Материал: КП. Драчев Г.И.Теория электропривода.2002_КП

66

Для

механизмов

, 

приведенных

в

данном

пособии

, 

таким

отрезком

является

цикл

работы

, 

когда

механизм

возвращается

в

исходное

положение

.

Для

расчета

энергетических

показателей

в

данном

проекте

могут

быть

ис

-

пользованы

результаты

расчета

переходных

процессов

на

ЭВМ

в

тех

программах

,

где

выводятся

значения

механической

А

, 

активной

Р

и

реактивной

 Q 

энергий

 (

см

.

приложение

И

).

Механическая

энергия

за

время

переходного

процесса

определяется

по

соот

-

ношению

                    

    

  

.

i

∆

t

2i

ω

pi

M

t

0

n

1

i

M(t)

ω

(t)

ω

(

A

⋅

⋅

∫

∑

=

≅

=

                                      (18.31)

Активная

энергия

из

сети

          

.

∆

t

i

)

(Icos

i

U

3

n

0

i

(t)dt

t

0

)

(Icos

U(t)

3

P

⋅

⋅

⋅

∑

=

≅

∫

⋅

⋅

=

ϕ

ϕ

                                (18.32)

Реактивная

энергия

из

сети

        

  

∆

t.

i

)

(Isin

i

U

3

n

0

i

(t)dt

t

0

)

(Isin

U(t)

3

Q

⋅

⋅

⋅

∑

=

≅

∫

⋅

⋅

=

ϕ

ϕ

                                 (18.33)

Энергия

за

время

цикла

складывается

из

суммы

энергий

за

время

переходных

процессов

 (2 

пуска

и

 2 

торможения

) 

и

за

время

работы

в

установившихся

режи

-

мах

.

Значения

КПД

и

 cos

ϕ

в

установившемся

режиме

можно

получить

непосред

-

ственно

 (

там

, 

где

эти

показатели

рассчитываются

по

программе

) 

или

расчётом

по

координатам

и

параметрам

установившихся

режимов

.

Механическая

энергия

за

цикл

                                 

      

          

.

А

А

A

m

.

уст

2

1

m

к

4

1

к

ц

∑

+

∑

=

=

=

                            (18.34)

Активная

энергия

из

сети

за

цикл

                                    

       

          

.

m

.

уст

P

2

1

m

к

P

4

1

к

ц

P

∑

=

+

∑

=

=

                        (18.35)

Реактивная

энергия

за

цикл

                                  

   

          

.   

уст

.m

Q

2

1

m

к

Q

4

1

к

ц

Q

∑

=

+

∑

=

=

                       (18.36)

Цикловые

значения

КПД

и

 cos

ϕ

определяются

по

формулам

:

                                                

   

          

;

ц

Р

ц

А

ц

=

η

                                         (18.37)

                                    

   

.

ц

2

Q

ц

2

Р

ц

Р

ц

)

(cos

+

=

ϕ

                                      (18.38)

67

19. 

ПРОВЕРКА

ЭЛЕКТРОПРИВОДА

НА

ЗАДАННУЮ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

, 

ПО

НАГРЕВУ

И

ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ

СПОСОБНОСТИ

ДВИГАТЕЛЯ

И

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Указанные

проверки

предварительно

выбранного

электропривода

выполняют

после

расчета

переходных

процессов

и

построения

нагрузочных

диаграмм

.

Проверка

на

заданную

производительность

состоит

в

сравнении

рассчитан

-

ного

времени

работы

электропривода

с

заданным

временем

.

Проверку

выбранного

двигателя

по

нагреву

следует

выполнять

, 

как

правило

,

методом

эквивалентного

тока

:

                         

          

,

доп

I

i

t

i

n

1

i

i

t

i

2

I

n

1

i

э

I

≤

∆

⋅

β

∑

=

∆

⋅

∑

=

=

                                            (19.1)

где

    I

i

 – 

среднеквадратичное

значение

тока

на

 i-

м

участке

;

∆

t

i 

– 

длительность

 i-

го

участка

работы

;

β

i

  – 

коэффициент

ухудшения

теплоотдачи

двигателя

;

I

доп

 – 

допустимый

по

нагреву

ток

.

Эквивалентный

ток

двигателя

, 

предназначенного

для

повторно

-

кратковременного

режима

работы

 (

в

т

.

ч

. 

двигателей

краново

-

металлургической

серии

), 

рассчитывают

только

за

время

работы

. 

Значения

времени

  

переходных

процессов

пусков

и

торможения

рассчитаны

выше

 (

см

. 

п

. 16). 

Для

установивших

-

ся

режимов

работы

рассчитываются

 I

э

для

каждого

участка

движения

по

величи

-

нам

статического

тока

 I

с

и

времени

установившегося

движения

 t

у

.

Ухудшение

условий

охлаждения

двигателя

в

переходных

режимах

учитыва

-

ют

коэффициентом

ухудшения

теплоотдачи

β

i

, 

который

в

зависимости

от

скоро

-

сти

вращения

принимает

значения

:

0

i

β

=

β

       

при

;

н

ω

0,2

ω

0

⋅

≤

≤

2

0

1

i

β

+

=

β

  

при

    

;

н

ω

0,8

ω

н

ω

0,2

⋅

≤

≤

⋅

1

i

=

β

          

при

.

н

ω

0,8

ω

⋅

≥

Коэффициент

ухудшения

теплоотдачи

остановленного

двигателя

зависит

от

его

конструктивного

исполнения

и

условий

вентиляции

. 

Примерные

значения

ко

-

эффициента

β

0

для

двигателей

различного

исполнения

приведены

ниже

.

Исполнение

двигателя

                                                                  

β

о

Закрытый

с

независимой

вентиляцией

                                               1

Закрытый

без

принудительного

охлаждения

                              0,95…0,98

Закрытый

с

самовентиляцией

                                                       0,45…0,55

68

Защищенный

с

самовентиляцией

                                                 0,25…0,35

При

проверке

двигателя

по

нагреву

эквивалентный

ток

 I

э

сравнивают

с

до

-

пустимым

током

 I

доп

при

тех

же

условиях

работы

 (

при

той

же

относительной

про

-

должительности

включения

). 

Допустимый

ток

рассчитывают

через

представлен

-

ное

в

каталоге

значение

допускаемого

тока

 I

кат

для

каталожной

ПВк

, 

ближайшей

к

фактической

ПВф

, 

полученной

по

результатам

расчета

нагрузочных

диаграмм

:

                             

   

          

.

ф

ПВ

к

ПВ

кат

I

доп

I

⋅

=

                                             (19.2)

Приведенным

уравнением

можно

пользоваться

для

двигателей

краново

-

металлургической

серии

. 

Для

других

серий

при

определении

 I

доп

следует

учиты

-

вать

изменение

постоянных

потерь

и

условий

охлаждения

двигателя

во

время

паузы

 [10].

При

проверке

двигателя

по

нагреву

превышение

эквивалентного

тока

над

до

-

пустимым

является

неприемлемым

, 

а

недогрузка

двигателя

в

пределах

 10…15

%

считается

нормальной

.

Для

двигателей

, 

у

которых

момент

и

ток

пропорциональны

 (

двигатели

посто

-

янного

тока

параллельного

и

независимого

возбуждения

, 

асинхронные

двигатели

при

небольших

отклонениях

нагрузки

от

номинальной

), 

проверку

по

нагреву

можно

производить

методом

эквивалентного

момента

.

Проверка

двигателя

на

кратковременную

перегрузку

заключается

в

сравне

-

нии

наибольших

значений

тока

или

момента

двигателя

, 

которые

находятся

по

на

-

грузочным

диаграммам

, 

с

максимально

допустимыми

значениями

тока

или

мо

-

мента

выбранного

двигателя

.

При

проверке

двигателя

постоянного

тока

, 

перегрузка

которого

ограничива

-

ется

максимально

допустимыми

значениями

тока

по

условиям

коммутации

, 

сле

-

дует

наибольший

ток

из

нагрузочных

диаграмм

сравнивать

с

допустимым

при

той

же

скорости

, 

учитывая

ухудшение

условий

коммутации

при

скоростях

выше

но

-

минальной

.

У

асинхронных

двигателей

кратковременная

перегрузка

ограничивается

не

током

, 

а

критическим

моментом

двигателя

. 

Поэтому

проверка

на

кратковремен

-

ную

перегрузку

для

этих

двигателей

сводится

к

сравнению

наибольшего

момента

из

нагрузочной

диаграммы

с

критическим

моментом

двигателя

.

Если

выбранный

двигатель

не

проходит

по

условиям

нагрева

, 

т

.

е

. I

э

>I

доп

или

I

э

 << I

доп

, 

то

производят

ориентировочный

выбор

другого

двигателя

, 

используя

соотношение

                                             

   

          

,

доп

I

э

I

нвыб

Р

н

P

⋅

≅

                                 (19.3)

где

   

Р

нвыб

 – 

номинальная

мощность

первоначально

выбранного

двигателя

.

В

этом

случае

расчёт

проекта

выполняют

заново

 (

по

согласованию

с

руково

-

дителем

проекта

). 

Аналогично

поступают

, 

если

первоначально

выбранный

двига

-

тель

не

проходит

по

условиям

кратковременной

перегрузки

.

Проверка

преобразователей

на

кратковременные

перегрузки

осуществляется

в

соответствии

с

рекомендациями

раздела

 13, 

используя

каталоги

электротехниче

-

ской

промышленности

.

69

20. 

ВЫБОР

РЕЗИСТОРОВ

И

ПРОВЕРКА

ИХ

ПО

НАГРЕВУ

  

Выбор

резисторов

для

силовых

цепей

двигателя

производится

на

основе

дан

-

ных

электрического

расчёта

их

величин

 (

см

. 

п

.17.1, 18) 

и

нагрузочных

диаграмм

токов

.

Сначала

по

величине

сопротивлений

пусковых

и

тормозных

резисторов

вы

-

бираются

ящики

резисторов

, 

как

правило

, 

с

фехралевыми

ленточными

или

прово

-

лочными

элементами

 [3, 24].

В

качестве

продолжительного

тока

резисторов

 I

пр

на

предварительном

этапе

принимается

средняя

величина

за

цикл

среднеквадратичного

значения

тока

сило

-

вой

обмотки

за

время

включенного

состояния

резистора

:

                                         

ц

t

R

кв

I

пр

I

Σ

=

.

По

величине

продолжительного

тока

выбирают

конкретный

ящик

 (

номер

ящика

). 

Подбирается

схема

соединения

элементов

, 

обеспечивающая

требуемую

величину

сопротивления

каждой

ступени

резисторов

. 

Затем

производится

провер

-

ка

выбранных

резисторов

по

нагреву

, 

которая

сводится

к

определению

эквива

-

лентного

тока

и

сравнению

его

с

допустимым

продолжительным

током

. 

Методика

проверки

выбранных

резисторов

по

нагреву

приведена

в

 [3]. 

Проверка

может

быть

выполнена

не

для

каждого

, 

а

лишь

для

наиболее

загруженного

по

эквива

-

лентному

току

элемента

в

каждой

секции

.

Для

определения

эквивалентного

тока

резисторов

используют

данные

расче

-

та

нагрузочной

диаграммы

тока

двигателя

с

учетом

времени

обтекания

током

рас

-

сматриваемой

секции

и

доли

тока

двигателя

, 

проходящего

через

каждый

элемент

(

при

параллельном

соединении

элементов

). 

Превышение

эквивалентного

тока

над

продолжительным

недопустимо

. 

Однако

чрезмерный

запас

выбранных

резисторов

по

нагреву

также

недопустим

, 

так

как

влечёт

за

собой

неоправданное

завышение

числа

ящиков

резисторов

и

стоимости

установки

.

Для

каждой

ступени

пусковой

и

тормозной

схемы

в

проекте

должны

быть

приведены

значения

требуемых

и

выбранных

сопротивлений

резисторов

и

указа

-

ны

различия

между

ними

.

В

графической

части

проекта

приводится

схема

соединения

элементов

во

всех

выбранных

ящиках

резисторов

между

собой

, 

соединения

с

обмотками

двига

-

теля

и

подключения

к

коммутирующим

аппаратам

.

21. 

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ

СХЕМА

ЭЛЕКТРОПРИВОДА

.

ВЫБОР

АППАРАТОВ

         

Последним

разделом

проекта

является

составление

принципиальной

схемы

электропривода

на

основе

применения

комплектного

тиристорного

электропри

-

70

вода

 – 

для

проектов

с

тиристорными

преобразователями

, 

или

типовой

станции

управления

 – 

для

проектов

с

питанием

электропривода

от

цеховой

сети

.

Принципиальная

схема

электропривода

должна

включать

в

себя

главные

 (

си

-

ловые

) 

цепи

, 

цепи

управления

, 

защиты

, 

сигнализации

. 

Для

комплектного

тири

-

сторного

электропривода

силовые

цепи

вычерчиваются

в

развернутом

виде

, 

по

-

зволяющем

показать

цепи

тока

, 

а

цепи

управления

допускается

вычерчивать

в

ви

-

де

функциональных

блоков

с

обязательным

указанием

аппаратов

управления

электроприводом

 (

задающие

потенциометры

, 

универсальные

переключатели

, 

ко

-

нечные

выключатели

и

т

.

п

.).

При

выборе

типовой

станции

управления

и

составлении

принципиальной

схемы

необходимо

исходить

из

параметров

и

режима

работы

проектируемого

электропривода

 (

тип

двигателя

, 

его

мощность

, 

ток

, 

напряжение

, 

вид

торможения

,

количество

пусковых

ступеней

, 

принцип

пуска

, 

график

работы

механизма

и

т

.

п

.).

При

составлении

схемы

электропривода

в

проекте

должны

быть

выбраны

элек

-

трические

аппараты

, 

осуществляющие

управление

электроприводом

 (

кнопки

управления

, 

универсальные

переключатели

, 

командоконтроллеры

), 

а

также

аппа

-

раты

, 

контролирующие

перемещение

рабочей

машины

 (

путевые

и

конечные

вы

-

ключатели

).

Все

электрические

аппараты

должны

выбираться

по

действующим

каталогам

.

В

соответствии

с

номенклатурой

основных

низковольтных

электрических

аппара

-

тов

для

комплектных

устройств

, 

разработанной

 “

ВНИИЭлектроприводом

”, 

реко

-

мендуются

к

применению

в

проекте

следующие

типы

аппаратов

:

– 

универсальные

переключатели

серии

ПКУ

-3 (

возможно

применение

пере

-

ключателей

типа

УП

5300);

– 

кнопки

управления

типа

КЕ

и

кнопочные

посты

управления

типа

ПКЕ

(

возможно

применение

КУ

-121, 

КУ

-122, 

КУ

-123, 

КУ

-2);

– 

крановые

командоконтроллеры

типа

КК

-800, 

КА

-400, 

КА

-500.

В

качестве

путевых

и

конечных

выключателей

рекомендуются

к

применению

выключатели

типа

ВК

-200, 

ВК

-300, 

КУ

-700, 

УБ

-

АТ

, 

ВУ

.