В колонках играет - Король и Шут

Советы по выбору вида, мощности и типа двигателя электропривода

При работе электропривода с долгой постоянной нагрузкой задача выбора электродвигателя (постоянного тока, асинхронного, синхронного) довольно несложна.

Для электропривода, не требующего регулирования скорости в громадных диапазонах ее трансформации, рекомендуется использовать синхронные двигатели. Эта совет разъясняется тем, что современный синхронный двигатель пускается в движение также скоро как и асинхронный, а его габариты меньше и работа экономичнее, чем асинхронного двджигателя той же мощности (у синхронного двигателя выше коэффициент мощности cos? и больше большой момент Mmax на валу).

Наряду с этим у асинхронных двигателей последнего поколения возможно достаточно действенно регулировать скорость вращения, осуществлять реверс с нужным моментом для работы электропривода, но для этого используются особые устройства управления.

Но в случае если электродвигатель привода обязан трудиться в условиях регулируемой частоты вращения, реверса, нередких пусков, громадных трансформаций нагрузки, то при выборе вида двигателя нужно сопоставить условия работы электропривода с изюминками механических черт разных видов электродвигателей.

В электротехнике принято различать естественную и неестественную механические характеристики двигателя. Естественная черта соответствует номинальным (рабочим) условиям его включения, отсутствию и нормальной схеме соединений каких-либо добавочных элементов в соединении и цепях двигателя этих цепей по особым схемам.

Ответственным критерием для оценки механических черт электродвигателя помогает их жесткость. В зависимости от значения жесткости принято дробить механические характеристики на полностью твёрдые, ?n = 0,? = ? (синхронные двигатели), твёрдые, у которых изменение частоты вращения мало ? = 40 ? 10 (линейная часть чёрта асинхронного двигателя, черта двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением), мягкиес громадным трансформацией частоты вращения, у которых ? ? 10 (черта двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, неестественная черта асинхронного двигателя с фазным ротором, неестественная черта двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением). Требования к жесткости механической характеристики во многих случаях являются основанием для выбора вида двигателя.

При непостоянной нагрузке и частых пусках самые надёжным, экономичным и несложным в эксплуатации есть асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. При громадных мощностях, в случае если нереально применить коротко-замкнутый асинхронный двигатель, устанавливается асинхронный двигатель с фазным ротором.

Двигатель постоянного тока сложнее по конструкции (из-за наличия коллекторно-щеточного узла), стоит дороже, требует более тщательного ухода в эксплуатации и изнашивается стремительнее, чем двигатель переменного тока. Но, в ряде случае предпочтение отдается двигателю постоянного тока, разрешающему несложными средствами поменять частоту вращения электропривода в широких пределах.

Тип двигателя (его конструкцию) выбирают в зависимости от условий экологии. Приходится учитывать необходимость защиты среды от вероятных искрообразований в двигателе (при наличие взрывоопасной атмосферы), и вдобавок самих двигателей от попадания в них влаги, пыли, веществ из экологии.

Во многих случаях в приводах нужно регулировать скорость вращения ротора двигателя.

Для регулирования частоты вращения двигателя существует два надежных, но значительно несовершенных способа:

включение резисторов в цепи якорных обмоток ротора;

переключение числа пар полюсов обмотки статора.

Первый способ рационален только при узких пределах регулирования при постоянстве момента на валу двигателя, а второй снабжает только дискретное (ступенчатое) регулирование и фактически используется по большей части для маломощных приводов.

Сейчай благодаря появлению замечательных полупроводниковых устройств положение в этой области значительно изменилось. Современные электронные преобразователи частоты позволяют изменять в широком диапазоне частоту переменного тока, что разрешает медлено регулировать скорость вращающегося магнитного поля, а следовательно действенно регулировать частоту вращения асинхронного и синхронного двигателей.

Оптимальный выбор мощности электродвигателя для привода обязан удовлетворять следующим требованиям:

надежность в работе;

возможность работоспособного состояния в разных условиях;

экономичность в эксплуатации.

Установка двигателя большей мощности, чем это нужно по условиям работы привода, приводит к излишним потерям энергии при работе электрической автомобили, обуславливает дополнительные капитальные вложения, повышение габаритов и массы двигателя.

Установка электродвигателя меньшей мощности снижает производительность электропривода совершает его работу ненадежной. Наряду с этим сам электродвигатель в аналогичных условиях возможно поврежден.

Электродвигатель нужно выбирать так, чтобы его мощность употреблялась вероятно полнее. На протяжении работы двигатель не должен нагреваться до предельно допустимой температуры, в крайнем случае на весьма непродолжительное время. Помимо этого, двигатель обязан нормально действующий при вероятных временных перегрузках и развивать пусковой момент на валу тот, что требуется для обычного функционирования аккуратного механизма.

