Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Эффективный режим работы двигателя

1.5 Режимы работы двигателя

Режимом малого газа называется режим, при котором двигатель устойчиво и надежно работает на минимальной частоте вращения без тенденции падения частоты вращения и без срыва пламени в камере сгорания. Режим малого газа не является рабочим режимом. Он используется для прогрева двигателя после его запуска и при полете вертолета в режиме авторотации без выключения двигателей. Максимально допустимый заброс температуры газа перед турбиной компрессора при выходе двигателя на режим малого газа не должен превышать 600°С(по прибору). Ограничение температуры газа определяется необходимостью постепенного нагрева деталей двигателя для уменьшения температурных напряжений. Ограничение времени работы определяется тем, что двигатель работает на малой частоте вращения неэкономично, кроме того, детали турбокомпрессора подвергаются повышенным вибрационным нагрузкам и недостаточно эффективно работает система охлаждения.

Крейсерским режимом называется режим, при котором гарантируется соответствующая мощность при непрерывной работе двигателя в течение всего установленного ресурса. Этот режим применяют для горизонтального полета на продолжительность, т.е. ему соответствует минимальный часовой расход топлива.

Номинальным режимом называется основной расчетный режим работы двигателя. Время работы на этом режиме по условиям прочности деталей двигателя ограничено. Номинальный режим работы двигателя применяется в основном для набора высоты. Кроме того, при работе двигателя на номинальном режиме по сравнению с крейсерским уменьшается удельный расход топлива. Поэтому номинальный режим можно использовать для получения минимального километрового расхода топлива при полете вертолета на дальность.

Максимальным режимом называется режим, при котором двигатель развивает максимальную мощность при непрерывной работе в течение ограниченного времени по условиям прочности деталей.

Каждому режиму работы двигателя соответствует определенное сочетание параметров силовой установки вертолета.

1.6 Контроль работоспособности двигателя

Безопасность полета вертолета в значительной мере зависит от своевременного обнаружения экипажем неисправностей, которые могут привести к отказам двигателей и оборудования вертолета. Существует несколько способов контроля исправности двигателей в полете: по показаниям приборов, по звуку, по вибрации, по приемистости и по цвету выходящих газов. Так, например, возникновение помпажа компрессора определяется по росту температуры газа перед турбиной, резкому изменению и падению частоты вращения турбокомпрессора. При длительном, слабо выраженном помпаже обгорают турбинные лопатки, что приводит к разбалансировке ротора и появлению вибрации и тряски. Кроме того, разрушение газовоздушного тракта приводит к выбрасыванию из выходного устройства черного дыма с длинными языками пламени и искрением, хорошо видимым, особенно ночью.

Основным видом контроля работы двигателей на вертолете Ми-8 является инструментальный контроль по приборам. Так, по указателю оборотов турбокомпрессора судят о развиваемой мощности, о протекании теплового процесса в двигателе, об исправности подшипников и проточной части двигателя. Для удобства контроля частоты вращения турбокомпрессоров применяются двухстрелочные указатели, где одна показывает частоту вращения турбокомпрессора левого двигателя, а другая – правого. Разность этих показании на установившихся режимах от крейсерского и выше обычно не должно превышать 2,5%. При правильной регулировке системы «ШАГ-ГАЗ» и системы синхронизации мощности двигателей эта разность в основном определяется ошибкой системы измерения частоты вращения турбокомпрессора которого больше, а двигатель, имеющий меньшую частоту вращения, практически не загружен. Такая работа силовой установки оказывает неблагоприятное влияние на работу нагруженного двигателя и вертолетного редуктора. Разнорежимность работы двигателей при применеии системы синхронизации мощности по давлению за компрессорами может возникнуть из-за нарушения нормальной работы этой системы (например, скопление конденсатов в соединительных шлангах синхронизаторов, частичная разгерметизация воздухопроводов и т.п.), а так же из-за частичного отказа (уменьшения мощности) одного из двигателей.

Тепловые режимы двигателей оценивают по указателю температуры газа перед турбиной и температуры масла.

Температура газа определяет процесс сгорания топлива и со­стояние деталей газовоздушного тракта Каждому режиму работы двигателя строго соответствует установленная для летной эксплуа­тации температура газа. Нормальная температура газа указывает, что тепловой режим двигателя соответствует расчетному. Повыше­ние температуры газа обычно является признаком обрыва турбин­ных или компрессорных лопаток, помнажа компрессора, разрушения подшипников роторов, обледенения входной части двигателя. При­знаком неисправности топливных форсунок и самовыключения дви­гателя является уменьшение температуры газа Особенно опасным является заброс температуры газа выше допустимой при запуске дви­гателя и при работе на максимальном режиме, так как это сопровож­дается перегревом деталей камеры сгорания, гурбин и може: привести к их разрушению. При равномерной загрузке обоих двигателей вертолета разность показаний приборов измерения температуры га­за определяется ошибкой измерительной системы и несовершенством работы системы синхронизации мощности; обычно она постоянна. При правил!.пой регулировке сопротивления цепи термопар и сис­темы синхронизации мощности двигателей разность показаний приборов измерения температуры газа не превышает 20 «С. Увели­чение leMiiepaтури газа перед iyp6nnoii одного из двигателей при сохранении постоянной частоты вращения может свидетельствовать о неисправности проточной части этого двигателя и увеличении по­дачи юплива в него системой синхронизации для сохранения мощ­ности, одинаковой с другим двигателем.

Температура масла определяет исправность системы смазки п тепловое состояние основных деталей и узлов двигателя. Поэтому, несмотря на хорошую вязкостно температурную характеристику применяемого синтетического масла, его температура не должна превышать заданное значение. 11овышение температуры масла выше этого значения свидетельствует о недостаточном количестве масла в системе или о разрушении трущихся деталей двигателя. Рез­кое повышение температуры масла может являться также резуль­татом прорыва газа из газового тракта в масляные полости двига­теля.

Приборы, установленные в кабине вертолета, контролируют также давление масла в маслосистеме и давление топлива перед форрсунками. Падение давления масла свидетельствует о недостаточном его количестве в системе смазки, засорении маслофильт­ров, внешних утечках масла в газовоздушный тракт и об образова­нии воздушной пробки на входе в нагнетающий маслонасос. Работа двигателя с давлением масла ниже допустимого может привести к разрушению подшипников роторов.

Давление топлива перед форсунками отражает исправность топ­ливной системы двигателя. Рост давления топлива выше допустимо­го с одновременным «зависанием» температуры газа перед турбиной обычно означает засорение топливных форсунок. Это явление чрез­вычайно опасное, так как форсунки засоряются неравномерно, что вызывает значительную неравномерность по окружности тем­пературы газа перед турбиной. Турбинные лопатки с большой час­тотой попадают в зоны с различной температурой и могут разрушается. Работу отдельных агрегатов, систем, а следовательно, и са­мого двигателя контролируют также по загоранию на приборной доске сигнализирующих лампочек и световых табло. Исправность работы двигателей определяют также по звуку, т. е. по изменению тона шума, создаваемого двигателем. В вертолет­ной силовой установке несущий винт, газовая турбина, компрессор и струя выхлопных газов являются источниками шума, характер­ного для каждого из них. Звуки в виде стука, скрежета, скрипа являются посторонними и не допускаются. В практике эксплуатации двигателей встречаются и такие неис­правности, которые можно определить только по вибрации. Так, при частичном обрыве компрессорной или турбинной лопатки нару­шается балансировка ротора, что вызывает сильную вибрацию кон­струкции. В отдельных случаях неисправность двигателя и его сис­тем экипаж может определить по запаху. Так, по запаху керосина и масла можно установить разгерметизацию топливной и масляной систем; по запаху дыма — возникновение скрытого очага пожара. Одним из важных способов контроля исправности проточной части двигателя является определение выбега (времени инерцион­ного вращения роторов после выключения двигателя). По времени выбега находят разрушение подшипников, вытяжку и задевание за металлокерамические вставки корпуса турбинных и компрес­сорных лопаток, попадание в двигатель посторонних предметов. Выбег турбокомпрессорной части двигателей определяютобычно начиная от частоты вращения малого газа до полной остановки, а выбег свободной турбины — косвенно по несущему винту. Если несущий винт после выключения двигателей в безветренную погоду еще долго вращается (20. 30 с), то считается, что детали транс­миссии исправны и хорошо приработаны. Одновременно с проверкой выбега прослушивают двигатель, чтобы определить посторонние шумы. На новых двигателях, когда еще происходит приработка трущихся пар, время выбега минимальное, а с увеличением на­работки оно увеличивается. Каждый тип двигателя имеет свое минимально допустимое время выбега. Экипаж должен хорошо знать это время и при выключении двигателя проверять его. Двигатель, у которого выбег меньше допустимого, к эксплуатации не допус­кается до выяснения и устранения причины неисправного состо­яния.

