Бурковский А.Н., Рыбалко О.А., Романова К.В., Ильюшенкова Л.Д.

Постановка проблемы

Цель статьи

Результаты исследований

,

где сумма греющих потерь в двигателе в номинальном режиме S1, (ГОСТ 23111-78):

;

P_2Н – номинальная мощность в S1, (Вт); К_ДН – коэффициент реальных добавочных потерь; η – коэффициент полезного действия (%); К_МЕХ – коэффициент механических потерь. ΣΔP_ГР(ПВ) – сумма греющих потерь в АД в повторно-кратковременном режиме;

;
;

t_пер, t_р, t_ц – время переходных процессов; в режиме S5 время переходных процессов состоит из времени пуска (t_п) и торможения (t_т) – t_пер= t_п+t_т; работы под нагрузкой и цикла, (сек);α, β – коэффициенты ухудшения охлаждения при пуске и паузе. Суммарное количество потерь энергии в обмотках в переходных режимах в каждом цикле:

.

         При полезной мощности P_2(ПВ), отличной от номинальной P_2Н, суммарные греющие потери:

где ΔP_С – потери в стали, Вт.
         Потери в обмотках при пуске достаточно точно определяются расчетным способом (путем замены интеграла при определении количества электроэнергии в обмотке роторасуммами средних значений при различных значениях скольжения S), при этом суммарное количество тепла в обмотках статора и ротора за пуск, где – сопротивления обмотки статора и приведенное обмотки ротора.
         В работе [1] показано, что при торможении противовключением суммарное количество тепла, выделяемого в обмотках, несколько выше, чем при пуске (до 20%), а для практических расчетов рекомендовано принять

         Потери энергии при динамическом торможении при условии пренебрежения мощностью затрачиваемой на возбуждение статора от источника постоянного тока, (Чиликин М.Г., 1978)

         Анализ влияния величины нагрузки на число включений АД проведем численным расчетом для взрывозащищенного двигателя B100L4 (номинальная мощность в режиме S1 – 4 кВт, номинальный ток статора I_1Н=9,2 А).
         Вначале для оценки корректности метода расчета выполним расчет допустимого числа включений в повторно-кратковременном режиме S4 при номинальной мощности (P_2H=4000 Вт)

Вт;

в соответствии с ГОСТ 23111-78: β=0,349; α=0,727.
Суммарная величина пусковых потерь энергии в двигателе (при коэффициенте инерции FJ=4,2):
         а) при легких условиях пуска (т.е.М_С≡n_i/n_н²):Вт·с;
         б) при тяжелых условиях пуска (М_С=М_Н=const):Вт·с. Для выполнения расчета и учета всех факторов задаемся предварительным числом включений; пусть Z=120 вкл/ч; тогда t_ц=30 с; ε'=0,008 (t_п=0,247 с); при ПВ=40%; величина ε"=0,392.
Еcли мощность в режиме S4 равна номинальной мощности в режиме S1:

вкл/час;

на опыте получено Z=335 вкл/час; (расхождение расчета с опытом +2,98%).
        Результаты расчетов в режиме S4 при нагрузке меньше номинальной и разных условиях пуска приведены в таблице.

I/Iн	1	0,75	0,55	0,46	Условия пуска
Z	345	613	717	794	легкие
	179	319	373	413	тяжелые

В режимах S5 (ПВ=40%, FJ=4,2) рассчитано допустимое число включений в час при условии, ΔA_Т.ПР=ΔА_пΣ, при легких и тяжелых условиях пуска; при этом время торможения принято t_Т.ПР=0,6t_п=0,15 с в соответствии с [1]. Результаты расчетов при различных уровнях нагрузки приведены на рис.1; в качестве базовых принято допустимое число включений при номинальной нагрузке для режима S1 при легких условиях пуска (Z_н=172 вкл/час – расчетная величина; на опыте получено Z_н=188 вкл/час; отклонение ≈-8,5%).
        Затем были выполнены расчеты числа включений при динамическом торможении; при FJ=4,2; -ΔА_Т.ДИН=801 Вт·с; результаты расчетов также приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Изменение допустимого числа включений в режиме S5 (ПВ-40%, FJ=4,2) от величины нагрузочного тока двигателя B100L4:
        1,2 – при торможении противовключением;
        3,4 – при динамическом торможении;
        1,3 – легкие условия пуска;
        2,4 – тяжелые условия пуска.
        Как видно из рисунка 1:
         -при торможении противовключением с уменьшением нагрузки допустимое числа включений увеличивается весьма существенно, изменяясь по нелинейной зависимости; так при токе I=0,7I_н, допустимое число включений увеличивается примерно в 1,85 раз по сравнению с числом включений при номинальной нагрузке;
         -при динамическом торможении и I=0,7I_н, допустимое число включений увеличивается в 2,55 раз.
         Это говорит о весьма существенной эффективности динамического торможения для увеличения допустимого числа включений в режиме S5.
         Для оценки степени общности полученных результатов были взяты опытные данные о допустимом числе включений разных типов взрывозащищенных АД в режимах S4 при различных величинах нагрузки; построенные зависимости (рис.2) показали примерную идентичность зависимостей Z_ДОП/Z_Н =f(I/I_Н) по сравнению с полученными расчетно-теоретическим методом для двигателя B100L4.

         Рисунок 2 – Изменение допустимого числа включений от величины нагрузочного тока в режимах S4 взрывозащищенных двигателей:
         1 – B112M6 (P_2H=4 кВт); S4-60%; FJ=4,57; M_C≡n;
         2 – B132-8 (P_2H=5,5 кВт); S4-60%; FJ=4,4;
         3 – B100L-2 (P_2H=5,5 кВт); S4-60%; FJ=5,0.

Вывод

Список литературы
         1.     Бурковский А.Н., Кустовая Е.Ю., Рыбалко О.А., Шихова Л.К. Определение допустимого тока статора закрытого асинхронного двигателя в повторно-кратковременном режиме с электрическим торможением. // Взрывозащищенное электрооборудование: Донецк. Юго-Восток. – 2005. – с.188-193.