7.3.1.

Під час експлуатації автомобіля постійно змінюється режим роботи двигуна. .), називається навантаженням. Якщо, наприклад, двигун при частоті обертання колінчастого валу. 3200 хв -1 у цих дорожніх умовах розвиває потужність 42,3 кВт, то навантаження двигуна становить 42,3 кВт. .Потужність двигуна залежить від положення дросельної заслінки: у міру її відкриття потужність підвищується.

• • холостого ходу;
• • середніх навантажень;
• • максимальні навантаження;
• • розгону (прискорення);
• • пуск холодного двигуна.

На кожному з перерахованих режимів потужність двигуна різна, значить, різним має бути і кількість паливної суміші, що надходить в циліндри, яка регулюється дросельною заслінкою.

Режими роботи електродвигунів

Номінальні режими роботи електродвигунів встановлюється відповідно до ГОСТ 183-74 і мають умовні позначення S1 - S8.

Тривалий номінальний режим роботи електродвигуна S1 характеризується постійним навантаженням і такою тривалістю роботи двигуна, яка є достатньою для досягнення практично встановленої температури всіх його частин.

Короткочасний номінальний режим роботи електродвигуна S2 характеризується постійним навантаженням і такою тривалістю роботи двигуна, яка недостатня для досягнення практичної температури його частин, після чого слід відключення двигуна від мережі, тривалість якого достатня для охолодження двигуна до температури охолоджуючого середовища. 30, 60, 90 хв.

Повторно-короткочасний номінальний режим роботи електродвигуна S3 характеризується послідовністю ідентичних робочих циклів, кожен з яких складається з періодів роботи при постійному навантаженні та відключеного нерухомого стану; на нагрівання двигуна та його окремих частин.

Визначаються такі значення відносної тривалості включення (ПВ): 15, 25, 40 і 60%. Тривалість одного циклу, якщо немає інших вказівок, приймається рівною 10 хв.

Повторно-короткочасний номінальний режим режим роботи електродвигуна з частими пусками S4 характеризується тривалістю включення, числом пусків на годину та коефіцієнтом інерції і складається з послідовності ідентичних робочих циклів, що включають періоди пуску, роботи при постійному навантаженні та відключеного нерухомого стану, причому тривалість цих періодів недостатня для досягнення теплової рівноваги за час робочого циклу, а втрати під час пуску впливають на нагрівання двигуна.Нормуються ПВ 15, 25, 40 і 60%, 30, 60, 120 і 240 включень за годину і коефіцієнт інерції (відношення суми моменту інерції ротора двигуна і приведеного до валу двигуна моменту інерції механізму до моменту інерції ротора двигуна), рівний 1,2 ; 1,6; 2; 2,5; 4; 6,3; 10.

Повторно-короткочасний номінальний режим роботи електродвигуна з частими пусками та електричним гальмуванням S5 характеризується тривалістю включення, числом пусків на годину та коефіцієнтом інерції та складається з послідовності ідентичних робочих циклів, що включають періоди пуску, роботи при постійному навантаженні, швидкого електричного гальмування та відключеного нерухомого причому тривалість цих періодів недостатня для досягнення теплової рівноваги за один цикл. Значення ПВ та числа включень за годину ті ж, що і для режиму S4, коефіцієнт інерції дорівнює 1,2; 1,6; 2; 2,5 та 4.

Номінальний режим роботи електродвигуна S6, що перемежується, характеризується відносною тривалістю навантаження (ПН) і складається з послідовності ідентичних робочих циклів, що включають періоди роботи при постійному навантаженні і на холостому ході, причому тривалість цих періодів недостатня для досягнення теплової рівноваги за час одного робочого циклу. Нормується ПН 15, 25, 40 та 60%, тривалість одного робочого циклу приймається рівною 10 хв.

Номінальний режим роботи електродвигуна з частими реверсами при електричному гальмуванні S7 характеризується числом реверсів на годину і коефіцієнтом інерції і складається з послідовності ідентичних робочих циклів, що включають періоди пуску, роботи при постійному навантаженні та електричного гальмування, причому тривалість робочого періоду недостатня для досягнення теплового рівноваги. час одного циклу. Нормується 30, 60, 120 та 240 реверсів на годину при коефіцієнтах інерції, що відповідають режиму S5.

Номінальний режим роботи електродвигуна з двома або більше частотами обертання S8 характеризується числом циклів на годину, коефіцієнтом інерції з ПН на окремих щаблях частоти обертання і складається з послідовності ідентичних робочих циклів, що включають періоди прискорення, роботи при постійному навантаженні, що відповідає заданій частоті обертання, потім одного або кількох періодів роботи при інших постійних значеннях навантаження, що відповідають іншим частотам обертання, причому тривалість кожного робочого періоду недостатня досягнення теплового рівноваги під час одного робочого циклу. Нормується 30, 60, 120 і 240 циклів на годину та коефіцієнт інерції дорівнює 1,2; 1,6; 2; 2,5 та 4.

Вибір електродвигуна для тривалого режиму роботи S1

Розглянемо, як вибирається двигун для роботи у різних режимах навантаження. Почнемо із тривалого режиму роботи S1. Оскільки в цьому режимі тривалість роботи під навантаженням істотно більша за постійне нагрівання, то доцільно вибирати двигун, для якого цей режим є номінальним. Іншими словами, повинні виконуватись умови

До цього режиму відносять циклічне навантаження.У разі тривалості циклу більше 10 хв умови вибору визначаються (60).

Вибраний двигун повинен бути перевірений за умовами пуску та перевантажувальної здатності:

де М_нг,п - момент опору навантаження за n=0.

Вибір двигуна для короткочасного режиму роботи S2

Для електроприводів, що працюють в режимі S2, недоцільно вибирати асинхронний двигуни, призначені для роботи в режимі S1, так як останні, як правило, мають обмежену перевантажувальну здатність, у зв'язку з чим в даному випадку вони недовикористовуються по нагріванню.

При виборі двигунів, призначених для роботи в режимі S2, доводиться стикатися з тим, що час роботи не співпадає з часом тривалості короткочасної роботи, що визначається стандартом -10, 30, 60 і 90 хв. Крім того, навантаження приводу протягом робочого періоду t_р може поступово змінюватися. У цих випадках розраховуються еквівалентні величини, що наводяться до стандартного значення тривалості короткочасної роботи t_р.ст, Найближчим до реального значення tp.

Еквівалентні моменти М_ек та потужність Р_ек розраховуються за формулами

приклад. Для графіка навантаження, наведеного на рис. 34,а, розглянемо приклад: M₁=10 Н∙м, М₂=15 Н∙м, t₁ = 5 хв, t₂= 20 хв (t_р= t₁+t₂= 25 хв). Тому t_р.ст=30 хв (вибираємо стандартний час) та

Далі здійснюється перевірка за формулами

де М_ном, Р_ном - Номінальні значення моменту та потужності двигуна, що відповідають стандартній тривалості роботи (у прикладі 30 хв).

В окремому випадку, коли навантаження протягом t_р не змінюється,

Вибраний двигун також повинен бути перевірений за умовами пуску та перевантажувальної здатності за формулами (61).

Вибір електродвигуна для повторно-короткочасних режимів роботи S3 - S8

Для електроприводів, що працюють у цих режимах, доцільно вибирати двигуни, призначені для роботи в режимі S3. Послідовність розрахунку у разі наступна.

По навантажувальній діаграмі для часу циклу Т_ц≤10 хв визначаються:

відносна тривалість включення

де t_pi - Час роботи при i-му навантаженні всередині робочого циклу Т_ц (рис. 34,б);

наведені до найближчого стандартного значення ПВ_ст, рівному 15, 25, 40, 60%, еквівалентні значення моменту та потужності

При виборі двигуна повинні дотримуватись умов

де М_ном, Р_ном — номінальні значення моменту та потужності двигуна, що відповідають стандартному значенню ПВ.

Вибраний двигун повинен також перевірятись за умовами (61).

У ряді випадків при великих значеннях (ПВ>70÷80%) можливий вибір двигуна, призначеного для режиму S1, для якого слід прийняти ПВ=100%, при цьому вирази (64) перетворюються на вигляд

У разі ідентичних циклів із постійним навантаженням усередині робочого періоду (рис. 34, в) формули (66) зводяться до вигляду

приклад. Визначити еквівалентну потужність для режиму, наведеного на рис. 34,б. Відповідно до методики спочатку визначаємо тривалість включення. Якщо встановлено t_pi=2 хв, ft_р2= 3 хв, Т_ц=9 хв, знаходимо: ПВ= (5/9) ∙100 %=55,6 %. Вибираємо найближче ПВ_1ст=60 %.

Потім за формулою (64) знаходимо еквівалентне значення потужності, попередньо визначивши за графіком Р₁= 10 кВт, Р₂=5 кВт:

Розрахунок допустимої частоти включень

Асинхронні короткозамкнуті двигуни, розраховані на тривалий режим роботи, при роботі в повторно-короткочасному режимі з великим числом включень протягом певного часу мають обмежену допустиму кількість включень за годину z, яка залежить від фактичного навантаження електродвигуна, від співвідношення між часом роботи t_p (с) та паузи-зупинки t_х (с) (рис. 34,в), а також від втрат енергії у двигуні за час розбігу ∆А_p (Дж) та гальмування ∆А_т (Дж). Ці втрати в перехідні періоди, коли частота обертання машини менша за номінальну, значно перевищують втрати енергії в двигуні при роботі з постійною частотою обертання. Крім того, при нерухомому роторі в період паузи погіршується тепловіддача двигуна, що враховується при розрахунку запровадженням деякого коефіцієнта v. Цей коефіцієнт залежить від способу вентиляції двигунів і може бути прийнятий наступним: для закритого двигуна з незалежним охолодженням (спосіб охолодження IC46) 0,9-1, для закритого двигуна з охолодженням від власного вентилятора (IC0141) 0,45-0,55, захищеного двигуна із самовентиляцією (IC01) 0,25-0,35.

Обмеження за частотою включень двигуна вводиться для того, щоб не допустити надмірне перегрівання його. Значення z можна визначити з наступного виразу, який використовується в основному для двигунів малої потужності до 10-15 кВт:

де ∆р_ном, ∆р_з - Втрати потужності в електродвигуні при номінальному і фактичному навантаженнях, Вт; ПВ = (t_p/t_p+t_х) ∙100 - тривалість включення, %.

При роботі асинхронного двигуна з номінальним навантаженням допустима кількість включень за годину дорівнює:

Допустима частота включень багато в чому залежить від моменту інерції ротора двигуна.Зі збільшенням потужності двигуна зростає його момент інерції та z зменшується. Потужність двигунів механізмів з великими статичними моментами опору вибирають більше за номінальну потужність механізму для скорочення часу пуску.

На практиці не рекомендується використання асинхронних електродвигунів, призначених для роботи в режимі S1, для частого пуску механізмів, що мають наведений момент інерції значно більший, ніж момент інерції самого двигуна. Для цих двигунів за максимально допустимого статичного моменту опору механізму дозволяється не більше двох пусків на годину.

Двигуни, що використовуються у повторно-короткочасних режимах S3 - S8, мають відповідну позначку на табличці (див. рис. 33).

Мал. 34. Графіки роботи асинхронного двигуна: а - короткочасний режим; б - повторно-короткочасний режим зі змінною потужністю; в - повторно-короткочасний режим з постійною потужністю