Механические характеристики нагрузочных устройств

n = f (М_с) – зависимость частоты вращения от момента сопротивления (рис. 11.2).

1. Момент сопротивления М_с не зависит от скорости вращения якоря n (подъемные краны, лебедки, конвейеры).

2.

Рис. 11.2

Момент сопротивления М_с увеличивается по линейному закону с увеличением скорости n (механическая характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением).

3. Момент сопротивления М_с изменяется обратно пропорционально скорости n (металлорежущие станки токарные, фрезерные и др).

4. Момент сопротивления М_с увеличивается по нелинейному (параболическому) закону с увеличением скорости n (вентиляторы, центробежные насосы, гребные винты и т.д).

5. Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения точка А соответствует устойчивой работе электропривода с частотой вращения n при равенстве моментов М_дв = М _сопр.

 

Выбор электродвигателя по механическим характеристикам

Необходимо проверить соответствие друг другу их механических характеристик, обеспечивающих устойчивую работу электропривода.

Для выбора электродвигателя необходимо:

1) регулировать скорость привода. Если скорость постоянная, то необходим электродвигатель с жесткой механической характеристикой. В других случаях – двигатель с мягкой механической характеристикой.

2) точно синхронизировать вращение отдельных частей или автоматически изменить частоту вращения двигателя.

3) выбор конструктивного типа электродвигателя.

При выборе электродвигателя учитываются и экономические показатели (КПД, cos j, стоимость, габариты, массу и надежность в эксплуатации).

Электродвигатели изготавливают с учетом:

1) способа сопряжения их с рабочими машинами (горизонтальное или вертикальное расположение вала, крепление, выбор подшипников);

2) способа защиты от воздействия окружающей среды;

3) способа охлаждения (вентиляции).

 

Конструктивные типы электродвигателей. Нагревание и охлаждение электрожвигателей

 

1) открытые (без специальных приспособлений, закрывающих вращающиеся и токоведущие части);

2) защищенные (с приспособлениями для защиты от попадания внутрь электродвигателя мелких предметов);

3) влагозащищенные (с приспособлениями, препятствующими попаданию внутрь электродвигателя капель, брызг, грязи);

4) закрытые (с естественным охлаждением через наружную поверхность корпуса);

5) закрытыеобдуваемые (с вентилятором, установленном на валу двигателя);

6) закрытыепродуваемые (с охлаждением посредством продувания воздуха внутри электродвигателя отдельным вентилятором);

7) взрывобезопасные (с повышенной прочностью корпуса обеспечивающей локализацию возможного взрыва только внутри электродвигателя);

8) герметические (с полной изоляцией внутренней части электродвигателя от окружающей среды);

9) с противосыростной изоляцией;

10) с противокислотной изоляцией;

11) электродвигатели в тропическом исполнении (t воздуха +50°С, влажность 95%).

 

Нагревание и охлаждение электродвигателей зависит от свойств изоляционных материалов, которые разделяются по нагревостойкости на классы А, E, В, Г, Н, С.

Изоляция класса А представляет собой х/б ткани, пряжу, бумагу. Имеет допустимую температуру + 105°С. А изоляция класса С представляет слюду, стекло, керамику (температура +180°С). Остальные классы занимают промежуточные положения.

Рис.11.3

 

1 – нагревание, 2 - охлаждение

 

Режимы работы электродвигателей. Выбор мощности

 

Длительный режим.

 

а) при постоянной нагрузке (рис.11.4) температура перегрева двигателя t постепенно достигает установившегося значения, при котором двигатель может работать неограниченно долгое время (вентиляторы, центробежные насосы, транспортеры).

 

Рис. 11.4 Диаграмма работы двигателя в длительном режиме с постоянной нагрузкой

 

При заданных моменте сопротивления механизма М_м и частоте вращения w_м выбирают передаточный механизм и соответствующее передаточное число i этого механизма.

i = , где

w_{д ном} – предполагаемая номинальная частота вращения двигателя.

 

Для выбранного передаточного механизма с известным КПД h, заданным моментом М_м находят мощность двигателя:

Р = ;

При этом необходимо, чтобы номинальная мощность двигателя Р_ном ³ Р.

 

б) при переменной нагрузке (рис.11.5) температура колеблется, но приблизительно может считаться неизменной. Частота вращения вала двигателя может также считаться практически постоянной.

Мощность двигателя определяют на основании нагрузочной диаграммы, приведенной на рис 11.5.

Рис. 11.5 Диаграмма работы двигателя в длительном режиме с переменной нагрузкой

 

 

Из этой диаграммы находят среднеквадратичный (эквивалентный по нагреву момент).

М_экв =

Затем определяют требуемую мощность двигателя: Р = М_экв × w_{д ном.}

Необходимо проверить выбранный двигатель по перегрузочной способности. Максимальный момент не должен превышать допустимого для данного двигателя:

М_mах £ М _ном l _м ,

где М_ном = Р_ном / w_{д ном} – номинальный момент двигателя; l _м = М_доп / М_ном – допустимая перегрузочная способность двигателя.

 

Кратковременный режим.

В этом режиме двигатель работает ограниченное время t_к (рис. 11.6), в течении которого температура перегрева t не успевает достигнуть установившегося значения. За время отключенного состояния двигатель охлаждается до температуры окружающей среды (зажимные устройства металлорежущих станков, разводные мосты, шлюзовые устройства гидротехнических сооружений).

 

Рис. 11.6 Диаграмма работы двигателя в кратковременном режиме

 

 

Двигатели, работающие в кратковременном режиме, выпускают на стандартное время включения, равное 10, 30, 60 и 90 мин. Необходимо, чтобы энергия потерь, выделяющаяся в двигателе за время его работы, не превосходила энергии потерь, выделяющейся за номинальное (паспортное) время работы t_ном:

W_{п ном} = (Р_ном / h_ном – Р_ном) t_ном = Р_ном t_ном (1 – h_ном) / h_ном.

Надо, чтобы выбранный двигатель был проверен на перегрузочную способность:

М_max £ М_ном l _ном.