Читать еще:  Эквивалентная схема замещения двигателя

Режимы работы электродвигателей

Все электродвигатели, представленные в каталоге, имеют режим работы S1 в соответствии со европейскими стандартами.

НИже описаны различные режимы работы в соответсвии со стандартами CEI2-3/IEC 34-1.

Каждый режим обозначается буквой S, после которой ставится цифра от 1 до 9.

S1 — продолжительный режим — эксплуатация при постоянной нагрузке в течении времени N для достожения установившейся

температуры всех частей электродвигателя.

S2 — Кратковременный режим — эксплуатация при постоянной нагрузке в течение времени N, недостаточного для достижения

установившейся температуры всех частей электродвигателя. Сопровождается остановками двигателя на время, достаточное для

охлаждения машины до температуры не более чем на 2 градуса превышающей температуру окружающей среды.

S3 — Периодический повторно-кратковременный режим — последовательность идентичных циклов работы, каждый их которых

включает время работы при постоянной нагрузке N и время остановки R. Этот режим характеризуется тем, что при пуске не

оказывает влияния на температуру двигателя.

В этой формуле указано процентное соотношение периодичности, относительно указанного времени (обычно N+R=10 минут)

S4 — Периодический повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов, последовательность идентичных циклов

работы, каждый из которых включает время пуска D, время работы при постоянной нагрузке N и время стоянки R

В данной формуле необходимо указывать число пусков в час.

S5 — Периодический повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессови электрическим торможением, режим,

включающий в себя те же циклы, что и S4, с дополнительным циклом быстрого электрического торможения F.

Указания те же, что и к предыдуще формуле.

S6 — Перемежающийся режим работы — последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы при

постоянной нагрузке N и время работы на холостом ходу. Время стоянки не включено.

Указание по формуле то же, что и для режима S3.

S7 — Перемежающийся режим работы с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением:
последовательность циклов такая же, как и в режиме работы S5, но без времени стоянки.

Относительная продолжительность включения = 100%

Указание по формуле как для режима S4

S8 — Периодический перемежающийся режим с периодически изменяющейся нагрузкой и частотой вращения:
последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы при постоянной нагрузке N, соответсвующей

заранее установленной частоте вращения электродвигателя.Сопровождается одним или несколькими периодами с другими

постоянными нагрузками N2, N3 и т.д. которые соответствуют разной частоте вращения электродвигателя. Время стоянки

Краткая характеристика этого режима — время эксплуатации при изменяющейся частоте вращения электродвигателя, например:
3000 об/мин, в течение 15 минут + 1500 об/мин в течение 10 минут и т.д.

S9 — Режим с непериодически изменяющейся нагрузкой и частотой вращения.
Режим включает частые нагрузки, которые могут преобладать над общей.

Графики режимов работы

Условные обозначения:

N — время работы при постоянной нагрузке,
R — время стоянки,
D — время пуска и ускорения,
F — время электрического торможения,
V — время работы на холостом ходу,
F1 F2 — время торможения,
N1 N2 N3 -время работы при постоянной нагрузке,
Qmax — максимальная температура, достигаемая во время цикла,
L — время работы с переменной нагрузкой
Ср — общая нагрузка
S — общее время работы с перегрузками

Просмотров: 8439 | Дата публикации: Вторник, 22 октября 2013 12:03 |

Режимы работы электродвигателей

Что нужно для правильного выбора электродвигателя? Его основные электрические характеристики – это:

  • номинальное напряжение;
  • номинальная мощность;
  • скорость вращения вала.

Но двигатели могут работать по-разному. Самый легкий для электромотора режим работы описывается выражением «запустил и забыл». В момент запуска двигатель потребляет ток, в несколько раз больший номинального. Затем ток не изменяется во времени, механическая нагрузка на валу стабильна. При этом обмотки и магнитопроводы нагреваются до рабочей температуры, которая также остается постоянной.

Но двигатели приводят во вращение механизмы различного назначения. Некоторые из них требуют частых запусков и остановок, изменений направления вращения. Наглядный пример – работа электродвигателей в составе грузоподъемных механизмов: кранов, лебедок, тельферов. Оператор не даст отдохнуть электромотору, а будет манипулировать им столько, сколько потребуется для выполнения работы по перемещению груза. То же происходит с электродвигателями металлообрабатывающих станков: при установке детали, подгонке ее положения и в процессе обработки требуется неоднократные запуски и остановки станка и изменения направления вращения.

Нагрузка на валу также не всегда остается постоянной. В технологических процессах нередки случаи работы электродвигателей с резкопеременной загрузкой. Есть продукт – двигатель загружен, закончился – работает в холостую.

Все это приводит к изменению во времени электрических характеристик электродвигателей: тока и мощности. Но главное – изменяется характер нагрева обмоток и магнитопроводов. Потери на нагрев обмоток называются мощностью потерь в меди, а железа магнитопроводов – мощностью потерь в стали. Первые происходят за счет выделения тепла на активном сопротивлении обмотки, вторые – нагрева вихревыми токами, возникающими под действием магнитного поля. Для снижения потерь от вихревых токов магнитопроводы изготавливают из пакета тонких пластин. Их изолируют друг от друга, покрывая лаком. Но полностью избавиться от вихревых токов невозможно.

Так как при запуске двигатель потребляет повышенный ток, то и мощность, рассеиваемая в виде потерь в стали и меди, в момент пуска возрастает. Если после запуска мотор продолжает работу с постоянной нагрузкой, то пусковой нагрев не успевает оказать существенного влияния на его температуру. Если же запуски происходят постоянно, то установившаяся температура становится больше той, что была бы в случае продолжительной работы.

Перегрев электродвигателя снижает срок службы изоляции обмоток и стальных листов магнитопровода. При изготовлении ее рассчитывают на определенную температуру, а при ее превышении изоляция быстрее теряет свои характеристики.

Повреждение изоляции обмотки статора

Другим фактором, влияющим на срок службы электродвигателя, является механические воздействия на его детали. На проводник с током в магнитном поле действует сила, стремящаяся его переместить, сдвинуть с места. Прохождение пускового тока через обмотки приводит к увеличению на них механических нагрузок. Усилие передается на элементы, фиксирующие обмотки в пазах статора и ротора, расшатывает их.

Механические усилия испытывают и другие элементы конструкции электродвигателя: вал ротора, места крепления магнитопроводов, подшипники.

Почему нельзя учесть все эти факторы и изготавливать все электродвигатели способными им противостоять? Все дело в стоимости. Для ровной и продолжительной работы электродвигатель можно изготовить дешевле. А для эксплуатации в тяжелых условиях потребуются дополнительные усиления конструкции, изоляции, что вызовет удорожание двигателя в целом.

Поэтому, помимо основных электрических характеристик, электродвигателям устанавливают типовые режимы работы. Обозначаются они сокращениями от S1 до S10, и для каждого из них есть свое описание.

Рассмотрим основные особенности каждого из них.

  1. S1 — продолжительный режим
  2. S2 — кратковременный режим
  3. S3 — повторно-кратковременный периодический режим
  4. S4 — режим S3 с пусками
  5. S5 — режим S3 с электрическим торможением
  6. S6 — непрерывный периодический режим с кратковременной нагрузкой
  7. S7 — режим S6 с электрическим торможением
  8. S8 — режим S6 с взаимозависимыми изменениями скорости вращения и нагрузки
  9. S9 — режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения
  10. S10 — режим с дискретными постоянными нагрузками и скоростями вращения

S1 — продолжительный режим

Самый легкий и простой режим работы. Электродвигатель, будучи включенным, работает продолжительное время с неизменной нагрузкой. Он разогревается до рабочей температуры, после чего параметры работы не изменяются.

S2 — кратковременный режим

Электродвигатель включается на непродолжительное время и постоянную нагрузку. Времени работы недостаточно для того, чтобы был достигнут номинальный тепловой режим, а времени паузы после нее хватает, чтобы двигатель остыл практически до температуры окружающей среды.

