בחירת מנועים למנגנוני פעולה מחזוריים

מפעילים חשמליים עם פעולה מחזורית פועלים במצב תקופתי, שמאפיין אופייני לו הוא התנעה ועצירה תכופה של המנוע. מהלך התיאוריה של ההנעה החשמלית ידוע כי הפסדי האנרגיה בתהליכים חולפים תלויים ישירות במומנט האינרציה של המניע החשמלי J∑, שחלקו העיקרי, אם נוציא מנגנונים אינרציאליים, הוא רגע האינרציה. של המנוע Jdv. לכן, במצב ניתוק רצוי להשתמש במנועים אשר, בהספק ובמהירות הזוויתית הנדרשת, יש אולי את מומנט האינרציה הקטן ביותר Jdv.

בהתאם לתנאי החימום, העומס המותר של המנוע בפעולה לסירוגין גבוה יותר מאשר בפעולה רציפה. כאשר מתחילים עם מוגדל מנוע עומס סטטי חייב גם לפתח מומנט התחלתי מוגבר העולה על הסטטי בערך המומנט הדינמי הנדרש. לכן, פעולה לסירוגין דורשת קיבולת עומס יתר של המנוע גדולה יותר מאשר פעולה לטווח ארוך.הדרישה לכושר עומס גבוה נקבעת גם על ידי הצורך להתגבר על עומסים מכניים קצרי טווח הנובעים מהפרדת עומסים, חפירת קרקע וכו'.

לבסוף, תנאי החימום והקירור של מנועים בפעולה לסירוגין שונים מאלה בפעולה רציפה. הבדל זה בולט במיוחד במנועים עם אוורור עצמי, שכן כמות אוויר הקירור הנכנסת למנוע תלויה במהירות שלו. בזמן ארעיות והפסקות נפגעת פיזור החום של המנוע, מה שמשפיע משמעותית על עומס המנוע המותר.

כל התנאים הללו קובעים את הצורך בשימוש בכוננים חשמליים עם מנגנוני פעולה מחזוריים במנועים מיוחדים שהעומס הנומינלי שלהם הוא תקופתי, המאופיינים במחזור עבודה נומינלי מסוים

כאשר Tp ו-se - זמן העבודה וזמן ההשהיה, בהתאמה.

במצב לסירוגין, כאשר פועלים בעומס מדורג, טמפרטורת המנוע נעה סביב הערך המותר, עולה במהלך הפעולה ויורדת בזמן הפסקה. ברור שככל שסטיות הטמפרטורה מהמקובל גבוהות יותר, כך זמן המחזור ב-PV Tq נתון ארוך יותר = Tp + se וקבוע הזמן של חימום המנוע Tn קטן יותר.

עד למגבלה של טמפרטורת מנוע מקסימלית אפשרית, הגבל את זמן המחזור המותר. עבור מנועים ביתיים עם פעולה לסירוגין, זמן המחזור המותר מוגדר ל-10 דקות. לפיכך, מנועים אלה מיועדים למחזור עבודה שהגרף שלו עבור זמני עבודה סטנדרטיים (מחזור עבודה = 15, 25, 40 ו-60 ו-100%) מוצג באיור. 1.ככל שמחזור העבודה גדל, ההספק הנקוב של המנוע יורד.

התעשייה מייצרת מספר סדרות של מנועי עומס לסירוגין:

- מנופים אסינכרוניים עם רוטור סנאי בסדרת MTKF ועם רוטור פאזה בסדרת MTF;

- סדרות מתכות דומות MTKN ו-MTN;

- DC סדרה D (בגרסה למחפרים מסדרת DE).

מכונות מהסדרה המצוינת מאופיינות בצורת רוטור (ארמטורה) מוארך, המספק הפחתה במומנט האינרציה. על מנת להפחית את ההפסדים המשתחררים בפיתול הסטטור במהלך תהליכים חולפים, המנועים של ה-MTKF וה-MTKN לסדרות יש החלקה נומינלית מוגברת sHOM = 7 ÷ 12%. קיבולת עומס יתר של המנועים מסדרת העגורן והמטלורגית היא 2.3 - 3 במחזור עבודה = 40%, אשר במחזור עבודה = 100% מתאים ל- λ = Mcr / Mnom100 = 4.4-5.5.

V מנועי מנוף מצב AC נלקח כמצב המדורג הראשי עם מחזור עבודה = 40%, ובמנועי DC - מצב זמן קצר עם משך של 60 דקות (יחד עם מחזור עבודה = 40%). ההספקים הנומינליים של המנועים מסדרת המנוף והמטלורגית ב-PVNOM = 40% הם בטווח: 1.4-22 קילוואט לסדרות MTF ו-MTKF; 3-37 קילוואט ו-3-160 קילוואט עבור סדרות MTKN ו-MTN בהתאמה; 2.4-106 קילוואט עבור סדרת D. מנועים מפוצצים מסדרת D עשויים להספק נקוב בין 2.5 ל-185 קילוואט עם מחזור עבודה = 100%.

למנועי כלוב סנאי יכולים להיות עיצוב מרובה מהירויות עם שניים או שלושה פיתולי סטטור נפרדים: סדרת MTKN עם מספר הקטבים 6/12, 6/16 ו-6/20 והספק נקוב מ-2.2 עד 22 קילוואט ב-PVNOM = 40% ; סדרת MTKF עם מספר קטבים 4/12, 4/24 ו-4/8/24 והספק מדורג מ-4 עד 45 קילוואט ב-PVN0M = 25%.מתוכנן ייצור של סדרת 4MT חדשה של מנועים אסינכרוניים ומנועים מתכתיים בטווח הספקים של 2.2 - 200 (220) קילוואט עם מחזור עבודה של 40%.

השימוש בכונן דו-מנועי מכפיל את טווח היישום של סוגי המכונות החשמליות המפורטות. עם הספקים נדרשים גדולים, נעשה שימוש במנועים אסינכרוניים מסדרת A, AO, AK, DAF וכו', כמו גם במנועי DC מאותה סדרת P בשינויים מיוחדים, למשל, בגרסה למחפרים של PE, MPE, למעליות MP L וכו'.

בחירת מנועים לסדרות מנוף ומטלורגיות מתבצעת בצורה הפשוטה ביותר במקרים שבהם לוח הזמנים בפועל שלו עולה בקנה אחד עם אחד מהנומינליים המוצגים באיור. 1. קטלוגים וספרי עיון מציגים את דירוגי המנוע ב-PV-15, 25, 40, 60 ו-100%. לכן, כאשר הכונן פועל עם עומס סטטי קבוע Pst במחזור מדורג, לא קשה לבחור מנוע עם ההספק הקרוב ביותר מהקטלוג מהמצב PNOM > Rst.

עם זאת, מחזורים אמיתיים הם בדרך כלל מורכבים יותר, עומס המנוע בחלקים שונים של המחזור מתברר כשונה, וזמן ההחלפה שונה מזה הנומינלי. בתנאים כאלה, בחירת המנוע מתבצעת על פי לוח זמנים שווה ערך, מיושר עם אחד מהנומינליים באיור. 1. לשם כך, עומס החימום הקבוע הקבוע נקבע תחילה ב-PST תקף, אשר מחושב מחדש לאחר מכן למשך ההפעלה הסטנדרטי של PST0M. ניתן לבצע את החישוב מחדש באמצעות היחסים:

היחסים משוערים מכיוון שהם אינם לוקחים בחשבון שני גורמים חשובים המשתנים עם שינוי במחזור העבודה ומשפיעים באופן משמעותי על חימום המנוע.

אורז. 1.מחזור העבודה המדורג של המנוע לעבודה לסירוגין.

הגורם הראשון הוא כמות החום המשתחררת במנוע עקב הפסדים קבועים... כמות חום זו גדלה ככל שה-PV עולה ויורדת ככל שה-PV יורד. בהתאם לכך, כאשר הולכים למכשיר פוטו-וולטאי גדול, החימום עולה ולהיפך.

הגורם השני הוא תנאי האוורור של המנועים. עם אוורור עצמי, תנאי הקירור בתקופות עבודה טובים פי כמה מאשר בתקופות של מנוחה. לכן, עם עלייה ב-PV, תנאי הקירור משתפרים, עם ירידה הם מתדרדרים.

בהשוואה להשפעה של שני גורמים אלה, ניתן להסיק שהיא הפוכה ובמידה מסוימת מתוגמלת הדדית. לכן, עבור סדרות מודרניות, היחסים המשוערים נותנים תוצאה נכונה למדי אם הם משמשים רק לחישוב מחדש למחזור העבודה הנומינלי הקרוב ביותר לתחנת הכוח ההידרואלקטרית.

ידוע מתורת ההנעה החשמלית כי שיטות ההפסדים הממוצעים והערכים המקבילים המשמשים בבחירת מנוע הן בעלות אופי אימות, שכן הן דורשות ידע במספר פרמטרים של מנוע שנבחר בעבר. בעת ביצוע בחירה ראשונית, על מנת למנוע שגיאות מרובות, יש צורך לקחת בחשבון את המאפיינים של מנגנון מסוים.

עבור מנגנונים תעשייתיים כלליים של פעולה מחזורית, אתה יכול לציין את שלושת המקרים האופייניים ביותר של בחירה מראש של מנוע:

1. מחזור העבודה של המנגנון מוגדר, ולעומסים דינמיים יש השפעה זניחה על חימום המנוע.

2. מחזור המנגנון מוגדר, וידוע שעומסים דינמיים משפיעים באופן משמעותי על חימום המנוע.

3. מחזור המנגנון אינו נקבע לפי המשימה.

המקרה הראשון אופייני ביותר למנגנונים בעלי מסות אינרציאליות נמוכות - כננות הרמה ומשיכה לשימוש חד פעמי. ניתן להעריך את ההשפעה של עומסים דינמיים על חימום המנוע על ידי השוואת משך ההתנעה tp עם משך הפעולה במצב יציב.

אם tп << tyct, ניתן לבחור את המנוע בהתאם לתרשים עומס הכונן. לפי דיאגרמת עומס זה, מומנט העומס הממוצע נקבע על ידי הנוסחאות שניתנו קודם לכן, הוא מחושב מחדש למחזור העבודה המדורג הקרוב ביותר, ואז הספק המנוע הנדרש נקבע במהירות פעולה נתונה ωρ:

במקרה זה, תיאור משוער של השפעת עומסים דינמיים מתבצע על ידי הצגת מקדם בטיחות kz = 1.1 ÷ 1.5 בנוסחה. ככל שהיחס tp / tyct גדל, מקדם הבטיחות צריך לעלות בקירוב, בהנחה שב-tp / tyct0.2 - 0.3 הוא יותר.

יש לבדוק את המנוע שנבחר מראש לחימום באחת מהשיטות לפי תורת ההנעה החשמלית, כמו גם קיבולת עומס יתר מהמצב:

כאשר Mdop הוא רגע עומס יתר המותר לטווח קצר.

עבור מנועי DC, המומנט מוגבל על ידי תנאי ההעברה הנוכחיים על הקולט:

כאשר λ הוא קיבולת עומס יתר של המנוע לפי נתוני הקטלוג.

עבור מנועים אסינכרוניים, בעת קביעת Mdop, יש צורך לקחת בחשבון את האפשרות של הפחתת מתח הרשת ב-10%. מאז הרגע הקריטי Mcr הוא פרופורציונלי לריבוע הלחץ, אז

בנוסף, מנועי אינדוקציה של כלוב סנאי צריכים להיבדק באותו אופן על ידי מומנט התנעה.

המקרה השני מאפיין מנגנונים בעלי מסות אינרציאליות גדולות - מנגנוני תנועה וסיבוב כבדים ומהירים, אך ניתן לממש אותו גם במקרים אחרים בתדירות התנעה גבוהה.

כאן, ניתן להעריך את ההשפעה של עומסים דינמיים על ידי השוואת הזמן החולף והפעולה במצב יציב. אם הם ניתנים להשוואה או tp> טקט, לא ניתן להזניח את העומסים הדינמיים גם כאשר המנוע נבחר מראש.

במקרה זה, יש צורך לבנות לבחירה המוקדמת דיאגרמת עומס משוערת של המנוע, לאחר שקבע, באנלוגיה להגדרות הנוכחיות, את רגע האינרציה שלו. אם Jdw << Jm, לשגיאה בערך של Jdw לא תהיה השפעה משמעותית על נכונות הבחירה, ויתרה מכך, חישוב האימות הבא נותן את ההבהרות הנדרשות בכל מקרה ומקרה.

לבסוף, המקרה השלישי מאפיין מנגנונים בעלי מטרה אוניברסלית, שקשה לבנות עבורם מחזור עבודה ספציפי. דוגמה לכך היא המנגנונים של מנוף עילי רגיל בעל כושר עומס נמוך, שניתן להשתמש בו באזורי ייצור שונים.

הבסיס לבחירת מנוע במקרים כאלה יכול להיות מחזור התיישבות, שבו בקטע העבודה הראשון tp1 המנוע עובד עם עומס מרבי MCT1, וב-tp2 השני עם עומס מינימלי MCT2. אם ידוע כי השפעת עומסים דינמיים על חימום המנוע של מנגנון זה קטן, ניתן לקבוע את מומנט העומס rms (שווה ערך בחימום), בהנחה ש-tp1 = tp2

כוח המנוע הנדרש במהירות פעולה נתונה נקבע על פי היחס

בחירת המנוע לפי הקטלוג נעשית על ידי התנאי Ptr < Pnom במשך הזמן המחושב של הכללת PVnom שנקבע עבור המנגנון.

עבור מנגנוני מנוף, הכללים קובעים את אופני הפעולה הבאים, הנקבעים על פי מכלול תנאי הפעולה שלהם:

• אור — L (PVNOM == 15 ÷ 25%, מספר ההתחלות לשעה h <60 1/h),

• בינוני - C (PVNOM = 25 - 40%, h <120 1/h),

• כבד - T (PVNOM = 40%, h < 240 1/h)

• כבד מאוד - HT (DFR = 60%, h < 600 1 / h).

• כבד במיוחד - OT (מחזור עבודה = 100%, h> 600 1 / h).

הזמינות של נתונים אלו, המבוססים על חומרים סטטיסטיים, מאפשרת, במידת הצורך, לציין את המחזור המותנה של המנגנון, המקובל לעיל כמחושב. למעשה, זמן העבודה קבוע

מה שמאפשר בחירה מראש של המנוע באותם דרכים כמו בשני המקרים הראשונים שנדונו לעיל. זה חשוב במיוחד כאשר ניתן להניח שההשפעה של עומסים דינמיים על חימום המנוע היא משמעותית.