בחירת הנעה חשמלית למסועים
למרות המגוון העיצובי המשמעותי של מסועים, בבחירת הנעה חשמלית ניתן לשלב אותם לקבוצה אחת אופיינית. ראשית כל, יש לציין כי בשל תנאים טכנולוגיים, מנגנונים אלו לרוב אינם מצריכים בקרת מהירות.
רק מסועים בודדים משתמשים בבקרת מהירות רדודה בטווח של 2:1 כדי לשנות את מהירות הפעולה. מנועי מסועים פועלים בתנאי סביבה שונים, במקרים רבים בחדרים מאובקים ולחים עם טמפרטורות גבוהות או נמוכות, בחוץ, בבתי מלאכה עם סביבה אגרסיבית וכו'.
מאפיין אופייני של מסועים הוא רגע ההתנגדות הסטטי הגדול במנוחה, אשר, ככלל, עולה על הנומינלי מסיבות שונות, כולל התמצקות חומר הסיכה בחלקי שפשוף. לפיכך, דרישות לאמינות גבוהה, קלות תחזוקה, כמו גם מתן מומנט התחלתי מוגבר מוטלות על ההנעה החשמלית של מסועים.
במקרים מסוימים עולות דרישות נוספות כדי להבטיח התחלה חלקה, למנוע החלקת רצועה, בקרת מהירות קטנה וסיבוב מתואם של מספר כוננים חשמליים. כל הדרישות הללו מתקיימות כראוי על ידי מנועי אינדוקציה של כלוב סנאי או רוטור פאזה.
בחירת הכוח של מנוע הנעת המסוע נעשית בשיטת התכנסות הדרגתית יחד עם חישוב ובחירה של כל הציוד המכני. השלב הראשון של החישוב מורכב בקביעה משוערת של מאמץ המתיחה והמתח, לפיהם מתבצעת הבחירה המקדימה של כוח המנוע ובחירת הציוד המכני. בשלב השני של החישוב נבנה גרף מעודכן של תלות המתח תוך התחשבות בהפסדים לאורכו של המסוע. לאחר ציור הגרף, נבחרים המקומות להרכבת הכונן החשמלי, המנוע והציוד המכני נבדקים מול הכוח והמתח המתקבלים.
ידועות מספר רב של נוסחאות לקביעת מאמץ המתיחה והמתח של המסוע בקירוב, המוצעות על בסיס ניסיון בתכנון ותפעול מסועים. אחד מהם נראה כך:
כאשר T הוא מתח המסוע, N; F הוא המאמץ שעל המנוע החשמלי להתגבר עליו, N; T0 - דרגה, נ; Fп הוא המאמץ עקב הרמת המטען, N; ΔF הוא הכוח הכולל הנגרם על ידי כוחות חיכוך על קטעים של מסילת המסוע, N.
לפי המאמץ והמתח באלמנט המתיחה של המסוע, מתבצעת בחירה ראשונית של הציוד המנוע והמכני.נוסחאות לחישוב הפסדים בתופים, גלגלי שיניים, בלוקים ורכיבי ציוד אחרים ניתן למצוא בספרות מיוחדת על החלק המכני של מסועים.
כדי לבנות דיאגרמת כוח המתיחה, משורטט נתיב מסוע עם כל העליות והמורדות, עיקולים, תחנות הנעה ומתיחה, בלוקים מובילים ותופים. לאחר מכן, אם נמשיך מהקטע הפחות טעון של המסוע, ההפסדים בכל אלמנט נלקחים בחשבון ומתקבל המתח של אלמנט המתיחה לכל האורך. באיור. 1 מציג דיאגרמות של כוחות המתיחה של מסועי רצועות ושרשרת עם הנעה חשמלית של מנוע יחיד.
אורז. 1. תרשים כוחות המתיחה במסועי רצועה (א) ושרשרת (ב): א - תחנת הנעה; ב - תחנת מתח.
הכוח של מנוע ההנעה של המסוע נקבע על ידי הנוסחה
כאן P - כוח מנוע, קילוואט; FH - כוח על הקטע הקרוב של אלמנט המתיחה, N; v היא מהירות התנועה של אלמנט המתיחה, m/s; η - יעילות מנגנון ההנעה.