В обозначение режима после S2 добавляется числовое значение продолжительности нагрузки в минутах.

S3 — повторно-кратковременный периодический режим

Последовательность режимов S2, повторяющихся с определенной частотой. При этом двигатель работает с неизменной нагрузкой, время покоя сменяется временем работы. То пуска не влияет на установившуюся температуру.

Читать еще:  Что такое двигатель зид

После обозначения S3 в маркировке указывается коэффициент циклической продолжительности включения (К=∆tр/Т) в процентах.

S4 — режим S3 с пусками

В этом режиме продолжительность работы становится соизмеримой с продолжительностью пуска. В результате цикл работы выглядит так: «пуск-работа-остановка». Он циклически повторяется.

Параметрами режима являются:

  • коэффициент К=∆tр/Т;
  • момент инерции двигателя (Jд), в кг∙м 2
  • момент инерции нагрузки (Jн), в кг∙м 2

Их значения указываются после знака S4.

S5 — режим S3 с электрическим торможением

По сравнению с предыдущим в цикл работы добавляется электрическое торможение, физический смысл которого – преобразование механической энергии вращения вала двигателя обратно в электрическую. При этом происходит отбор энергии от вала, и он быстрее останавливается.

Виды электрического торможения:

  • реверсивное (запуск вращающегося электродвигателя в обратную сторону);
  • реостатное (отключенная от сети обмотка статора подключается к тормозным резисторам);
  • рекуперативное (энергия вращающегося мотора заряжает аккумуляторы или отдается в сеть);
  • динамическое (отключенная от сети переменного тока отмотка статора подключается к источнику постоянного тока);
  • комбинации способов между собой.

После обозначения S5 указываются параметры, аналогичные режиму S4.

S6 — непрерывный периодический режим с кратковременной нагрузкой

Электродвигатель постоянно вращается, но циклически чередуется холостой ход и работа под нагрузкой.

Режим характеризуется коэффициентом К=∆tр/Т.

S7 — режим S6 с электрическим торможением

К режиму S6 добавляется торможение. Параметры те же, что и у S4.

S8 — режим S6 с взаимозависимыми изменениями скорости вращения и нагрузки

Как видно из названия, в этом режиме циклически изменяются нагрузка двигателя и частота его вращения. Причем эти два параметра связаны между собой. Измерение частоты вращения производится, например, путем изменения числа пар полюсов для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Параметры режима аналогичны S4, но приводятся для всех возможных частот вращения вала двигателя.

S9 — режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения

Угловая скорость и нагрузка изменяются произвольным образом, при этом возможна работа с перегрузкой, превышающей базовую нагрузку.

S10 — режим с дискретными постоянными нагрузками и скоростями вращения

Режим характеризуется наличием большого числа дискретных постоянных нагрузок. Им соответствуют определенные частоты вращения вала двигателя.

Эффективный режим работы двигателя

Режимы работы двигателя

На расход топлива существенно влияет тепловой режим работы двигателя. Так, при чрезмерном охлаждении двигателя значительно возрастают тепловые потери, поскольку часть топлива поступает в его цилиндры в виде неиспарившихся капель и не успевает сгореть. В результате расход топлива увеличивается. Например, при снижении температуры охлаждающей жидкости с 95 до 75 °С расход топлива повышается на 6. 7 %, а при понижении температуры до 65°С — почти на 35 %. Перегрев двигателя приводит к необходимости его останова, охлаждения и последующего пуска.

При работе двигателя с постоянной средней нагрузкой расход топлива минимален при средней (0,4. 0,6 от номинальной) частоте вращения коленчатого вала. Частота вращения коленчатого вала грузовых автомобилей не должна быть длительное время ниже 800. 900 об.мин, а легковых — ниже 1500. 1600 об.мин. При частоте вращения коленчатого вала, близкой к максимальной, расход топлива повышается.

При возрастании нагрузки подачу топлива следует увеличивать плавным, но не затянутым во времени открытием дроссельных заслонок. В этом случае двигатель быстро входит в нормальный режим работы. При резком открытии дроссельных заслонок возможно кратковременное (на 0,3. 0,5 с) возникновение неустановившегося режима работы двигателя, при котором значительно снижаются крутящий момент и эффективная мощность на коленчатом валу, в результате чего автомобиль может двигаться рывками.

В режиме принудительного холостого хода применение экономайзера позволяет повысить экономичность и уменьшить токсичность отработавших газов. Экономайзер принудительного холосто¬го хода имеет электронный блок управления пневматическим или электромагнитным клапаном, которым перекрывается выход топливной эмульсии в двигатель на данном режиме с момента резкого закрытия дроссельных заслонок. После снижения частоты вращения коленчатого вала до установленного предела электронный блок управления подает сигнал на открытие клапана.

Водитель должен обязательно резко снимать ногу с педали управления дроссельными заслонками в начале движения автомобиля накатом с включенной передачей. Даже при воздействии небольшого усилия на педаль блокируется срабатывание экономайзера и его применение не дает эффекта экономии топлива.

Следует иметь в виду, что при частой эксплуатации легкового автомобиля на загородных дорогах в равнинной местности экономия топлива от применения экономайзера может составить 2,5 %, в черте города при движении со средней скоростью 40. 45 км/ч — 6%, а на дорогах с пересеченным продольным профилем — до 0,4 л на каждые 100 км пройденного пути.

Проверку правильности регулировки двигателя на минимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу выполняют следующим образом. На работающем на холостом ходу двигателе резко открывают дроссельные заслонки, а затем быстро их закрывают. Если двигатель при этом не останавливается, то регулировка выполнена верно. При останове двигателя частоту вращения его коленчатого вала нужно несколько увеличить, ввернув упорный винт, регулирующий количество смеси, и повторить проверку.

Устойчивая работа дизеля при минимальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу обеспечивается всережимным или двухрежимным регулятором. Минимальную частоту регулируют болтом, ограничивающим перемещение рычага (рейки) управления топливоподачей. Если частота вращения коленчатого вала при отпущенной педали подачи топлива остается высокой или двигатель работает неустойчиво, необходима ремонтная регулировка топливной аппаратуры. Самостоятельное изменение регулировки топливной аппаратуры дизеля недопустимо.

Следует иметь в виду, что после ремонта двигателя на автотранспортном предприятии, заключающемся в замене толкателей, штанг, коромысел и других элементов двигателя, в начальный период эксплуатации автомобиля необходима многократная регулировка клапанов. При невыполнении этой операции, что часто встречается на практике, потери мощности двигателя могут достигать 1,5. 2,7 кВт, а его экономические показатели ухудшаются на 3. 7%.

График повторно кратковременного режима работы двигателя

Повторно-кратковременный режим S3

3. Повторно-кратковременный режим S3 — когда кратковременные периоды работы двигателя tр чередуются с периодами отключения двигателя (паузами) tп, причем за период работы tp превышение температуры не успевает достигнуть установившихся значений, а за время паузы части двигателя не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Общее время работы двигателя в повторно-кратковременном режиме разделяется на периодически повторяющиеся циклы продолжительностью
tц = tр+tп

При повторно-кратковременном режиме работы график нагревания двигателя имеет вид пилообразной кривой (рис. 2.11, г). При достижении двигателем установившегося значения температуры перегрева, соответствующего повторно-кратковременному режиму τуст.к, температура перегрева двигателя продолжает колебаться от τmin до τmax. При этом τуст.к меньше установившейся температуры перегрева, которая наступила бы, если режим работы двигателя был продолжительным (τуст.к τуст). Примерами повторно-кратковременного режима являются работа электроприводов лифтов, подъемных кранов, экскаваторов и других устройств, для которых характерна цикличность (чередование периодов работы с паузами). При этом продолжительность цикла tц = tр+tп не должна превышать 10 мин.

Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью включения, %,

Действующим стандартом предусмотрены номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ 15, 25, 40 и 60 % (для продолжительного режима ПВ= 100 %). В условном обозначении повторно-кратковременного режима указывают величину ПВ, например, S3 — 40%.

При переводе двигателя из продолжительного режима (ПВ = 100%) в повторно-кратковременный режим мощность двигателя, по сравнению с его мощностью в продолжительном режиме, может быть увеличена: при ПВ = 60% на З0%, при ПВ = 40% на 60%, при ПВ = 25% — в 2 раза, при ПВ = 15 % — в 2,6 раза.

Рассмотренные три номинальных режима считаются основными. В каталогах на двигатели, предназначенные для работы в каком-либо из этих режимов, указаны номинальные данные, соответствующие режиму работы.

Помимо рассмотренных трех основных режимов, стандартом предусмотрены еще и дополнительные режимы:повторно-кратковременный режим S4 с частыми пусками, с числом включений в час 30, 60, 120 или 240;

Советуем изучить — Тест. строение атома. элементарные частицы. изотопы

повторно-кратковременный режим S5 с частыми пусками и электрическим торможением в конце каждого цикла;

Читать еще:  Что такое свирл в двигателе

перемежающийся режим S6 с частыми реверсами и электрическим торможением;

перемежающийся режим S7 с частыми пусками, реверсами и электрическим торможением;

перемежающийся режим S8 с двумя и более разными частотами вращения.

Режим работы электродвигателей и выбор их мощности из условий нагрева

В производственных условиях нагрузка на двигатель зависит от величины нагрузки механизма и характера изменения ее во времени.

Закономерность изменения статической нагрузки во времени обычно изображается в виде диаграмм, которые называются нагрузочными диаграммами механизма. На основании нагрузочных диаграмм механизма строятся нагрузочные диаграммы двигателя, в которых учитываются статистические и динамические нагрузки.

Так как нагрев двигателей в основном происходит за счет потерь электроэнергии в обмотках двигателя, а при различных нагрузках величина тока в обмотках различна, то и температура обмоток двигателя будет зависеть от нагрузочных диаграмм.

Нагрузочные диаграммы электродвигателей делятся: по характеру изменений величины нагрузки во времени— на диаграммы с постоянной и переменной нагрузкой (рис. 5.4);

по продолжительности нагрузки — на диаграммы с продолжительной, кратковременной, повторно-кратковременной и перемежающейся нагрузкой.

В соответствии с таким делением нагрузок принято различать четыре основных режима работы двигателей с постоянной и переменной нагрузкой: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный, перемежающийся.

Продолжительным режимом работы электродвигателя (обозначение по ГОСТу — 51) называется такой режим, при котором период нагрузки без отключения может продолжаться как угодно долго, но не менее времени» необходимого для достижения электродвигателем установившейся температуры при неизменной температуре окружающей среды.

Номинальной мощностью электродвигателя называется такая постоянная мощность на валу в продолжительном режиме, при которой установившаяся температура нагрева ту будет равна допустимой тл.

Часовой (получасовой) мощностью электродвигателя называется такая постоянная величина длительной мощности на валу двигателя, при которой температура нагрева двигателя достигает допустимую в течение часа (получаса) работы.

При продолжительном режиме работы с постоянной нагрузкой очевидно, что поминальная мощность двигателя РдВ равна мощности нагрузки Р (см. рис. 5.4, а), т. е. Рдв «= Р.

При продолжительном режиме работы с переменной нагрузкой (рис. 5.4, б) целесообразно решение о величине мощности свести к первому случаю путем нахождения такой величины эквивалентной нагрузки Рэкв, которому соответствовали бы потери мощности, равные по величине потерям при заданном графике нагрузки.

Величина эквивалентного тока экв вычисляется по формуле

Так как в электродвигателях постоянного тока параллельного возбуждения и асинхронных (при установившихся режимах работы) магнитный поток постоянен, а Р=М, то для вычисления мощности можно использовать диаграммы моментов и мощностей.

По результатам расчета в каталогах выбирают электродвигатель ближайшей большей мощности, а затем проверяют его на перегрузочную способность. При проверке должно быть соблюдено условие: для электродвигателей постоянного тока

Для электродвигателей, пускаемых в ход под нагрузкой, проверяется отношение величины пускового момента выбранного двигателя к величине пускового момента, требуемого по диаграмме нагрузок. Если это отношение будет больше единицы, то выбранный двигатель удовлетворяет условиям пуска.

Кратковременным режимом работы электродвигателя с длительностью периода неизменной поминальной нагрузки 10, 30, 60, 90 мин (обозначение по ГОСТу — 52) называется такой режим, при котором в период нагрузки температура электродвигателя не достигает установившейся Ту, а за период паузы снижается до температуры окружающей среды (рис. 5.5, а).

В таком режиме работают электродвигатели в системах автоматики, на стрелочных переводах, в металлургических станках и т. д.

Расчет мощности электродвигателей производится так же, как и при продолжительном режиме работы, а выбор двигателей — по каталогам двигателей для кратковременного режима с учетом длительности периода неизменной нагрузки.

При выборе двигателей для кратковременной работы по каталогам двигателей для продолжительной работы учитывают только перегрузочную способность двигателей, поэтому мощность двигателя вычисляют по формуле

Повторно-кратковременным режимом работы электродвигателя называется такой режим, при котором период нагрузки чередуется с периодом остановки (отключения). При этом длительность работы не превышает 10 мин. За период работы температура нагрева двигателя не достигает установившегося значения, а за период паузы не успевает снизиться до первоначальной (рис. 5.5, б).

Повторно-кратковременный режим работы электродвигателя характеризуется относительной продолжительностью включения, числом включений в час, коэффициентом инерции.

Относительная продолжительность включения (ПВ) — это коэффициент, показывающий длительность периода работы электродвигателя от времени цикла в процентах.

Коэффициент инерции (F1)—это отношение суммы приведенного к валу двигателя момента инерции приводимого механизма и момента инерции ротора двигателя к моменту инерции двигателя.

В зависимости от величины ПВ, F1 и частоты включения повторно-кратковременные режимы подразделяются на:

а) повторно-кратковременный режим с относительной продолжительностью включений 15, 25, 40 и 60% и продолжительностью цикла 10 мин (обозначается — S3);

б) повторно-кратковременный режим с частыми пусками с продолжительностью включения 15, 25, 40 и 60% при F1, равном 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0, и числе включений в час 30, 60, 120, 240 (обозначается S4);

в) повторно-кратковременный режим с электроторможением, с продолжительностью включения 15, 25, 40 и 60% при F1, равном 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0 (обозначается — S5).

В повторно-кратковременном режиме работают электродвигатели подъемных кранов, лифтов, добычных и подготовительных комбайнов.

Если ПВ > 60% — режим считается продолжительным, если ПВ

Продолжительность включения, %: ПВ=100(Д+ N+ F)/(D+ N + F + К).

В соответствии с ГОСТ 183 продолжительность включения (ПВ) 15, 25, 40 и 60%; число включений в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции равном 1,2;. 1,6; 2,0; 2,5 и 4,0.

Режимы работы электрических машин

Режим работы электрической машины — это установленный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса во время ее работы.

Режимы работы электродвигателей в электроприводах различных рабочих машин разнообразны и определяются технологическими процессами, реализуемыми этими рабочими машинами. Для иллюстрации этих режимов работы используют нагрузочные диаграммы.Такая диаграмма представляет собой графически выраженную зависимость параметра, характеризующего нагрузку приводного двигателя (мощности Р, момента М или силы потребляемого тока I) от продолжительности t отдельных этапов, составляющих время работы электропривода. В действительности нагрузочная диаграмма двигателя может иметь вид графика любой формы: прямой горизонтальной линии, если нагрузка двигателя в рассматриваемый отрезок времени не изменялась, либо кривой линии с плавным переходом от одного уровня нагрузки к другому, если нагрузка изменялась. Плавность перехода уровней нагрузки обусловлена инерционностью процессов в электроприводе. Для упрощения расчета требуемой мощности двигателя криволинейный график нагрузочной диаграммы разбивают на прямолинейные участки, в пределах которых нагрузка условно остается неизменной (рис. 2.10). Чем больше участков с различной нагрузкой, тем меньше ошибка такой замены, но тем сложнее последующие расчеты.

Согласно действующему стандарту ГОСТ 183—74 существует три основных режима работы двигателей, различающиеся характером изменения нагрузки.

Продолжительный режим S1

1. Продолжительный режим S1 — когда при неизменной номинальной нагрузке Рном работа двигателя продолжается так долго, что температура перегрева всех его частей успевает достигнуть установившихся значений τуст (тау установившееся).

Различают продолжительный режим с неизменной нагрузкой Р = const (рис. 2.11, а) и продолжительный режим с изменяющейся нагрузкой (рис.2.11, б). Например, электроприводы насосов, транспортеров, вентиляторов работают в продолжительном режиме с неизменной нагрузкой, а электроприводы прокатных станков, металлорежущих станков и т.п. работают в продолжительном режиме с изменяющейся нагрузкой.

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector