Допустимое количество включений в час электродвигателя с КЗ ротором при повторно-кратковременном режиме работы

Последнее время активно внедряются асинхронные электроприводы, и наиболее распространенными из них являются с короткозамкнутым ротором, которые довольно часто работают в повторно-кратковременном режиме. Асинхронные электрические машины нашли широкое применение в механизмах кузнечно-прессовых, металлорежущих станках, а также в подъемно-транспортных механизмах и многих других. Большинство из этих механизмов имеют довольно напряженный режим работы – по 1000-1500 и иногда и по 2000 включений в час.

Условия работы АД с КЗ ротором более тяжелые, чем тех же электродвигателей постоянного тока или асинхронных с фазным ротором. В двигателях с КЗ ротором тепло, которое выделится на обмотке ротора при пуске или торможении должно рассеиваться самой обмоткой ротора. Чтоб уменьшить нагрев при повторно-кратковременном режиме работы нужно, чтобы двигатель имел минимальный маховый момент на роторе, а также ток пусковой как можно меньше и обладать повышенным скольжением.

При расчете количества пусков в час не рекомендуют использовать методы эквивалентного момента, тока и мощности. Это связано с тем, что при пуско-тормозных режимах происходит изменение потерь в стали, из-за значительного нагрева обмоток ротора растет и сопротивление в них, следствием чего становится не возможность связать потери в статоре и роторе каким-то коэффициентом.

Более менее точные расчеты получают методом средних потерь. В этом случае составляют баланс тепла, которое выделяется в двигателе в виде потерь и тепла, которое отдается охлаждающей среде.

Допустимое число циклов работы в час можно определить отношением количества тепла, которое отдаст двигатель за час окружающей среде при τ=τдоп к количеству тепла, которое выделится в нем за один цикл работы. Пусть рабочий цикл асинхронной машины будет состоять из разгона, некоторого времени работы с установившейся скоростью, ну и, естественно, торможения и паузы. Отдача тепла при состоянии покоя будет равно  Отдача тепла при состоянии покоя будет равно, а в динамических режимах (пуск и торможение) Отдача тепла АД с КЗ при динамических режимах. А потери за цикл составят:

Потери в двигателе за цикл работы

Где: ∆Апуск и ∆Ат – потери, которые возникает в электродвигателе при торможении и пуске; qc – потери, возникающие в двигателе в установившемся режиме; ty – длительность работы в продолжении одного цикла;

Также должно существовать равенство между теплом, которое выделится в двигателе, и теплом, которое отведется окружающей средой:

1

Если предположить что электродвигатель работает с Z циклами в час, то можно определить длительность цикла:

Длительность цикла работы

Продолжительность рабочего участка в каждом цикле составитПродолжительность рабочего участка в каждом цикле составит, где ԑ — относительная заданная продолжительность работы.

А длительность работы двигателя с установившейся скорость составит:

длительность работы двигателя с установившейся скорость

И получаем продолжительность паузы:

продолжительность паузы

Подставив значения tу и t0 в уравнение теплового баланса  получим:

2

Решив уравнения относительно Z:

3

Полагая что β=0,25 и приравняв qс= qном, получим:

4

При токе 3-4 Iном в режимах торможения и пуска потери превысят номинальные в 10-15 раз:

При токе 3-4 Iном в режимах торможения и пуска потери превысят номинальные в 10-15 раз

Исходя из этого третий член знаменателя оценивается примерно в 3% от суммы потерь ∆Апуск+ ∆Ат. Тогда выражение решенное относительно Z примет вид:

выражение решенное относительно Z

Анализ выше показанного выражения показывает, что для того, чтоб повысить допустимое количество включений в час необходимо стремится к снижению потерь в переходных режимах и увеличивать теплоотдачу Отдача тепла при состоянии покоя будет равно в период пауз.

Снижение потерь в переходных режимах можно достигнуть за счет снижения запаса кинетической энергии системы рабочая машина – электродвигатель, а также подбора рационального метода торможения. Как правило, большая часть кинетической энергии системы будет приходится на долю ротора или якоря электродвигателя. Поэтому для подобных приводов должны применять специальные двигатели, обладающие особо малыми маховыми массами ротора. Не последнюю роль играет и тип торможения. При торможении противовключением потери будут равны утроенному запасу кинетической энергии системы. Как следствие отказ от торможения противовключением и замена его на динамическое торможение позволяет уменьшить потери примерно в 2 раза.

Для увеличения теплоотдачи иногда применяется принудительная вентиляция электродвигателя, при которой β стремится к единице. Также иногда при конструировании электрических машин могут закладываться обмотки с повышенной теплостойкостью изоляции. Использование таких не хитрых приемов позволяет увеличить количество включений в час до 2000 и более.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой: