Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Выбор рационального электропривода на примере автомобилеподъемника 9
1.2. Анализ существующих методов определения номинальной мощности электродвигателей 16
1.3. Общие выводы и постановка задач исследования 38
Глава 2. Разработка и обоснование методики определения мощности электродвигателя для повторно-кратковременного режима работы 40
2.1. Предпосылки и допущения к тепловой модели 40
2.2. Определение температуры нагрева элементов электродвигателя 48
2.3. Нагрев элементов электродвигателя во время пуска 54
2.4. Упрощенный способ расчета температуры нагрева электродвигателя 57
2.5. Определение мощности электродвигателя 63
2.6. Методика выбора мощности электродвигателя, работающего в повторно-кратковременном режиме 67
2.7. Выводы по главе 69
Глава 3. Программа проверки методики определения мощности электродвигателя для повторно-кратковременного режима работы 70
3.1. Программа исследований процессов нагрева электродвигателя 70
3.2. Исходные условия 71
3.3. Методика проведения эксперимента первого этапа 78
3.3.1. Математическое моделирование 79
3.3.2. Лабораторное (физическое) моделирование 87
3.4. Методика проведения эксперимента на электродвигателе автомобилеподъемника (рабочей машины) 89
3.5. Выводы по главе 91
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 92
4.1. Исследование на нагрев электродвигателя лабораторной установки 92
4.2. Исследование на нагрев электродвигателя рабочей мапшны
4.3. Анализ результата экспериментов и выводы по главе 115
Глава 5. Технико-экономическая оценка методики расчета и выбора мощности электродвигателя 118
5.1. Методика расчета экономической эффективности 118
5.2. Расчет экономической эффективности применения новой методики выбора мощности электродвигателей 121
5.3. Влияние загрузки электродвигателя на температуру его нагрева 125
5.4. Выводы по главе 131
Заключение 133
Библиографический список 137
Приложения 145
- Анализ существующих методов определения номинальной мощности электродвигателей
- Определение температуры нагрева элементов электродвигателя
- Методика проведения эксперимента первого этапа
- Исследование на нагрев электродвигателя рабочей мапшны
Введение к работе
Целью проводимой в России экономической реформы, призванной совершенствовать экономические отношения, реально считать повышение эффективности производственной сферы, и, соответственно, улучшение социально-экономического положения общества. Одним из аспектов, способных реально повысить эффективность производства, следует признать реализацию модернизированной техники и передовых технологий, что в соответствии с другими факторами призвано повысить эффективность отраслей АПК, в том числе и сельского хозяйства. В настоящее время выдвинулась в разряд первостепенных проблема укрепления материально-технической базы сельского хозяйства, назрела необходимость совершенствования и развития энергетики, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства, а вместе с тем и экономии энергоресурсов. В процессе реализации энергосберегающей политики и осуществления мероприятий по рациональному и экономному использованию энергоресурсов значимая роль отводится внедрению энергосберегающих технологий.
Технический уровень средств электрификации и автоматизации производственных процессов во многом определяет экономическую эффективность применения их в сельскохозяйственном производстве. Уровень технического совершенства тех или иных технических средств оценивается системой показателей: производительностью, КПД, мощностью, долговечностью, безотказностью, степенью унификации и т.д. Одними из основополагающих в системе электрификации и автоматизации производства признаны показатели надежности, заметно влияющие на производительность, КПД и экономическую эффективность применения прогрессивных технических средств. Выход из строя технологического и электротехнического оборудования повлечет за собой нарушение технологического процесса, недовыпуск продукции, нерациональное
расходование трудовых и материальных ресурсов, увеличение затрат на ремонт и содержание техники.
В современных условиях наука и техника предлагают сельскохозяйственному производству широкий ассортимент технических средств, поэтому в практике хозяйствования при техническом оснащении или проектировании и сооружении новых объектов приходится решать задачу, обусловленную экономически оправданным выбором того или иного варианта технического решения (исходя из конкретных производственных условий).
Реализация экономически выгодного варианта призвана обеспечить экономию общественного труда, рост объемов производства и повышение качества продукции, снижение трудовых и материальных ресурсов.
Надежность и экономическая эффективность применения электротехнического оборудования обусловлены, в значительной степени, правильностью его выбора для тех или иных технологических процессов и рабочих машин. Особенно это имеет большое значение при выборе электродвигателей, являющихся основой электропривода производственных рабочих механизмов.
Главным критерием при выборе электродвигателя рабочей машины является его номинальная мощность. Завышенное значение номинальной мощности по сравнению с необходимым, может обернуться не меньшими издержками, чем недооценка реальной загрузки электродвигателя. Рациональное обоснование и выбор оптимальной мощности электродвигателей позволяет снизить первоначальные затраты, уменьшить потери, эксплуатационные расходы, повысить коэффициент мощности установки и надежность системы электродвигатель - рабочая машина.
Целью настоящей диссертационной работы является повышение коэффициента мощности установки и эффективности системы электродвигатель - рабочая машина, за счет уточненной методики расчета и выбора мощности электродвигателей сельскохозяйственных машин,
6 работающих в повторно-кратковременном режиме, которая будет включать в себя как определение необходимой мощности, так и проверочный расчет температуры нагрева обмотки выбранного электродвигателя.
Объектом исследований в диссертации служит асинхронный короткозамкнутый электродвигатель, работающий в системе электродвигатель - рабочая машина. В качестве примера рабочей машины рассмотрен автомобилеподъемник.
Предметом исследования в диссертации является закономерность изменения температуры электродвигателя от времени работы, в зависимости от загрузки и продолжительности включения.
Реализация цели сводится к решению следующих основных задач:
- разработка математической модели тепловых процессов в
асинхронном электродвигателе при различных режимах работы,
позволяющей рассчитывать температуру нагрева обмотки статора;
- разработка уточненной методики определения необходимой мощности
электродвигателя, исходя из условия его нагрева;
- проверка предлагаемой методики, на основе лабораторных и
производственных исследований процессов нагрева электродвигателя в
продолжительном и повторно-кратковременном режимах работы;
- определение условий и области применения предлагаемой методики.
Научная новизна работы заключается в том, что исследования
тепловых режимов электродвигателей проводятся с использованием теории эквивалентных тепловых схем и с созданием математической модели тепловых процессов электродвигателя.
Практическая значимость исследования состоит в рациональном выборе электропривода сельскохозяйственных машин с точки зрения нагрева и дальнейшем развитии теории электропривода в разделе выбора мощности электродвигателей.
Работа выполнена на кафедре применения электрической энергии в сельском хозяйстве Федерального государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный агроинженерный университет».
Диссертация состоит из пяти глав.
В первой главе рассмотрены факторы, влияющие на выбор рационального электропривода. Проведен анализ существующих методов определения номинальной мощности электродвигателей, их достоинств и недостатков при выборе номинальной мощности электродвигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме, исходя из нагрева. Исходя из приведенных недостатков существующих методик, показана необходимость разработки новой уточненной методики.
Во второй главе проведено теоретическое исследование тепловых процессов в электродвигателе. Нами впервые составлена новая, отличная от существующих, эквивалентная тепловая схема замещения электродвигателя, на основе которой получены системы дифференциальных уравнений, описывающие его нагрев. Определена последовательность действий при выборе мощности электродвигателя, работающего в повторно-кратковременном режиме.
В третьей главе приведена разработанная методика проведения экспериментов первого и второго этапов исследования процессов нагрева электродвигателя в продолжительном и повторно-кратковременном режимах работы, методика математической обработки результатов эксперимента.
В четвертой главе даны результаты и анализ исследования на нагрев электродвигателей лабораторной установки и рабочей машины. По составленным в работе системам дифференциальных уравнений и по уравнениям классической теории получены математические модели нагрева электродвигателя. Рассчитанные при помощи математических моделей, кривые нагрева электродвигателя, сравнивались с полученными экспериментально. Сделан вывод о преимуществе предлагаемой методики по сравнению с классической.
В пятой главе приведен порядок и результаты расчета экономической эффективности предлагаемой методики выбора оптимальной мощности электродвигателей. Подтверждена целесообразность применения разработанной методики. Определены области практического применения предлагаемой методики.
Анализ существующих методов определения номинальной мощности электродвигателей
Надежная и экономичная работа электропривода возможна только при правильном выборе мощности электродвигателя. Мощность двигателя должна выбираться в строгом соответствии с режимом работы и ожидаемой нагрузкой. Разнообразие условий работы и требований рабочих машин осложняют выбор мощности электродвигателя.