В соответствии с этим мощность двигателя выбирается как правило на основании условий нагревания до предельно допустимой температуры. Производится так называемый выбор мощности по нагреву. Потом осуществляется проверка соответствия перегрузочной свойстве двигателя временным пуска перегрузкам и условиям машины. Время от времени, при громадной краткосрочной перегрузке, приходится выбирать двигатель, исходя из требуемой большой мощности. В аналогичных условиях большая мощность двигателя долгое время, в большинстве случаев, не употребляется.

 

Выбор мощности для привода с продолжительным режимом работы при постоянной либо незначительно изменяющейся нагрузке на валу есть несложным. В этом случае мощность двигателя должна быть равна мощности нагрузки, а проверки на перегрузку и перегрев на протяжении работы электропривода не нужны (это разъясняется изначально определенными условиями работы электродвигателя). В тоже время нужно проверить, достаточен ли пусковой момент на валу двигателя для пусковых условий данной электрической автомобили.

При краткосрочном, повторно-краткосрочном и продолжительном с переменной нагрузкой режимах работы электропривода принципиально важно знать закон трансформации во времени превышения температуры двигателя над температурой экологии.

Электрическая машина с позиций нагревания представляет собой сверхсложное тело. Однако при инженерных расчетах, не требующих громадной точности, можно считать электрическую машину однородным телом.

Абсцисса точки пересечения определяет тот промежуток времени tk, за который мощность двигателя возможно временно равна мощности Рк, являющейся перегрузку по отношению к его номинальной мощности в продолжительном режиме работы. Кривая нагревания, асимптотически приближающаяся к Vном через промежуток времени tn, соответствует номинальной мощности электродвигателя Рном. При нагрузках, меньших Рном, мощность двигателя употребляется не вполне. Но, в случае если двигатель загружается до номинальной мощности лишь на довольно маленькое время, то по сути он тоже употребляется не на полную мощность. Целесообразно его краткосрочно перегрузить, и чем меньше длительность работы, тем больше должна быть эта перегрузка. Предел увеличения нагрузки двигателя по мере уменьшения длительности включения определяется мгновенной перегрузочной мощностью двигателя, зависящей от его электромагнитных, механических и коммутационных особенностей (большого момента мощности на валу у асинхронного двигателя, условий коммутации щеточно-коллекторного узла у автомобилей постоянного тока и т.п.).

При повторно-краткосрочном режиме электродвигатель попеременно то нагревается, то охлаждается. Изменение его температуры в течение времени каждого цикла «включение — выключение» зависит наряду с этим от прошлого теплового состояния.

Конечное превышение температуры каждой данной части цикла есть начальным превышением температуры для части цикла. В случае если на протяжении той либо другой части цикла наступает заметное изменение условий охлаждения электрической автомобили (остановка двигателя либо значительное изменение частоты вращения ротора), то это изменяет значение постоянной времени нагрева автомобили ?, что должно быть учтено при построении графиков.

Рассмотренные способы определения мощности электродвигателя по температурным условиям при помощи построения графиков нагревания требуют большой затраты времени и трудоемких аналитических расчетов. Одновременно с этим графический способ сам по себе содержит систематические неточности и в итоге не дает правильных достигнутых результатов. Графические способы приведены выше только чтобы наглядно продемонстрировать картину трансформации нагрева двигателя при переменной нагрузке.

Как правило для такого выбора мощности электродвигателя используется более простые, так именуемые инженерные расчеты, в частности эквивалентного тока. В базу способа эквивалентного тока положено допущение, что при переменной нагрузке двигателя его средние утраты должны быть равны утратам при продолжительной (номинальной) нагрузке.

Как мы знаем из теории электрических автомобилей, мощность утрат двигателя складывается из постоянных Рпост и переменных Рпер мощностей. Мощность постоянных утрат равна сумме мощности утрат на трение, в магнитопроводе (у двигателей и асинхронных двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением), на возбуждение у двигателей и синхронных двигателей с параллельным возбуждением. Мощность переменных утрат можно считать пропорциональной квадрату рабочего тока I двигателя и сопротивлению соответствующей обмотки r, причем приближенно можно считать последнее постоянным.

Во многих случаях условия нагрузки определяют яркий момент, требуемый от двигателя, а не ток. Тогда возможно пользоваться способом эквивалентного момента: у всех электродвигателей вращающий момент на валу пропорционален произведению магнитного потока и тока. У двигателей переменного тока (синхронных и асинхронных) возможно приближенно вычислять постоянным коэффициент мощности cos?.

Для увеличения надежности работы электропривода рекомендуется проверить, достаточен ли большой момент Мmах двигателя чтобы удовлетворить требованиям краткосрочных вероятных перегрузок данного привода; иными словами должно быть выполнено следующее условие: коэффициент перегрузки двигателя ?ном должен быть по полной величине больше отношения большого момента Мmах нагрузки к номинальному моменту двигателя, другими словами

На этом выбор типа, мощности и вида двигателя возможно закончен.