внаслідок зниження статичного моменту на валу двигуна, тому, певно, двигун завантажений струмом тільки при швидкості ωmin, а на інших швидкостях двигун буде недозавантаженим за нагрівом. При зростанні швидкості струм якоря зменшується пропорційно діапазону регулювання.

Висновки: для того, щоб двигун мав мінімальні габарити і маса і повністю використовувався за нагрівом, необхідно, що б спосіб регулювання його швидкості за показником допустимого навантаження відповідав залежності статичного навантаження від швидкості.