בתכנון מסועי רצועות, לאחר שרטוט דיאגרמת כוח המתיחה, נקבע מיקום תחנת ההנעה על מסילת המסוע. הנעה חשמלית של מסועים ארוכים, למשל מערכות שינוע זרימה גדולות, אינה מעשית לעשות עם מנוע בודד, שכן במקרה זה מושקע מאמץ ניכר בציוד המכני הנמצא בסמוך לתחנת ההנעה.
עומס יתר של הקטעים שצוינו של המסוע מוביל לעובדה שממדי החלק המכני ובמיוחד של אלמנט המתיחה גדלים בחדות.כדי למנוע התרחשות של כוחות משיכה גדולים, המסועים מונעים על ידי מספר תחנות הנעה. במקרה זה, נוצר כוח באלמנט המתיחה של תחנת ההנעה שהוא פרופורציונלי להתנגדות הסטטית של מקטע אחד בלבד, ואלמנט המתיחה אינו מעביר כוחות להנעת המסוע כולו.
אם יש מספר תחנות הנעה על מסוע הרצועה, מיקום התקנתן נבחר על פי דיאגרמת כוח המתיחה, כך שכוח המתיחה של המנועים של מספר תחנות שווה בערך לכוח של הנעה חשמלית חד-מנוע ( איור 2).
אורז. 2. תכנית כוחות המשיכה של מסוע רצועה: א - עם הנעה חשמלית חד מנוע; b - עם הנעה חשמלית רב-מנועית.
עם זאת, יש לקחת בחשבון כי לבחירה הסופית של כוח המנוע של תחנת ההנעה, יש צורך לבנות תרשים מעודכן של כוחות המתיחה עבור כל ענף. חידוד זה נובע מכך שסכום המאמצים של כל המקטעים עשוי שלא להיות שווה לכוח עם הנעה חד-מנועית, הנקבע על ידי הפחתה בקטע של אלמנט המתיחה והפחתה מקבילה בהפסדי החיכוך עם הנעה רב-מנועית.
שימו לב כי עבור מסועי רצועות גדולים, בהם הספק המנוע מגיע לעשרות ומאות קילוואט, אורך המסלול בין תחנות ההנעה הוא לרוב כ-100-200 מ'. יש לציין שהשילוב המבני של תחנות ההנעה במסוע הוא הקשורים לקשיים מסוימים, במיוחד עבור מסועי חגורה ... לכן, המקומות הנוחים ביותר להתקנתם הם נקודות הסיום של המסלול.בחלק מהמפעלים, אורכם של מסועים שאינם חתוכים מגיע ל-1000-1500 מ'.
התקנה של מספר תחנות הנעה על מסוע רצועה מובילה, ככלל, לעלייה בביצועים של כונן חשמלי רב-מנועי בהשוואה ליחידה. זה נקבע על ידי העובדה, למשל, בעת הפעלת מסוע, מנוע יכול לפעול במהירות סרק.
ככל שהעומס גדל, המנוע השני מופעל, ולאחר מכן את הבאים. אם העומס מופחת, ניתן לכבות חלקית את המנועים. מתגים אלו מביאים להפחתת זמן הפעולה של המנועים בעומס נמוך ולעלייה בביצועיהם. במקרה של חסימה של מסועים על ידי חומרים מובלים, הגדלת מומנט סטטי עקב התמצקות חומר סיכה וכו', ניתן להפעיל את כל המנועים יחד ליצירת מומנט התנעה מוגבר.
חשיבות רבה בבחירת מערכת לבקרת ההנעה החשמלית של מסועי רצועות היא החישוב הנכון של העיוותים האלסטיים של אלמנט המתיחה והתאוצות שעלולות להתרחש במהלך תהליכים חולפים. הבה נפנה לתאנה. 3, המציג את הגרפים של שינוי המהירות בתחילת המנוע של ה-1 הקרוב ותפוגה של 2 ענפים של הרצועה. המסוע מונע על ידי מנוע אינדוקציה של כלוב סנאי, ההנחה היא שהמומנט הסטטי של פיר המנוע קבוע.
אופי השינוי במהירות בענפים 1 ו-2 של המסוע יהיה תלוי במידה רבה באורך הרצועה. עבור אורך קטן של המסועים, כעשרות מטרים בודדים, גרפי השינויים במהירות של ענפים 1 ו-2 לאורך זמן יהיו קרובים זה לזה (איור 3, א). מטבע הדברים, במקרה זה ענף 2 יתחיל לנוע בפיגור מסוים ביחס לענף 1 עקב דפורמציה אלסטית של הרצועה, אך מהירויות הענפים מתאזנות די מהר, אם כי בתנודות מסוימות.
המצב מעט שונה כשמפעילים מסועים עם חגורות ארוכות, כמאות מטרים. במקרה זה, ההתחלה ממיקום הסניף היוצא 2 של המסוע יכולה להתחיל לאחר שמנוע ההנעה מגיע למהירות קבועה (איור 3, ב). במסועי רצועות ארוכות ניתן להבחין בעיכוב בתחילת תנועת קטעי הרצועה במרחק של 70-100 מ' מהענף הנכנס במהירות מנוע קבועה. במקרה זה נוצר מתח אלסטי נוסף בחגורה וכוח המתיחה מופעל על החלקים הבאים של החגורה בבעיטה.
ככל שכל חלקי המסוע מגיעים למהירות קבועה, המתח האלסטי של החגורה יורד. החזרת האנרגיה האצורה יכולה להוביל לעלייה במהירות החגורה בהשוואה לזו הנייחת ולתנודות שלה (איור 3, ב). אופי חולף כזה של אלמנט המתיחה אינו רצוי ביותר, מכיוון שהוא מוביל לבלאי מוגבר של החגורה, ובמקרים מסוימים לקריעה.
נסיבות אלו מובילות לכך שבשל אופי ההתנעה ותהליכים חולפים אחרים בהנעה החשמלית של מסועי רצועות, נקבעות דרישות מחמירות להגבלת האצת המערכת. שביעות הרצון שלהם מובילה לסיבוך מסוים של הכונן החשמלי: מופיעים לוחות בקרה מרובים של מנועים אסינכרוניים עם רוטור פאזה, עומס נוסף, התקני התנעה וכו'.
אורז. 3. דיאגרמות מהירות של חלקים שונים של מסוע הרצועה בעת ההפעלה.
הדרך הפשוטה ביותר להגביל את האצה בהנעה החשמלית של מסועי רצועות בעת ההפעלה היא בקרת ריאוסטט (איור 4, א). המעבר ממאפיין התחלה אחד לאחר מבטיח האצה חלקה של המערכת. פתרון דומה לבעיה משמש לעתים קרובות על מסועי רצועות, אך מוביל לגידול משמעותי בגודל של לוחות הבקרה וריאוסטטים התחלתיים.
במקרים מסוימים, כדאי יותר להגביל את האצה של מערכת ההנעה החשמלית על ידי בלימה נוספת של ציר המנוע במהלך ההפעלה, שכן יצירת מומנט בלימה נוסף MT מפחיתה את המומנט הדינמי (איור 4, ב). כפי שניתן לראות מהגרפים, האצה של המערכת מופחתת באופן מלאכותי עקב האטה, כתוצאה מכך מצטמצמות תנודות המהירות בענפי הכניסה והיציאה של המסוע. בסיום ההתנעה יש לנתק את מקור מומנט הבלימה הנוסף מציר המנוע.
אורז. 4. לשיטות התנעת מסועי רצועות.
נקדים לציין כי ניתן להשיג את הגבלת התאוצות במערכת ההנעה החשמלית על ידי שימוש בשתי השיטות בו-זמנית, למשל, הריאוסטט מתחיל בחיבור מקור של מומנט בלימה נוסף. שיטה זו משמשת על מסועים ארוכים חד מקטעים שבהם עלות הרצועה קובעת את רוב עלות ההון של ההתקנה כולה.
ההתחלה החלקה של המערכת עם יצירת עומס מלאכותי על הפיר מתבצעת למעשה באמצעות בלמי נעליים קונבנציונליים עם בקרה חשמלית או הידראולית, חיבור מצמדי אינדוקציה או חיכוך לציר המנוע, באמצעות מכונות בלימה נוספות וכו'. מעגל הסטטור.
כמו כן, נציין כי ניתן להשיג את בעיית הגבלת התאוצות ברצועת המסוע בדרכים אחרות, למשל, באמצעות מערכת הנעה סיבובית של סטאטור דו-מנועי, מערכת מנוע רב-מהירות של כלוב סנאי, הנעה חשמלית אסינכרונית עם בקרת תיריסטור. במעגל רוטור המנוע ואחרים.
יש לציין כי מנוע ההנעה עבור מסועי שרשרת צריך להיות ממוקם, ככלל, אחרי הקטע עם העומס הגדול ביותר, כלומר. קטע המסלול עם כמות גדולה של עומסים ועליות וסיבובים תלולים.
בדרך כלל, בהתבסס על המלצה זו, המנוע ממוקם בנקודת ההרמה הגבוהה ביותר. בעת התקנת הכונן, קחו בחשבון שחלקי המסלול עם מספר רב של עיקולים צריכים להיות בעלי מתח קטן ככל האפשר: זה מוביל להפחתת הפסדים בחלק המעוגל של המסלול.
קביעת כוחו של מנוע ההנעה של מסוע השרשרת מתבצעת גם על בסיס שרטוט תרשים כוח המתיחה לאורך כל המסלול (ראה איור 1, ב).
לדעת בהתאם לתרשים את המתח והכוח על הקטע הקרוב של אלמנט המתיחה, כמו גם את מהירות התנועה, ניתן לחשב את כוחו של הכונן החשמלי על ידי הנוסחה.
מסועי שרשרת, למרות אורכם הניכר של המסלולים, בשל המהירויות הנמוכות יחסית, למשל במפעלי בניית מכונות, עובדים לרוב עם מנוע הנעה אחד עם הספק נמוך יחסית (כמה קילוואטים). עם זאת, באותם מפעלים יש מתקני מסועים חזקים יותר עם יחידות מתיחה של שרשרת שבהם נעשה שימוש במספר מנועי הנעה. למערכת הנעה חשמלית זו יש מספר מאפיינים בולטים.
בהנעת מסוע שרשרת מרובה מנועים, הרוטורים של המנועים בשיווי משקל יהיו בעלי אותה מהירות מכיוון שהם מחוברים מכנית דרך אלמנט המתיחה. במצבים חולפים, מהירויות הרוטור עשויות להיות שונות מעט בגלל העיוותים האלסטיים של אלמנט המתיחה.
עקב נוכחות של חיבור מכני בין הרוטורים של המכונות של מסוע רב-מנועי, נוצרים מתחים נוספים באלמנט המתיחה, עקב עומסים שונים על הענפים. ניתן להבהיר את אופי הלחצים הללו על ידי התחשבות בתרשים הצינור המוצג באיור. 5. עם אותו עומס על מפצלי המסוע, כל ארבעת המנועים, אם המאפיינים שלהם זהים, יהיו בעלי אותה מהירות ועומס.
אורז. 5. סכימה של מסוע רב-מנועי.
עלייה בעומס על ענף I תוביל לכך שקודם כל מהירות המנוע D1 תרד, ומהירות המנועים D2, D3 ו-D4 תישאר קבועה. לפיכך, מנוע D2 יסתובב במהירות גדולה מזו של מנוע D1 ויצור מתח נוסף בענפים II ולאחר מכן I.
המתח על ענף II יגרום לפריקה מסוימת של מנוע D1 ולהגביר את מהירותו. אותה תמונה תתרחש בענף II שכן מנוע D3 ייקח חלק מהעומס מסניף II של המסוע. בהדרגה, המהירויות והעומסים של המנועים משתווים, אך נוצר לחץ נוסף באלמנט המתיחה.
בעת בחירת כונן שרשרת רב-מנועי, דיאגרמת כוח המתיחה משורטטת באותו אופן כמו עבור מנוע בודד. הכונן החשמלי חייב לספק את כוח המתיחה המרבי הדרוש כדי להתגבר על ההתנגדות לתנועת המסוע. באיור. 1, ב מציג תרשים של כוחות המתיחה באלמנט המתיחה של המסוע, לפיו ניתן לשרטט את מקום ההתקנה של תחנות ההנעה.
אם, למשל, נקבע את התנאי שמספר תחנות ההנעה הוא שלוש וכל המנועים חייבים לספק את אותו כוח משיכה, אזי יש להתקין את המנועים במיקום המאופיין בנקודה 0 ובמרחק 0 -1 ו-0- 2 ממנו, בהתאמה (איור 6, א). במהלך פעולת המסוע, במקרה של התאמה מלאה של המאפיינים המכניים של המנועים, כל אחד מהם יוצר בערך אותו כוח מתיחה (Fn - T0) / 3 .
אורז. 6. גרפים של חלוקת העומס באלמנט המתיחה של מסוע השרשרת.
השימוש בהנעים מרובי מנועים על מסועי שרשרת מפחית באופן משמעותי את העומס על אלמנט המתיחה, וכתוצאה מכך ניתן לבחור בקלות רבה יותר את הציוד המכני. המספר האופטימלי של תחנות ההנעה על המסוע נבחר באמצעות השוואה טכנית וכלכלית של האפשרויות, הלוקחת בחשבון הן את עלות ההנעה החשמלית והן את הציוד המכני.
במקרה שמאפייני המנועים מעט שונים, כל מכונה יכולה ליצור מאמץ משיכה השונה מהמחושב. באיור. 6a מציג את המאפיינים המכניים של שלושה מנועים בעלי אותו הספק, עם אותם פרמטרים, ובאיור. 6, ב - מאפיינים של מנועים עם פרמטרים שונים. הכוחות שייצרו המנועים נמצאים על ידי בניית מאפיין משותף 4.
מכיוון שהרוטורים של כל מנועי המסוע מחוברים היטב לאלמנט המתיחה, המהירות שלהם מתאימה למהירות השרשרת, והכוח הכולל שווה ל- (Fa - T0). ניתן להשיג בקלות את הדחף של כל מנוע על ידי ציור קו אופקי המתאים למהירות המדורגת ולמאפייני החצייה 1, 2, 3 ו-4.
באיור. 6, a ו-b, בנוסף למאפיינים המכניים של המנועים, מוצגות דיאגרמות כוח המתיחה. באלמנט המתיחה, בעל מאפיינים שונים של המנועים, ניתן ליצור מתח נוסף עקב השוני בכוחות המתיחה שמפתחים מנועי המסוע.
בעת בחירת המנועים של תחנות הנעת המסוע, יש לבדוק את המאפיינים שלהם, ובמידת האפשר, יש להגיע להתאמה מלאה.בהתבסס על תנאים אלה, רצוי להשתמש במנועים אסינכרוניים עם רוטור פצע, כאשר ניתן להשיג את התאמת המאפיינים על ידי הכנסת התנגדויות נוספות במעגל הרוטור.
באיור. 7 מציג את המאפיינים המכניים של כונן המסוע החשמלי דו-מנועי. מאפיינים 1 ו-2 הם טבעיים, בהתאמה מאפיינים 1 'ו-2' מתקבלים עם התנגדות נוספת המוכנסת למעגל הרוטור של המנוע. המומנט הכולל וכוח המתיחה שפותחו על ידי המנועים יהיו זהים עבור מאפיינים קשים 1, 2 ו-1', 2' רכים. עם זאת, העומס בין המנועים מחולק בצורה חיובית יותר עם מאפיינים רכים.
אורז. 7. חלוקת עומסים בין מנועי המסוע עם קשיחות שונה של מאפיינים.
בעת תכנון ציוד מכני, יש לקחת בחשבון שמהירות המסוע יורדת עם ריכוך מאפייני המנועים, וכדי לשמור על מהירות נומינלית קבועה של המסוע, יש צורך לשנות את יחס ההילוכים של את תיבות ההילוכים. בפועל, רצוי להכניס התנגדות נוספת במעגל הרוטור של מנועי מסוע עם לא יותר מ-30% מההתנגדות הנומינלית של הרוטור. במקרה זה, הספק המנוע צריך לעלות בערך פי 1 / (1 - שניות). כאשר מותקנים מנועים אסינכרוניים של כלוב סנאי על המסוע, יש לבחור אותם עם החלקה מוגברת.