Selecció de motors per a mecanismes d'acció cíclica
Els actuadors elèctrics amb acció cíclica funcionen en un mode periòdic, una característica del qual és l'arrencada i l'aturada freqüents del motor. Des del curs de la teoria de l'accionament elèctric se sap que les pèrdues d'energia en processos transitoris depenen directament del moment d'inèrcia de l'accionament elèctric J∑, la part principal del qual, si excloem els mecanismes inercials, és el moment d'inèrcia. del motor Jdv. Per tant, en mode de tall és desitjable utilitzar motors que, a la potència i la velocitat angular requerides, tinguin possiblement el menor moment d'inèrcia Jdv.
Segons les condicions de calefacció, la càrrega admissible del motor en funcionament intermitent és més alta que en funcionament continu. En començar amb ampliat motor de càrrega estàtica també ha de desenvolupar un parell d'arrencada augmentat que superi l'estàtic pel valor del parell dinàmic requerit. Per tant, el funcionament intermitent requereix una capacitat de sobrecàrrega del motor més gran que el funcionament a llarg termini.L'exigència d'una alta capacitat de sobrecàrrega també ve determinada per la necessitat de superar les sobrecàrregues mecàniques a curt termini derivades de la separació de càrregues, l'excavació del sòl, etc.
Finalment, les condicions de calefacció i refrigeració dels motors en funcionament intermitent difereixen de les de funcionament continu. Aquesta diferència és especialment pronunciada en els motors autoventilats, ja que la quantitat d'aire de refrigeració que entra al motor depèn de la seva velocitat. Durant els transitoris i les pauses, la dissipació de calor del motor es veu afectada, la qual cosa té un impacte significatiu en la càrrega admissible del motor.
Totes aquestes condicions determinen la necessitat d'utilitzar en accionaments elèctrics amb mecanismes d'acció cíclica motors especials la càrrega nominal dels quals és periòdica, caracteritzats per un determinat cicle de treball nominal.
on Tp i se — el temps de treball i el temps de pausa, respectivament.
En mode intermitent, quan es treballa amb càrrega nominal, la temperatura del motor oscil·la al voltant del valor permès, augmentant durant el funcionament i disminuint durant la pausa. És obvi que com més altes siguin les desviacions de temperatura respecte a l'admissible, més llarg serà el temps de cicle a un determinat PV Tq = Tp + se i menor serà la constant de temps d'escalfament del motor Tn.
Limiteu el temps de cicle admissible fins al límit de la temperatura màxima possible del motor. Per als motors domèstics amb funcionament intermitent, el temps de cicle admissible s'estableix en 10 minuts. Així, aquests motors estan dissenyats per a un cicle de treball el gràfic del qual per als temps de treball estàndard (cicle de treball = 15, 25, 40 i 60 i 100%) es mostra a la Fig. 1.A mesura que augmenta el cicle de treball, la potència nominal del motor disminueix.
La indústria produeix una sèrie de motors de càrrega intermitent:
— grues asíncrones amb rotor d'esquirol a la sèrie MTKF i amb rotor de fase a la sèrie MTF;
— sèries metal·lúrgiques similars MTKN i MTN;
— Sèrie DC D (en la versió per a excavadores de la sèrie DE).
Les màquines de la sèrie especificada es caracteritzen per la forma d'un rotor allargat (armadura), que proporciona una reducció del moment d'inèrcia.Per tal de reduir les pèrdues alliberades en el bobinat de l'estator durant processos transitoris, els motors de la MTKF i MTKN les sèries tenen un lliscament nominal augmentat sHOM = 7 ÷ 12%. La capacitat de sobrecàrrega dels motors de la grua i de la sèrie metal·lúrgica és de 2,3 - 3 a cicle de treball = 40%, que a cicle de treball = 100% correspon a λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.
V motors de grua El mode de corrent altern es pren com a mode nominal principal amb un cicle de treball = 40%, i en els motors de corrent continu - mode de temps curt amb una durada de 60 minuts (juntament amb el cicle de treball = 40%). Les potències nominals dels motors de la sèrie grua i metal·lúrgica a PVNOM = 40% es troben en el rang: 1,4-22 kW per a les sèries MTF i MTKF; 3-37 kW i 3-160 kW per a les sèries MTKN i MTN respectivament; 2,4-106 kW per a la sèrie D. Els motors bufats de la sèrie D estan fets per a una potència nominal de 2,5 a 185 kW amb un cicle de treball = 100%.
Els motors de gàbia d'esquirol poden tenir un disseny de diverses velocitats amb dos o tres bobinatges d'estator separats: sèrie MTKN amb el nombre de pols 6/12, 6/16 i 6/20 i potència nominal de 2,2 a 22 kW a PVNOM = 40% ; Sèrie MTKF amb nombre de pols 4/12, 4/24 i 4/8/24 i potència nominal de 4 a 45 kW a PVN0M = 25%.Es preveu la producció d'una nova sèrie 4MT de grues asíncrones i motors metal·lúrgics en el rang de potència de 2,2 a 200 (220) kW amb un cicle de treball del 40%.
L'ús d'accionament de dos motors duplica el rang d'aplicació dels tipus de màquines elèctriques enumerades. Amb grans potències requerides, s'utilitzen motors asíncrons de la sèrie A, AO, AK, DAF, etc., així com motors de corrent continu de la mateixa sèrie P en modificacions especialitzades, per exemple, en la versió per a excavadores de PE, MPE, per a Ascensors MP L, etc.
La selecció de motors per a grues i sèries metal·lúrgiques es realitza de manera més senzilla en els casos en què el seu calendari de treball real coincideix amb un dels nominals mostrats a la fig. 1. Els catàlegs i llibres de referència enumeren les classificacions dels motors a PV-15, 25, 40, 60 i 100%. Per tant, quan el variador funciona amb una càrrega estàtica constant Pst al cicle nominal, no és difícil seleccionar un motor amb la potència més propera del catàleg a partir de la condició PNOM > Rst.
Tanmateix, els cicles reals solen ser més complexos, la càrrega del motor en diferents parts del cicle resulta ser diferent i el temps de commutació és diferent del nominal. En aquestes condicions, la selecció del motor es realitza segons un calendari equivalent, alineat amb un dels nominals de la fig. 1. Amb aquest propòsit, la càrrega de calefacció permanent equivalent es determina primer a un PST vàlid, que després es torna a calcular a la durada estàndard d'encesa PST0M. El recàlcul es pot fer utilitzant les proporcions:
Les proporcions són aproximades perquè no tenen en compte dos factors importants que canvien amb un canvi de cicle de treball i afecten significativament l'escalfament del motor.
Arròs. 1.El cicle de treball nominal del motor per a servei intermitent.
El primer factor és la quantitat de calor alliberada al motor a causa de les pèrdues constants... Aquesta quantitat de calor augmenta a mesura que augmenta la FV i disminueix a mesura que la FV baixa. En conseqüència, quan aneu a un gran dispositiu fotovoltaic, la calefacció augmenta i viceversa.
El segon factor són les condicions de ventilació dels motors. Amb l'autoventilació, les condicions de refrigeració durant els períodes de treball són diverses vegades millors que durant els períodes de descans. Per tant, amb un augment de la PV, les condicions de refrigeració milloren, amb una disminució, es deterioren.
Comparant la influència d'aquests dos factors, podem concloure que és contrària i, fins a cert punt, compensada mútuament. Per tant, per a les sèries modernes, les proporcions aproximades donen un resultat bastant correcte si només s'utilitzen per recalcular el cicle de treball nominal més proper a la central hidroelèctrica.
Des de la teoria de la propulsió elèctrica se sap que els mètodes de pèrdues mitjanes i valors equivalents utilitzats en la selecció d'un motor són de naturalesa verificativa, ja que requereixen el coneixement d'una sèrie de paràmetres d'un motor seleccionat prèviament. A l'hora de fer una selecció preliminar, per evitar múltiples errors, cal tenir en compte les característiques d'un determinat mecanisme.
Per als mecanismes industrials generals d'acció cíclica, podeu especificar els tres casos més típics de preselecció de motors:
1. S'estableix el cicle de treball del mecanisme i les càrregues dinàmiques tenen un efecte insignificant en l'escalfament del motor.
2. S'estableix el cicle del mecanisme i se sap que les càrregues dinàmiques afecten significativament l'escalfament del motor.
3. El cicle del mecanisme no està determinat per la tasca.
El primer cas és el més típic per als mecanismes amb masses inercials baixes: cabrestants d'elevació i tracció d'un sol ús. L'efecte de les càrregues dinàmiques sobre l'escalfament del motor es pot avaluar comparant la durada d'arrencada tp amb la durada del funcionament en estat estacionari.
Si tp << tyct, la selecció del motor es pot fer segons el diagrama de càrrega del variador. D'acord amb aquest diagrama de càrrega, el parell de càrrega mitjà es determina mitjançant les fórmules donades anteriorment, es torna a calcular al cicle de treball nominal més proper i, a continuació, es determina la potència del motor necessària a una velocitat de funcionament determinada ωρ:
En aquest cas, es realitza una explicació aproximada de la influència de les càrregues dinàmiques introduint un factor de seguretat kz = 1,1 ÷ 1,5 a la fórmula. A mesura que augmenta la relació tp / tyct, el factor de seguretat hauria d'augmentar aproximadament, suposant que a tp / tyct0,2 — 0,3 és més.
S'ha de comprovar l'escalfament del motor preseleccionat mitjançant un dels mètodes segons la teoria de l'accionament elèctric, així com la capacitat de sobrecàrrega de la condició:
on Mdop és el moment de sobrecàrrega a curt termini admissible.
Per als motors de corrent continu, el parell està limitat per les condicions de commutació actuals del col·lector:
on λ és la capacitat de sobrecàrrega del motor segons les dades del catàleg.
Per als motors asíncrons, a l'hora de determinar Mdop, cal tenir en compte la possibilitat de reduir la tensió de xarxa en un 10%. Com que el moment crític Mcr és proporcional al quadrat de la tensió, aleshores
A més, els motors d'inducció de gàbia d'esquirol s'han de comprovar de la mateixa manera mitjançant el parell d'arrencada.
El segon cas és característic dels mecanismes amb grans masses inercials: mecanismes de moviment i rotació pesats i d'alta velocitat, però també es pot realitzar en altres casos amb una freqüència d'arrencada elevada.
Aquí, la influència de les càrregues dinàmiques es pot avaluar comparant el temps transitori i el funcionament en estat estacionari. Si són conmensurables o tp> tacte, les càrregues dinàmiques no es poden descuidar fins i tot quan el motor estigui preseleccionat.
En aquest cas, cal construir per a la selecció preliminar un diagrama de càrrega aproximat del motor, havent establert, per analogia amb la configuració actual, el seu moment d'inèrcia. Si Jdw << Jm, un error en el valor de Jdw no pot tenir un efecte significatiu en la correcció de la selecció i, a més, el càlcul de verificació posterior dóna els aclariments necessaris en cada cas.
Finalment, el tercer cas és característic dels mecanismes de finalitat universal, per als quals és difícil construir un cicle de treball concret. Un exemple d'això són els mecanismes d'un pont grua normal amb una capacitat de càrrega baixa, que es pot utilitzar en diverses àrees de producció.
La base per triar un motor en aquests casos pot ser un cicle de sedimentació, on a la primera secció de treball tp1 el motor treballa amb càrrega màxima MCT1, i en el segon tp2 amb càrrega mínima MCT2. Si se sap que la influència de les càrregues dinàmiques quan l'escalfament del motor d'aquest mecanisme és petit, és possible determinar el moment de càrrega rms (equivalent a l'escalfament), assumint tp1 = tp2
La potència requerida del motor a una velocitat de funcionament determinada ve determinada per la relació
La selecció del motor segons el catàleg es fa per la condició Ptr < Pnom a la durada calculada d'inclusió de PVnom establert per al mecanisme.
Per als mecanismes de grua, les normes estableixen els següents modes de funcionament, determinats per la totalitat de les seves condicions de funcionament:
- llum — L (PVNOM == 15 ÷ 25%, el nombre d'inicis per hora h <60 1 / h),
- mitjà - C (PVNOM = 25 - 40%, h <120 1 / h),
- pesat — T (PVNOM = 40%, h < 240 1 / h)
- molt pesat — HT (DFR = 60%, h < 600 1 / h).
- especialment pesat — OT (cicle de treball = 100%, h> 600 1 / h).
La disponibilitat d'aquestes dades, basades en materials estadístics, permet, si cal, especificar el cicle condicional del mecanisme, acceptat anteriorment com a calculat. De fet, el temps de treball és fix
que permet preseleccionar el motor de la mateixa manera que en els dos primers casos comentats anteriorment. Això és especialment important quan es pot suposar que l'efecte de les càrregues dinàmiques sobre l'escalfament del motor és important.