Lựa chọn động cơ cho cơ chế hoạt động theo chu kỳ

Các bộ truyền động điện có hoạt động theo chu kỳ hoạt động ở chế độ định kỳ, một tính năng đặc trưng là khởi động và dừng động cơ thường xuyên. Từ quá trình lý thuyết về truyền động điện, người ta đã biết rằng tổn thất năng lượng trong các quá trình nhất thời phụ thuộc trực tiếp vào mômen quán tính của truyền động điện J∑, phần chính của nó, nếu chúng ta loại trừ các cơ chế quán tính, là mômen quán tính của động cơ Jdv. Do đó, ở chế độ cắt, nên sử dụng các động cơ có công suất và vận tốc góc yêu cầu, có thể có mômen quán tính Jdv nhỏ nhất.

Theo các điều kiện làm nóng, tải cho phép của động cơ trong hoạt động không liên tục cao hơn trong hoạt động liên tục. Khi bắt đầu mở rộng động cơ tải tĩnh cũng phải phát triển một mô-men xoắn khởi động tăng vượt quá tĩnh bằng giá trị của mô-men xoắn động cần thiết. Do đó, hoạt động không liên tục đòi hỏi khả năng quá tải của động cơ lớn hơn so với hoạt động dài hạn.Yêu cầu về khả năng quá tải cao cũng được xác định bởi nhu cầu khắc phục tình trạng quá tải cơ học ngắn hạn do việc tách tải, đào đất, v.v.

Cuối cùng, điều kiện làm nóng và làm mát của động cơ hoạt động gián đoạn khác với động cơ hoạt động liên tục. Sự khác biệt này đặc biệt rõ rệt ở động cơ tự thông gió, vì lượng không khí làm mát đi vào động cơ phụ thuộc vào tốc độ của nó. Trong quá trình chuyển tiếp và tạm dừng, khả năng tản nhiệt của động cơ bị suy giảm, điều này ảnh hưởng đáng kể đến tải trọng cho phép của động cơ.

Tất cả những điều kiện này xác định nhu cầu sử dụng động cơ đặc biệt có tải định kỳ trong các ổ điện có cơ chế hoạt động theo chu kỳ, được đặc trưng bởi một chu kỳ làm việc danh định nhất định.

trong đó Tp và se - thời gian làm việc và thời gian tạm dừng tương ứng.

Ở chế độ ngắt quãng, khi vận hành ở tải định mức, nhiệt độ động cơ dao động quanh giá trị cho phép, tăng khi vận hành và giảm khi tạm dừng. Rõ ràng là độ lệch nhiệt độ so với mức cho phép càng cao thì thời gian chu kỳ tại một PV Tq = Tp + se đã cho càng dài và hằng số thời gian của quá trình làm nóng động cơ Tn càng nhỏ.

Trong giới hạn nhiệt độ tối đa có thể của động cơ, hãy giới hạn thời gian chu trình cho phép. Đối với động cơ gia dụng hoạt động không liên tục, thời gian chu kỳ cho phép được đặt bằng 10 phút. Do đó, các động cơ này được thiết kế cho một chu kỳ làm việc có đồ thị cho thời gian làm việc tiêu chuẩn (chu kỳ làm việc = 15, 25, 40 và 60 và 100%) được hiển thị trong Hình. 1.Khi chu kỳ làm việc tăng lên, công suất định mức của động cơ giảm xuống.

Ngành công nghiệp sản xuất một số loạt động cơ tải gián đoạn:

- cần trục không đồng bộ có rôto lồng sóc trong sê-ri MTKF và rôto pha trong sê-ri MTF;

— loạt luyện kim tương tự MTKN và MTN;

— DC sê-ri D (trong phiên bản dành cho máy đào sê-ri DE).

Các máy thuộc sê-ri được chỉ định được đặc trưng bởi hình dạng của một rôto kéo dài (phần ứng), giúp giảm mô men quán tính. sê-ri có độ trượt danh nghĩa tăng sHOM = 7 ÷ 12%. Khả năng quá tải của các động cơ thuộc dòng cần trục và luyện kim là 2,3 — 3 ở chu kỳ làm việc = 40%, ở chu kỳ làm việc = 100% tương ứng với λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.

V động cơ cẩu Chế độ AC được coi là chế độ định mức chính với chu kỳ nhiệm vụ = 40% và trong động cơ DC - chế độ thời gian ngắn với thời lượng 60 phút (cùng với chu kỳ nhiệm vụ = 40%). Công suất danh định của các động cơ của sê-ri cần trục và luyện kim tại PVNOM = 40% nằm trong khoảng: 1,4-22 kW đối với sê-ri MTF và MTKF; 3-37 kW và 3-160 kW tương ứng cho dòng MTKN và MTN; 2,4-106 kW đối với sê-ri D. Động cơ thổi sê-ri D được chế tạo cho công suất định mức từ 2,5 đến 185 kW với chu kỳ làm việc = 100%.

Động cơ lồng sóc có thể có thiết kế nhiều tốc độ với hai hoặc ba cuộn dây stato riêng biệt: Dòng MTKN có số cực 6/12, 6/16 và 6/20 và công suất định mức từ 2,2 đến 22 kW tại PVNOM = 40% ; Dòng MTKF có số cực 4/12, 4/24 và 4/8/24 và công suất định mức từ 4 đến 45 kW tại PVN0M = 25%.Việc sản xuất một loạt động cơ cần cẩu và luyện kim không đồng bộ 4MT mới trong dải công suất 2,2 — 200 (220) kW với chu kỳ làm việc 40% đã được lên kế hoạch.

Việc sử dụng ổ đĩa hai động cơ tăng gấp đôi phạm vi ứng dụng của các loại máy điện được liệt kê. Với công suất yêu cầu lớn, động cơ không đồng bộ dòng A, AO, AK, DAF, v.v., cũng như động cơ DC cùng dòng P được sử dụng trong các sửa đổi chuyên dụng, ví dụ, trong phiên bản dành cho máy đào PE, MPE, cho Thang máy MP L, v.v.

Việc lựa chọn động cơ cho loạt cần cẩu và luyện kim được thực hiện đơn giản nhất trong trường hợp lịch trình làm việc thực tế của nó trùng với một trong những lịch trình danh nghĩa được hiển thị trong hình. 1. Danh mục và sách tham khảo liệt kê xếp hạng động cơ ở PV-15, 25, 40, 60 và 100%. Vì vậy, khi biến tần làm việc với tải tĩnh không đổi Pst ở chu kỳ định mức, không khó để chọn động cơ có công suất gần nhất trong danh mục từ điều kiện PNOM > Rst.

Tuy nhiên, các chu kỳ thực thường phức tạp hơn, tải động cơ ở các phần khác nhau của chu kỳ hóa ra khác nhau và thời gian chuyển đổi khác với thời gian danh nghĩa. Trong những điều kiện như vậy, việc lựa chọn động cơ được thực hiện theo một lịch trình tương đương, phù hợp với một trong những lịch trình danh nghĩa trong hình. 1. Với mục đích này, tải nhiệt tương đương cố định trước tiên được xác định ở PST hợp lệ, sau đó được tính toán lại theo thời lượng bật PST0M tiêu chuẩn. Việc tính toán lại có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các tỷ lệ:

Các tỷ lệ là gần đúng vì chúng không tính đến hai yếu tố quan trọng thay đổi khi chu kỳ làm việc thay đổi và ảnh hưởng đáng kể đến việc sưởi ấm động cơ.

Cơm. 1.Chu kỳ làm việc định mức của động cơ đối với chế độ làm việc không liên tục.

Yếu tố đầu tiên là lượng nhiệt giải phóng trong động cơ do tổn thất liên tục… Lượng nhiệt này tăng khi PV tăng và giảm khi PV giảm. Theo đó, khi bạn đi đến một thiết bị quang điện lớn, hệ thống sưởi tăng lên và ngược lại.

Yếu tố thứ hai là điều kiện thông gió của động cơ. Với khả năng tự thông gió, điều kiện làm mát trong thời gian làm việc tốt hơn nhiều lần so với trong thời gian nghỉ ngơi. Do đó, với sự gia tăng của PV, các điều kiện làm mát được cải thiện, khi giảm xuống, chúng sẽ xấu đi.

So sánh mức độ ảnh hưởng của hai yếu tố này, có thể kết luận rằng nó trái ngược nhau và bù trừ cho nhau ở một mức độ nào đó. Do đó, đối với dòng điện hiện đại, các tỷ lệ gần đúng cho kết quả khá chính xác nếu chúng chỉ được sử dụng để tính toán lại chu kỳ làm việc danh nghĩa gần nhà máy thủy điện nhất.

Từ lý thuyết về lực đẩy điện, người ta biết rằng các phương pháp tổn thất trung bình và các giá trị tương đương được sử dụng trong việc lựa chọn động cơ có tính chất xác minh, vì chúng yêu cầu kiến ​​​​thức về một số thông số của động cơ đã chọn trước đó. Khi thực hiện lựa chọn sơ bộ, để tránh nhiều lỗi, cần tính đến các đặc điểm của một cơ chế cụ thể.

Đối với các cơ chế hoạt động theo chu kỳ trong công nghiệp nói chung, bạn có thể chỉ định ba trường hợp lựa chọn trước động cơ điển hình nhất:

1. Chu kỳ hoạt động của cơ chế được thiết lập và tải trọng động có ảnh hưởng không đáng kể đến việc làm nóng động cơ.

2. Chu kỳ của cơ chế được thiết lập và tải trọng động được biết là có ảnh hưởng đáng kể đến việc sưởi ấm động cơ.

3. Chu trình của cơ chế không do nhiệm vụ quyết định.

Trường hợp đầu tiên là điển hình nhất cho các cơ chế có khối lượng quán tính thấp - tời kéo và nâng sử dụng một lần. Có thể đánh giá tác động của tải trọng động đối với quá trình làm nóng động cơ bằng cách so sánh thời gian khởi động tp với thời gian hoạt động ở trạng thái ổn định.

Nếu tп << tyct thì có thể thực hiện lựa chọn động cơ theo sơ đồ tải truyền động. Theo biểu đồ tải này, mô-men xoắn tải trung bình được xác định theo các công thức đã cho trước đó, nó được tính toán lại theo chu kỳ làm việc định mức gần nhất và sau đó công suất động cơ cần thiết được xác định ở tốc độ vận hành ωρ đã cho:

Trong trường hợp này, một tài khoản gần đúng về ảnh hưởng của tải trọng động được thực hiện bằng cách đưa vào công thức hệ số an toàn kz = 1,1 ÷ 1,5. Khi tỷ lệ tp / tyct tăng lên, hệ số an toàn sẽ tăng xấp xỉ, giả sử rằng ở tp / tyct0,2 — 0,3 thì cao hơn.

Động cơ được chọn trước phải được kiểm tra phát nhiệt bằng một trong các phương pháp theo lý thuyết truyền động điện, cũng như khả năng quá tải từ điều kiện:

trong đó Mdop là mômen quá tải ngắn hạn cho phép.

Đối với động cơ DC, mô-men xoắn bị giới hạn bởi các điều kiện chuyển mạch hiện tại trên bộ thu:

trong đó λ là khả năng quá tải của động cơ theo dữ liệu danh mục.

Đối với động cơ không đồng bộ, khi xác định Mdop cần tính đến khả năng giảm 10% điện áp lưới. Vì thời điểm tới hạn Mcr tỷ lệ với bình phương của ứng suất, nên

Ngoài ra, động cơ cảm ứng lồng sóc cũng nên được kiểm tra theo cách tương tự bằng mô-men xoắn khởi động.

Trường hợp thứ hai là đặc trưng của các cơ chế có khối lượng quán tính lớn - cơ chế chuyển động và quay nặng và tốc độ cao, nhưng nó cũng có thể được thực hiện trong các trường hợp khác với tần suất khởi động cao.

Ở đây, ảnh hưởng của tải trọng động có thể được đánh giá bằng cách so sánh thời gian nhất thời và hoạt động ở trạng thái ổn định. Nếu chúng tương xứng hoặc tp> tact, tải trọng động không thể bị bỏ qua ngay cả khi động cơ được chọn trước.

Trong trường hợp này, cần phải xây dựng sơ đồ tải gần đúng của động cơ để lựa chọn sơ bộ, đã thiết lập mô men quán tính của nó bằng cách tương tự với các cài đặt hiện tại. Nếu Jdw << Jm, một lỗi trong giá trị của Jdw không thể có ảnh hưởng đáng kể đến tính chính xác của lựa chọn và hơn nữa, phép tính xác minh tiếp theo sẽ đưa ra những giải thích cần thiết trong từng trường hợp.

Cuối cùng, trường hợp thứ ba là đặc trưng của các cơ chế có mục đích chung, rất khó để xây dựng một chu trình làm việc cụ thể. Một ví dụ về điều này là các cơ chế của một cần trục di chuyển trên cao bình thường với khả năng chịu tải thấp, có thể được sử dụng trong các khu vực sản xuất khác nhau.

Cơ sở để chọn động cơ trong những trường hợp như vậy có thể là chu trình ổn định, trong đó ở đoạn làm việc đầu tiên tp1 động cơ làm việc với tải trọng lớn nhất MCT1 và trên tp2 thứ hai với tải trọng nhỏ nhất MCT2. khi làm nóng động cơ của cơ chế này là nhỏ, có thể xác định thời điểm tải rms (tương đương khi làm nóng), giả sử tp1 = tp2

Công suất động cơ cần thiết ở một tốc độ vận hành nhất định được xác định bởi tỷ lệ

Việc lựa chọn động cơ theo danh mục được thực hiện theo điều kiện Ptr < Pnom tại thời lượng tính toán bao gồm bộ PVnom cho cơ chế.

Đối với các cơ chế cần trục, các quy tắc thiết lập các chế độ hoạt động sau đây, được xác định bởi tổng số các điều kiện hoạt động của chúng:

• nhẹ — L (PVNOM == 15 ÷ 25%, số lần khởi động mỗi giờ h < 60 1 / h),

• trung bình — C (PVNOM = 25 — 40%, h < 120 1 / h),

• nặng — T (PVNOM = 40%, h < 240 1 / h)

• rất nặng — HT (DFR = 60%, h < 600 1 / h).

• đặc biệt nặng — OT (chu kỳ nhiệm vụ = 100%, h> 600 1 / h).

Sự sẵn có của những dữ liệu này, dựa trên các tài liệu thống kê, cho phép, nếu cần, chỉ định chu kỳ có điều kiện của cơ chế, được chấp nhận ở trên theo tính toán. Trên thực tế, thời gian làm việc là cố định

cho phép chọn trước động cơ theo cách tương tự như trong hai trường hợp đầu tiên đã thảo luận ở trên. Điều này đặc biệt quan trọng khi ảnh hưởng của tải trọng động lên sự nóng lên của động cơ có thể được giả định là đáng kể.