Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Электр механикалық жүйесінің энергетикасы





Электр қозғалтқыштың жылытуы.Электр қозғалтқыштың жұмысы кезінде энергия жоғалымы болып отырады, олар жылу түрінде бөлініп, қозғалтқышты жылытады. Қозғалтқыштың температурасы қоршаған ортаның температурасынан үлкейсе, онда жылу беріле бастайды.

Жылыту және суыту заңдары:

а) қозғалтқышты біртекті дене ретінде қарастырады; б) қозғалтқыштың жылу өткізгіштігі шексіз үлкен, яғни қозғалтқыш температурасы бірыңғай; в) қоршаған ортадағы жылу берілісі электр қозғалтқышы мен қоршаған ортаның температураларының айырмасының бірінші дәрежесіне пропорционал.

Қозғалтқыштың жылытуы кезіндегі теңдеуі:

 

(5.19)

 

мұндағы қоршаған ортаның температурасынан өсіп кеткен температура; - орныққан температура.

Орныққан температура келесі формуламен анықталады:

 

 

мұндағы Q – жылу мөлшері, Дж/с, немесе Вт; А – қозғалтқыштың жылу берілісі, қоршаған ортаға өту жылуы, Тжылыту – жылыту уақыт тұрақтысы, с/А, с – қозғалтқыштың жылыту сыйымдылығы, (Дж/0С).

 

Бастапқы кезеңде жылыту температура қоршаған ортаның температурасына тең болады, яғни онда:

 

. (5.20)

 

5.23-суретте қозғалтқыштың жылыту және суыту қисығы көрсетілген: 1-қисығы (5.19) теңдеуімен, 2-қисығы (5.20) теңдеуімен өрнектеледі. (5.19) теңдеуі – жылыту үрдісі үшін жарайды, сонымен қатар салқындату үшін де пайдаланады.

Егер , онда жылыту үрдісі сәйкес келеді; - салқындату үрдісі сәйкес келеді; дененің температурасы өзгермейді. Осы жағдайда теңесу немесе орнықты жағдай орын алады. Егер қозғалтқыш желіден ажырағанда, жылу тоқталып, ол салқындай бастайды, . Салқындау уақыт тұрақтысы Т0 арқылы белгіленеді.

5.23-сурет. Қозғалтқыштың жылыту (а) және суыту (б) қисығы

 

(5.19) теңдеуі келесі күйге айналады:

 

. (5.21)

 

Электр қозғалтқышының салқындауы.Егер қозғалтқыш белгілі жүктемемен жұмыс істесе, содан кейін жүктеме азайса, қозғалтқыш суый бастайды және оның теңдеуі келесі түрге келтіріледі:

 

,

 

5.23, б-суретте қозғалысының суыту қисығы көрсетілген: 1-қисығы (5.19) теңдеуімен, 2-қисығы (5.20) теңдеуімен, (бірақ кезіндегі) өзгереді. 5.23, а-суретіндегі 1 қисығы үлкен мәнге ие болған Т үшін сәйкес келеді, ал 2 қисығы керісінше, Т–уақыт тұрақтысы қозғалтқыштың жылытуы мен суыту жылдамдығын сипаттайды; орнықты мәні уақыты кезінде орын алады.

Жылыту және суыту үрдісі Т үлкейген сайын азая түседі немесе керісінше. 5.24-суретте қозғалтқыштың жылыту экспоненті көрсетілген.

 

 

5.24-сурет. Қозғалтқыштың жылыту экспоненті

 

5.24-суретте және (5.20) формуладан С жылу сыйымдылығының Т үлкейген сайын үлкен болатыны көрінеді.

Сонымен тұрақты уақыт шамасы қозғалған мөлшерімен құрылысына байланысты суыту уақыт тұрақтысы: Тжылыту 1,5-2 рет үлкен болады.

Өтпелі үрдістің энергетикасы. Статор мен ротор орамдарын жылытуға жұмсалған энергия.Жүктемесі жоқ асинхронды қозғалтқыш жұмыс істеп тұрған кездегі энергия жоғалымын қарастыралық. Желіден қозғалтқыш арқылы алынған Р1 қуаты статор орамын жылытуға жұмсалады ( ), магнит сымды болатты жылытуға (болаттағы жоғалым ) жұмсалады , сонымен қатар роторға да аздап беріледі, яғни электр магнитті қуат :

. (5.22)

 

Электр магнитті қуат аздап ротор орамын жылытуға жұмсалады, ал қалған қуат роторға кинетикалық энергия береді:

 

. (5.23)

Ротордағы жылу қуаты:

 

, (5.24)

 

мұндағы M - момент, н∙м; - синхронды жылдамдыққ, өлшем бірлігі рад/с, m - ротор фазаларының саны.

 

Жүктеме жоқ кездегі іске қосылу кезіндегі М =0 және қозғалтқыш моменті динамикалық моментке тең:

 

М =I(dω/dt), (5.25)

 

-ті жіктей отырып, келесі өрнекті аламыз:

 

, (5.26)

 

мұндағы dt уақыт аралығында ротордағы жоғалым энергиясы:

 

. (5.27)

 

Ротордың қозғалысы ω=0-ден ω жылдамдығына дейін өскенде роторды жылытуға кеткен энергия:

 

,

 

тең болған кезінде:

 

. (5.28)

Сонымен роторды жылытуға кеткен жоғалым сан жағынан кинетикалық энергияға теңеседі:

 

. (5.29)

 

Бос жүріс кезінде статор және ротор орамдарын жылытуға кеткен толық энергия жоғалымы келесі өрнекпен көрсетіледі:

 

. (5.30)

Тежелім кезінде өтпелі үрдіс кезінде бастапқы жылдамдықты деп белгілейміз. Қайта қосу арқылы тежелу кезіндегі энергия жоғалымын алу үшін М =0, ω -ден 0-ге дейін:

 

. (5.31)

 

теңдеуін интегралдау керек:

 

(5.32)

 

Тежелу кезінде статор мен роторда толық энергия жоғалымы Мс=0 болғанда:

 

(5.33)

 

Қозғалтқыштың білікына тежелу статикалық момент М әсер етсе, онда толық энергия жоғалымы келесі түрде көрсетіледі:

 

(5.34)

 

Динамикалық тежелеу кезінде теңдеуін ωс-ден 0-ге дейін интегралдап көруге болады, бұл режимде жылжу S= ω/ωс.

Мс=0 болғанда, тежелу кезінде ротордағы энергия жоғалымы:

 

. (5.35)

 

Статикалық тежелу моменті әсер еткен кезде Мс (қозғалтқыш білігіндегі) энергия жоғалымы келесі формуламен көрсетілген:

. (5.36)

 

Осы режим кезінде жылдамдық (ω) тежелу үрдісінде сызықтық заң бойынша өзгеріп отырады:

 

=I( /2) – Мсс/2)t. (5.37)

 

Статордағы энергия жоғалымының динамикалық тежелуі кезінде:

 

(5.38)

 

мұндағы - қозу тогы; - статор орамындағы эквивалентті кедергі.

Жүктемеге байланысты болатын үрдістер.Білікті жүктеген кезде ; w және w0 жылдамдықтарының айырмашылығын сырғанаумен сипаттайды:

 

. (5.39)

 

Енді ротордың тізбегінде электр магниттік индукция заңымен шығатын ЭҚК пайда болады:

 

=E1¢s. (5.40)

 

Мұнда және әрі қарай штрихпен келтірілген шамалар белгіленеді, олар статордың және ротордың орамаларының бірдей еместігін ескереді. Шыққан ЭҚК-інің жиілігі:

 

f2=f1s. (5.41)

 

Кедергісі R2¢ және индуктивтілігі L2¢ ротордың тізбегінде ток I2¢ келесідей анықталады:

 

 

немесе қарапайым түрлендірулерден кейін:

 

, (5.42)

 

мұндағы Х2¢– f1 жиілігі кезіндегі екінші ретті ораманың шашырауының индуктивті кедергісі.

Асинхронды қозғалтқыштың фаза алмастыру дәстүрлі сұлбасына сәйкес теңдеуді алдық (5.25-сурет), онда статордың да шама-шарттары R1 және Х1 ескерілген. Бұл қарапайым модель арқылы орныққан режимдерді симметриялы қоректенетін симметриялы қозғалтқыш кезінде талдауға болады.

 

 

5.25-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың фаза алмастыру сұлбасы

Қозғалтқыштың қуатын анықтау.Барлық орындаушы механизмінің жұмысы төменгі жолдармен сипатталады:

а) технологиялық үрдістерді орындау кезіндегі әсер ететін күштермен;

б) қозғалыстың жылдамдығы (U) немесе айналу саны немесе бұрыштық жылдамдық (ω);

в) пайдалы қуат және тұтынушы қуат.

Тұрақты жылдамдықпен жұмыс істейтін орындаушы механизмде тек қана статикалық кедергі жойылады, статикалық кедергі ортаның кедергісі мен механизмнің тіреу күшінен тұрады.

Қалыпсыз қозғалыста толық кедергі статикалық және динамикалық кедергіден тұрады.

Айнымалы қозғалыста күшті моменттер арқылы ауыстыруға болады:

 

(5.43)

 

Мс кедергінің статикалық пайдалы кедергінің моменті және тіреу күшінің моментінен тұрады:

 

. (5.44)

 

=2, . (5.45)

 

мұндағы n - минутындағы айналу саны.

 

Мысалы: 1кВт=1,36 л.с немесе 1кВт=1,36·75=102 кгм/сек, онда

 

, кВт. (5.46)

 

Айналу жылдамдығы үлкейген сайын айнымалы бөліктердің үдеуіне кететін қуаттар шығыны көбейеді. Қуатты анықтау кезінде көбінесе көңілді оның габаритіне аударады, яғни басқа сөзбен айтқанда, қозғалтқыштың өлшемі қуат жүктемесінің шамасымен уақытқа байланысты өзгеруіне байланысты.

Асихронды қозғалтқыштар критикалық моменттен үлкен моментті тудыра алмайды, ал синхронды қозғалтқыштар максимал моменттен үлкен момент тудыра алмайды. Критикалық немесе максимал моментінің номинал моментіне қатынасын жүктемелі қасиеті деп атайды.

Кестедегі көрсетілген температурадан үлкен температурада жұмыс істейтін машиналардың жұмысының қызметі, мерзімі жағынан азайады, ал төменгі температурада жұмыс жасаса, онда жұмысының қызмет жасайтын мерзімі ұзарады. Жуықтап айтқанда, изоляцияның қызмет жасайтын мерзімінің жұмыс температурасы 8-100С өскенде екі есе азайады. Вентиляцияның қолданылуы арқылы электр машинасының орамасының жұмыс температурасы азаюы мүмкін.

Қозғалтқыштарды таңдау.Қозғалтқыштардың дұрыс таңдауының өте үлкен мәнісі бар. Қуаты аз болса қалыпты жұмысты қамтамасыз ете алмайды, яғни өндірістің еңбегін төмендетеді және қозғалтқыштардың қатты қызып кетуіне әкеліп соқтыруы мүмкін.

Ал қуаты өте үлкен болса, қондырғышының П.Ә.К-ін азайтады, ал айнымалы токтағы қозғалтқыштардың қуат коэффицентін төмендетеді, сонымен қатар энергия қуатының жоғалымы жоғарылайды.

Қуатын есептеу жолдарын қарастырайық:

1. Токарлы станоктар

Токарлы станоктардың қозғалтқыштарының қуатын келесі формуламен анықтаймыз:

 

мұндағы - кесу күші, өлшем бірлігі кг; Vр - кесу жылдамдығы, өлшем бірлігі м/мин; -станоктың П.Ә.К-і.

 

Кейде қуатты есептеу үшін айналдырушы моментті қолданады:

 

кГм,

 

мұндағы d - заттың диаметрі, м.

 

Осы кезде қуат келесі формуламен анықталады:

 

, кВт.

 

Токтарды және басқа металл өңдейтін станоктар үшін қолданылатын жетек үшін үш фазалы асинхронды қозғалтқыштар қолданылады.

2. Бұрғылау станоктары

Қуат келесі формуламен анықталады:

.

 

Бұрғылау станоктарының жетегі үшін үш фазалы асинхронды қозғалтқыштар қолданылады.

3. Жону (строгальные) станоктары:

Олар келесі түрге бөлінеді: қума жону (өңдейтін деталь қайтпалы-келмелі қозғалысқа ұшырайды, кесетін пышағы қозғалмай орналасқан); көлденең жону (өңделетін деталь столмен бірге қозғалмайды, кірісіне кесетін пышағы қайтпалы-келмелі қозғалысқа ұшырайды); жоныштайтын (қума жону станогы сияқты, бірақ кесетін пышағы вертикаль жазықтықта қозғалады); арнаулы (тісті жону).

4. Сұйықты сорғылар (насостар)

Қуаттар келесі формуламен анықталады:

 

, кВт,

 

мұндағы Q - сорғының өнімі, ; r - сұйықтық салмағы, ; H - толық арын (напор), м; - сорғының П.Ә.К; - сорғы мен қозғалтқыш арасындағы берілістің П.Ә.К-і.

 

Поршеньді сорғының өнімін келесі формуламен анықтауға болады:

 

Q=K ,

 

мұндағы К - цилиндрді сумен толтыру коэффициенті, к=0,9; L - поршеньнің ұзындығы, м; Д - поршеньнің диаметрі, м; П - минут іщіндегі жүріс саны.

 

Судың ағу биіктігі Н:

 

Н=h +h +h ,

 

мұндағы hе - сору биіктігі; hн - талқандау биіктігі; hто – су арынының жоғалуына тең биіктік.

 

3. Компрессорлар қуаты:

 

,

 

мұндағы A - ауаны сығуға кететін жұмыс шамасы; Q - компрессор өнімі, өлшем бірлігі .

 

Қозғалтқыштарды есептеу қуаттары арқылы және каталогтар бойынша тауып таңдайды, олардың қуаттары жүктемеге сәйкес болуы керек.

Механикалық сипаттамаларды алу.Механикалық сипаттаманы алу үшін, электрлік машиналар курсында жиі жасалатындай, магниттелу контурын қыспақтарға шығару арқылы модельді қарапайымдатамыз (5.26, а-сурет).

 

а) б)

 

5.26-сурет. Асинхронды машинаның қарапайымдатылған алмастыру сұлбасы (а) және сипаттамалары (б)

 

,

 

мұндағы I – ротордың тогының активті құраушысы, y2 және арасындағы бұрыш.

 

М(s) механикалық сипаттама туралы сапалы түсінікті үш көбейткіштің әрқайсысының s-ке тәуелділігін бақылау арқылы алуға болады.

Магниттік ағын Ф бірінші жақындауда s-ке тәуелді емес (5.26, б-сурет). s=0 кезінде ротордың тогы нольге тең және s ® ±¥ кезінде асимптотикалық түрде қатынасына ұмтылады (5.26, б-сурет). Алмастыру сұлбасы арқылы соңғы көбейткішті оңай анықтауға болады:

 

; (5.47)

 

S кішкентай болғанда cosy2 мәні ±1-ге жақын және s ® ± ¥ болғанда асимптотикалық түрде нольге ұмтылады. Үш көбейткіштің көбейтіндісі ретінде момент S = 0 кезінде нольге тең (w=w0 – идеалды бос жүріс), оң Мк+ және теріс Мк- максимумдарына – критикалық мәндеріне сырғанаудың критикалық мәндері кезінде жетеді, одан кейін үшінші көбейткіш арқылы нольге ұмтылады.

Механикалық сипаттаманың теңдеуін механикалық және электрлік шамалар арқылы берілетін ротордың тізбегінде шығындарды теңестіру арқылы алуға болады. Желіден тұтынатын қуат, R1-дегі шығындарды ескермегенде, электр магниттік қуатпен шамалас болады:

 

,

Біліктегі қуат келесідей анықталады:

 

.

 

Ротордың тізбегіндегі шығын:

 

, (5.48)

 

немесе электрлік шамалармен берілгенде:

 

,

 

осыдан:

 

. (5.49)

 

Соңғы өрнекке (5.49)-ден I2¢ қойып, және М=f(s) функциясының экстремумын және оған сәйкес Мк және sк тауып, келесі теңдеуді аламыз:

 

(5.50)

мұндағы а=R1/R¢2.

 

, (5.51)

 

. (5.52)

 

Практикада кейде а=0 деп алады, яғни статордың орамаларының активті кедергісін ескермейді. Бұл әдетте Рн>5 кВт болғанда елеулі қателіктер әкелмейді, бірақ бұл аз қуаттарда модельді нашарлата алады. а = 0 кезінде (5.50) - (5.52) өрнектері келесідей түрге ие болады:

 

(5.53)

 

(5.54)

 

, (5.55)

 

мұндағы Хк = Х12 – машинаның шашырау индуктивті кедергісі.

 

s<<sк кезінде, бөлімінде бірінші мүшені ескермеуге болады және жұмыс бөлімінде механикалық сипаттаманы келесі түрде алуға болады:

 

. (5.56)

 

5.26, б-суреті бойынша асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасының қатаңдығы айнымалы болса, жұмыс бөлімінде , ал ½s½>½sкр½ кезінде – оң болады.

Асинхронды электр жетегі тұрақты ток электр жетегі сияқты, тұрақты ток электр жетегіндегі энергия ағынының таралуымен, қозғалтқыштық және үш тежелу режимінде жұмыс істей алады.

5.5 Автоматтандырылған электр жетегінің






Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 754. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.135 сек.) русская версия | украинская версия