Характеристики работы двигателей электропривода

Замена устаревших электродвигателей на современные энергоэффективные

На предприятиях должны планомерно проводиться работы по модернизации и замене морально устаревшего оборудования, в частности, по замене неэкономичных электродвигателей на электродвигатели новых серий, отвечающих современным требованиям энергоэффективности.

Для принятия решения о замене оборудования необходимо провести обследование технического состояния электродвигателей механизмов, проанализировать режимы работы, реальные загрузки и условия эксплуатации электродвигателей, а также разработать рекомендации по совершенствованию методов их эксплуатации и повышению эксплуатационной надежности.

Необходимо также оценить возможность и целесообразность применения регулируемых электроприводов для конкретных механизмов.

Желательно принять участие в приемке на заводе-изготовителе новых электродвигателей (согласно разработанному проекту), а также провести экспериментальное исследование их характеристик на месте установки.

Рекомендации по выбору вида, типа и мощности двигателя электропривода

Задача выбора электродвигателя (постоянного тока, асинхронного, синхронного) при работе с длительной постоянной нагрузкой относительно проста — рекомендуется применять синхронные двигатели. Это объясняется тем, что современный синхронный двигатель пускается в ход также быстро, как и асинхронный, а его габариты меньше и работа экономичнее, чем асинхронного двигателя той же мощности (у синхронного двигателя больше максимальный момент Mmax на валу и выше коэффициент мощности cosφ).

При этом у асинхронных двигателей последнего поколения с помощью специальных устройств управления можно достаточно эффективно регулировать скорость вращения, осуществлять реверс с необходимым моментом для работы электропривода.

При выборе вида двигателя привода, который должен работать в условиях регулируемой частоты вращения реверса, больших изменений нагрузки, частых пусков, необходимо сопоставить условия работы электропривода с особенностями механических характеристик различных видов электродвигателей.

Наиболее надежным, экономичным и простым в эксплуатации при частых пусках и непостоянной нагрузке является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Если невозможно применить коротко-замкнутый асинхронный двигатель, например, при больших мощностях, устанавливается асинхронный двигатель с фазным ротором.

Из-за наличия коллекторно-щеточного узла двигатель постоянного тока сложнее по конструкции и выше по стоимости, чем двигатель переменного тока, требует более тщательного ухода в эксплуатации и изнашивается быстрее. Однако, иногда, предпочтение отдается двигателю постоянного тока, который позволяет простыми средствами изменить частоту вращения электропривода в широком диапазоне.

Тип двигателя (его конструкцию) выбирают в зависимости от условий окружающей среды. При наличии взрывоопасной атмосферы необходимо обеспечить ее защиту от возможных искрообразований в двигателе. Непосредственно сами двигатели должны быть защищены от попадания в них пыли, влаги, химических веществ из окружающей среды.

Очень часто возникает необходимость в регулировании скорости вращения ротора двигателя.

Существует два надежных метода (но существенно несовершенных) для регулирования частоты вращения двигателя.

• переключение числа пар полюсов обмотки статора;
• включение резисторов в цепи якорных обмоток ротора.

Первый метод обеспечивает лишь дискретное (ступенчатое) регулирование и практически применяется, в основном, для маломощных приводов, а второй рационален лишь при узких пределах регулирования при постоянстве момента на валу двигателя.

Благодаря появлению в последнее время мощных полупроводниковых приборов положение в этой области существенно изменилось. Современные электронные преобразователи позволяют изменять частоту переменного тока в широком диапазоне, что дает возможность плавно регулировать скорость вращающегося магнитного поля, а, следовательно, эффективно регулировать частоту вращения синхронного и асинхронного двигателей.

Электродвигатель с оптимально выбранной мощностью для привода должен обеспечивать:

• надежность в работе;
• экономичность в эксплуатации;
• возможность работоспособного состояния в различных условиях.

Установка электродвигателя меньшей мощности, чем это необходимо по условиям работы привода, снижает производительность электропривода и делает его работу ненадежной. При этом сам электродвигатель в подобных условиях может быть поврежден.

Установка двигателя завышенной мощности вызывает излишние потери энергии при работе электрической машины, обуславливает дополнительные капитальные вложения, увеличение массы и габаритов двигателя.

Двигатель должен нормально работать при возможных временных перегрузках и развивать пусковой момент на валу тот, который требуется для нормального функционирования исполнительного механизма. Во время работы двигатель не должен нагреваться до предельно допустимой температуры, в крайнем случае, на очень непродолжительное время. Поэтому в большинстве случаев мощность двигателя выбирается на основании условий нагревания до предельно допустимой температуры (так называемый выбор мощности по нагреву).

Затем осуществляется проверка соответствия перегрузочной способности двигателя условиям пуска машины и временным перегрузкам. Иногда, при большой кратковременной перегрузке, приходится выбирать двигатель, исходя из требуемой максимальной мощности. В подобных условиях максимальная мощность двигателя длительное время, как правило, не используется.

Для привода с продолжительным режимом работы при постоянной или незначительно меняющейся нагрузке мощность двигателя должна быть равна мощности нагрузки, а проверки на перегрев и перегрузку во время работы электропривода не нужны (это объясняется изначально определенными условиями работы электродвигателя). Однако необходимо проверить, достаточен ли пусковой момент на валу двигателя для пусковых условий данной электрической машины.

Статьи на данную тему:

Здесь мы можем разместить контактную информацию о Вашей компании и ссылку на Ваш сайт
Как разместить контактную информацию

Для того чтобы добавить описание энергосберегающей технологии в Каталог, заполните опросник и вышлите его на c пометкой «в Каталог».
Скачать опросник

Основной рубрикатор

Экономия тепловой энергии

Экономия электрической энергии

Экономия воды

Экономия топлива

Энергетические обследования (энергоаудит), составление энергетических паспортов

Возобновляемые источники энергии

Экология, транспорт, пропаганда

Рубрикатор по объекту внедрения

Объект внедрения

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-76-40 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru — энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2021
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Классификация электроприводов по механическим характеристикам

В теории электропривода очень часто можно столкнуться с понятием механическая характеристика. Это графическое представление зависимости между скоростью и механическим моментом. У каждого привода есть своя механическая характеристика, позволяющая легко определить, какой момент сопротивления будет им развит при работе на определенной скорости.

В установившемся режиме, при постоянной скорости, момент двигателя и статический момент привода по модулю должны быть равны. Собственно, это следует из одного из законов Ньютона, известных нам еще со школьной скамьи. Скорость неизменна – значит равнодействующая сил (или моментов) должна быть равной нулю.

Из этого следует, что точка пересечения механических характеристик привода и двигателя соответствует установившемуся режиму работы. И если приводной двигатель подобран неудачно, то привод будет работать неэффективно, а то и вовсе не сможет запуститься.

Возможна работа с чрезмерно малой скоростью или с очень низкими энергетическими показателями. Возможно, что двигателю придется развить момент недопустимого значения, что в скором времени приведет к перегрузке по току и выходу привода из строя.

Поэтому так важен выбор механической характеристики двигателя под характеристику привода. А механические характеристики приводов поддаются некоторой классификации – у большинства механизмов есть некоторые общие принципы и закономерности в работе. Вот наиболее распространенные характеристики приводов:

Характеристика, свойственная приводам грузоподъемных механизмов. Момент сопротивления в таких приводах зависит только от массы поднимаемого или опускаемого груза. Направление же движения не оказывает никакого влияния на значение момента.

Электродвигателей, идеально подходящих под такую характеристику, не существует, поэтому в грузоподъемных приводах применяют асинхронные двигатели, реже – двигатели постоянного тока независимого или параллельного возбуждения.

Характеристика привода «сухого трения». Момент сопротивления в таком приводе меняет направление вместе с изменением направления движения. При этом по модулю момент сопротивления остается постоянным.

Примером такого привода можно считать любой реверсивный привод деревообрабатывающего или другого станка. Привод «сухого трения» имеет очень схожую с грузоподъемным приводом характеристику, поэтому двигатели в этих приводах применяются одни и те же.

Характеристика привода «вязкого трения». Это привод, момент сопротивления в котором находится в пропорциональной зависимости от скорости.

Реальный пример такого привода подобрать трудно, но физической его моделью является механизм, перемещающий твердое тело в жидкой вязкой среде при полном отсутствии помех со стороны гравитации. Двигателей, идеально соответствующих по характеристике такому приводу, тоже не существует.

Вентиляторная характеристика, свойственная не только приводам вентиляторов, но и насосов. Особенность ее заключается в том, что момент сопротивления привода находится в квадратичной зависимости от скорости.

Поэтому даже небольшое возрастание скорости работы привода ведет к существенному возрастанию нагрузки на двигатель. И эта характеристика не соответствует естественной характеристике электродвигателей какого-либо типа.

Транспортная характеристика, свойственная тяговым приводам электрического транспорта. Эта механическая характеристика отличается практически полным отсутствием статического момента на больших скоростях и очень большим моментом сопротивления на скоростях малых.

Характеристика принимает вид гиперболы, расположенной в первом и третьем квадранте. Похожую характеристику имеют двигатели постоянного тока смешанного и последовательного возбуждения – они обычно и применяются в таких приводах.

Позиционная характеристика, свойственная, например, приводу поворота большой радиолокационной антенны. Поскольку направление ветра в каждый момент времени постоянно, то ветер может способствовать или противодействовать повороту антенны. И зависеть это будет от ее текущего положения, то есть «позиции». Характеристика позиционного привода может иметь самую разную форму, которая, к тому же, может меняться с течением времени. Ведь ветер или другая сторонняя сила может всегда сменить направление.

Очевидно, что практически под любую из упомянутых выше механических характеристик привода, очень трудно подобрать двигатель с идеальной механической характеристикой.

Именно поэтому постоянно разрабатываются и совершенствуются системы управления электроприводами, позволяющие формировать для двигателя оптимальную механическую характеристику.

Режимы работы электродвигателей

Содержание

1. Основные режимы работы электродвигателей
2. Дополнительные режимы работы электродвигателей

Режимы работы электродвигателей – это определенный порядок чередования периодов, который характеризуется:

• продолжительностью и величиной нагрузки;
• условиями охлаждения;
• частотой пуска и отключений;
• частотой реверса;
• соотношениями потерь в периоды установившегося движения и пуска.

Так как существует множество режимов, выпуск двигателей для каждого из них нецелесообразен, поэтому серийные двигатели проектируются согласно ГОСТ для работы в восьми номинальных режимах. Номинальные данные содержатся в паспорте электродвигателя. Оптимальное функционирование агрегата гарантируется при его эксплуатации при номинальной нагрузке и в номинальном режиме.

Основные режимы работы электродвигателей

Существуют три основных (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный) и пять дополнительных режимов работы, условно маркированных согласно международной классификации S1-S8. Отечественные электромашиностроительные заводы в обязательном порядке включают номинальные данные на основные режимы в каталоги и паспорт агрегата.

Продолжительный режим (S1) предусматривает длительный и беспрерывный рабочий период, во время которого двигатель нагревается до установившейся температуры. Он может «подразделяться» на два вида:

• Режим с постоянной нагрузкой (без изменения температуры в период работы). В нем функционируют двигатели конвейеров, электроприводы вентиляторов и насосов.
• Режим с изменяющейся нагрузкой (температура поднимается или падает с изменением нагрузки). Он используется при работе металлорежущих, деревообрабатывающих и прокатных станков.

Кратковременный режим работы электродвигателя (S2) характеризуется непродолжительным рабочим периодом (по стандартам 10, 30, 60, 90 минут) без нагрева двигателя до установившейся температуры с последующим его охлаждением во время паузы до температуры окружающей среды. В этом режиме действуют электроприводы запорных устройств (вентилей, шлюзов, заслонок и т.д.). В паспорте двигателя указывается продолжительность рабочего периода (например, S2 – 60 мин.).

Повторно-кратковременный режим работы электродвигателя (S3) – режим, при котором в течение рабочего периода нагрев двигателя не достигает установившейся температуры, а во время паузы не происходит охлаждения до температуры окружающей среды. Он характеризуется непрерывным чередованием периодов работы под нагрузкой и вхолостую. Так функционируют электроприводы подъемных кранов, экскаваторов и лифтов, то есть устройств, действующих циклично.

Дополнительные режимы работы электродвигателей

Дополнительные режимы обозначены маркерами S4-S8. Они введены для более удобного эквивалентирования произвольных режимов и расширения номенклатуры номинальных режимов.

S4 – повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов. Каждый цикл работы включает в себя:

• длительный период пуска, в течение которого пусковые потери оказывают влияние на температуру узлов агрегата;
• период функционирования при постоянной нагрузке без нагрева до устоявшейся температуры;
• паузу, во время которой не предусмотрено охлаждение двигателя до температуры окружающей среды.

S5 – повторно-кратковременный режим с электрическим торможением. В цикл работы входят:

• долгое время пуска;
• время работы при постоянной нагрузке без нагрева до устоявшейся температуры;
• период быстрого электрического торможения;
• период работы вхолостую без охлаждения до температуры окружающей среды.

S6 – перемежающийся режим работы. Цикл работы состоит из:

• периода функционирования с постоянной нагрузкой;
• паузы.

В течение обоих периодов температура двигателя не достигает установившегося значения.

S7 – перемежающийся режим с электрическим торможением и влиянием пусковых процессов. В каждый цикл включены:

• длительный период пуска;
• время действия машины с постоянной нагрузкой;
• быстрое электрическое торможение.

Паузы данным режимом не предусмотрены.

S8 – перемежающийся режим с разными частотами вращения (2 или более). В цикл входят периоды:

• работы с неизменной частотой вращения и постоянной нагрузкой;
• работы при других неизменных нагрузках, причем каждой из них соответствует определенная частота вращения.

Как и предыдущий, этот режим не содержит пауз.

Если вы знаете характеристики работы электродвигателей, вам не составит труда выбрать агрегат, оптимально подходящий для ваших целей. Указанная в каталогах мощность двигателя предусматривает его эксплуатацию в нормальных условиях в режиме S1 (если это не двигатель с повышенным скольжением). Превышение мощности при режиме S2 допустимо не более чем на 50% в течение 10 минут, 25% в течение 30 минут и 10% в течение 90 минут.

Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов — Характеристики и режимы работы электродвигателей

Содержание материала

• Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов
• Газоразрядные лампы
• Установки для электрического освещения
• Облучение растений в теплицах
• Применение осветительных установок на птицефермах
• Установки ультрафиолетового облучения
• Установки инфракрасного нагрева
• Электротехнологические установки
• Установки электронно-ионной технологии
• Ультразвуковая техника
• Установки для магнитной обработки материалов
• Устройства для обработки сред электрическим током
• Электропривод и его основные части
• Характеристики и режимы работы электродвигателей
• Регулирование скорости в электроприводах
• Выбор электродвигателей
• Аппаратура управления электродвигателями
• Рубильники и переключатели
• Путевые выключатели
• Контакторы и электромагнитные пускатели
• Реле управления
• Тиристорные пускатели
• Логические элементы
• Плавкие предохранители
• Автоматические выключатели
• Тепловые реле и температурная зашита
• Автоматическое управление электроприводами
• Принципы управления двигателями постоянного тока
• Схемы управления асинхронными электродвигателями
• Блокировочные связи и сигнализация в схемах управления электроприводами
• Следящий привод, применение магнитных и тиристорных усилителей
• Дистанционное управление электроприводами
• Электропривод ручных инструментов и стригальных машинок
• Управление электроприводами поточных линий
• Электропривод поточных линий приготовления кормов
• Управление поточными линиями кормораздачи
• Управление электроприводами комплекса машин по удалению навоза и помета
• Эффективность и перспективы электрификации тепловых процессов, способы нагрева
• Способы охлаждения и типы холодильных машин
• Электродуговые нагреватели
• Индукционные и диэлектрические нагреватели
• Автоматизация электронагревательных установок
• Выбор и настройка автоматических регуляторов электронагревательных установок
• Электрические водонагреватели и котлы
• Электродные водогрейные и паровые котлы
• Электрооборудование и автоматизация электрокотельных, электрокалориферные установки
• Электрообогреваемые полы
• Средства местного электрообогрева
• Электрические инкубаторы
• Электрический обогрев парников и теплиц
• Установки для электротепловой обработки продуктов и кормов
• Электротерморадиационная и высокочастотная сушка
• Электротепловая обработка пищевых продуктов и кормов
• Электротермические печи
• Электросварочное оборудование
• Высокочастотные установки
• Низкотемпературные установки
• Холодильные производственные установки
• Электрооборудование и автоматизация плодо- и овощехранилищ

Глава 8. ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