Установка двигателей излишней мощности не целесообразна. При этом неоправданно возрастают габариты машины, ее масса и первоначальная стоимость, ухудшаются энергетические показатели - машина работает с пониженным значением к. п. д., а в случае асинхронных двигателей - с низким коэффициентом мощности, что в свою очередь создает дополнительные трудности в эксплуатации электрических сетей. Снижение установленной мощности по сравнению с требуемой влечет за собой неизбежное повышение температуры отдельных частей машины и ее обмоток сверх допускаемого нормами, а следовательно, и возможность быстрого выхода машины из строя.
Выбор необходимой мощности электродвигателя проводится исходя из трех условий: - нагрева; - трогания; - перегрузочной способности. Как правило, определяющим фактором при выборе мощности электродвигателя, является нагрев его обмоток. Исходя из допустимого нагрева электродвигателя, его номинальная мощность определяется: 1) значением допустимой температуры или классом изоляции электродвигателя; 2) потерями в электродвигателе; 3) качеством охлаждения. При проектировании, выборе мощности и проверке на нагрев электродвигателей, в настоящее время применяют следующие методы: 1) метод построения кривой нагрева; 2) метод средних потерь; 3) метод эквивалентных величин (тока, момента и мощности); 4) метод эквивалентных греющих потерь; 5) метод эквивалентных тепловых схем замещения; 6) метод температурных полей. Применяемые методы расчета температуры электродвигателей определяются уравнениями, полученными согласно существующей классической теории нагрева. Многочисленные исследования показывают, что эта теория имеет ряд недостатков, а базирующиеся на ней методы средних потерь и эквивалентных величин в ряде случаев приводят к грубым просчетам, так как оправдывают себя только при расчете установившегося режима работы.
Определение оптимальной по нагреву мощности электродвигателей, согласно классической теории, происходит исходя из ряда допущений, основными из которых являются следующие:
1. Электродвигатель рассматривается как однородное тело с бесконечно большой теплопроводностью, поэтому температура различных частей электродвигателя принимается одинаковой во всех его точках.
Температура активных частей электродвигателя может быть принята одинаковой, а следовательно будет справедливо и данное допущение, лишь при установившихся или медленно меняющихся нагрузках продолжительного режима работы. Кроме того, в обмотках, выделяется значительно больше теплоты, чем в магнитопроводе. Особенно это характерно, при больших нагрузках, для электродвигателей, работающих в кратковременном и повторно-кратковременном режимах. Поэтому температура обмотки может значительно превышать температуру стали статора [7].
При анализе кривых нагрева обмотки и стали статора электродвигателя, полученных по опытным данным и по существующим уравнениям Ароновым Р.Л., было определено, что классическая теория качественно характеризует лишь нагрев стали, а температура обмотки растет значительно быстрее [24]. Наличие изоляции, которая обладает малой теплопроводностью, затрудняет теплообмен между разнородными частями электродвигателя, вследствие чего его нагрев происходит неравномерно. Это противоречит классической теории, поэтому, при изучении процессов нагрева, электродвигатель нужно рассматривать как систему нескольких однородных тел, связанных взаимными тепловыми потоками.
2. Теплоотдача в окружающую среду пропорциональна превышению температуры отдельных частей двигателя над температурой окружающей среды. В действительности между значением температуры и теплоотдачей электродвигателя нет прямой зависимости. Как показали исследования, теплоотдача с единицы поверхности растет быстрее, чем ее температура [7]. Это объясняется тем, что данное допущение справедливо лишь для части теплоты, отдаваемой за счет теплопроводности. Другая, значительная ее часть, отдаваемая конвекцией, пропорциональна разности температур тела и среды в степени 1,25. И, наконец, та часть теплоты, которая отдается лучеиспусканием, пропорциональна разности четвертых степеней абсолютных температур тела и среды.
3. Классическая теория предполагает, что постоянная времени нагрева пропорциональна теплоемкости и обратно пропорциональна теплоотдаче электродвигателя и остается постоянной в течение всего процесса нагрева. Однако величина постоянной времени нагрева не постоянна и изменяется как вследствие перераспределения теплоты между частями двигателя, так и с изменением теплоотдачи [7].
Определение температуры нагрева элементов электродвигателя
Определение температуры нагрева элементов электродвигателя проводится из системы уравнений теплового равновесия пяти тел, связанных друг с другом взаимными тепловыми потоками. Согласно приведенным выше допущениям, запишем условие теплового равновесия для однородного тела в общем случае [1, 26]: APdt = Cdx + Aidt, (2.1) где дР - потери мощности, т.е. количество тепловой энергии, выделяемой телом в единицу времени, Вт; С - теплоемкость тела, т.е. количество тепловой энергии, необходимое для повышения его температуры на 1С, Дж/град; А - теплоотдача тела, т.е. количество тепловой энергии, отдаваемой его. поверхностью в единицу времени, при разности температуры тела и окружающей среды в 1С, Дж/сград; т - превышение температуры тела над температурой окружающей среды, С; t - время, с. Применительно к рассматриваемой тепловой схеме, приведенное определение х справедливо только для корпуса электродвигателя, так как только он контактирует с окружающей средой. Для остальных элементов схемы под т следует понимать разность температур граничащих друг с другом тел.
Из уравнения (2.1) следует, что на протяжении элементарного промежутка времени dt в теле выделяется теплота, равная APdt. Часть этих потерь энергии, равная Cdx, остается в теле и идет на его нагрев, вызывая повышение температуры тела на величину dx. За тот же промежуток времени другая часть этой теплоты, прямо пропорциональная достигнутому превышению температуры, и равная Axdt, отводится в окружающую среду.
Как уже отмечалось выше, в эквивалентных тепловых схемах электрических двигателей протекают процессы аналогичные процессам в электрических цепях. Так аналогом тока является тепловой поток между элементами схемы, напряжения или разности потенциалов - разность температур элементов, а сопротивления - величина, обратно пропорциональная теплоотдаче или теплопроводности. Таким образом, аналогом выражения, определяющего ток, 1]2:=(ф1-ф2)/К]2 (для участка цепи между точками с разными потенциалами), будет формула теплового потока между элементами тепловой схемы Q]2 = (Xj -т2)А12.
Исходя из физической сущности процессов, протекающих в электродвигателе, принимаем направления движения тепловых потоков в схеме замещения (рис.2.1). Согласно с направлениями тепловых потоков, для каждого элемента электродвигателя может быть составлено уравнение равновесия тепловой энергии, в соответствии с аналогией движения токов через узловые точки электрических схем и условием теплового баланса однородного тела (2.1). Количество тепловой энергии, передаваемой от поверхности обмотки статора с температурой т0 к стали статора с температурой тс, в единицу времени, определяется: Q =Аос(т0-тс). Аналогично определяются и другие тепловые потоки. После подстановки и некоторого преобразования получим систему уравнений рабочего периода электродвигателя для тепловой схемы на рис.2.1., которая будет выглядеть следующим образом: AP0dt = C0dx0 +А0С(т0 c)dt+AOB(T0 -xB)dt APcdt = CcdTc + Асв(тсB)dt +Аск(тс-xK)dt + + A0C(xc-x0)dt APBdt = CBdtB + ABK(xB - tK)dt +Аов(тв-x0)dt+ + АСв(хв-хс іг + АрВ(тв-Тр APKdt = CKdxK + ACK(TK c)dt + ABK(TK -xB)dt + APpdt = Cpdxp + Арв(тр -xB)jt + ApK(xp -xK)ft (2.2) где индексы о, с, в, к, р, ос относятся соответственно к обмотке, статору, воздуху, корпусу, ротору и окружающей электродвигатель среде. Из системы уравнений видно, что часть энергии, выделяющейся в каждом элементе электродвигателя, идет на повышение температуры (нагрев) этого элемента, а другая часть - отдается соседним элементам, и в конечном счете, через корпус электродвигателя - в окружающую его среду. Количество направлений теплоотдачи для каждого элемента равно количеству граничащих с ним других элементов тепловой схемы. Направление теплоотдачи между соседними элементами зависит от разности температур этих элементов.
Так как, корпус двигателя является пассивным телом, то лРк= 0. За потери во внутреннем воздухе дРв принимаются механические потери на трение в подшипниках и ротора о воздух. Система уравнений (2.3) содержит пять неизвестных - температуры обмотки х0, статора хс, воздуха хв, корпуса хк, и ротора Хр, которые и определяются для конкретных условий (электродвигатель и график нагрузки) из решения этой системы. Теплоемкость С, теплоотдача А и потери дР определяются по существующим выражениям из теории теплопередачи и курса электрических машин. Температура окружающей среды хос принимается по месту установки электродвигателя. Решая полученную систему дифференциальных уравнений, определяем температуру элементов электродвигателя в любой момент времени процесса нагрева, от начального до установившегося. За начальное значение, в первый момент включения электродвигателя, для каждого элемента в тепловой схеме принимается температура окружающей среды.
Данный метод можно применять для определения температуры обмотки после какого-то определенного числа циклов работы электродвигателя. Кроме того, с помощью этого метода возможно определение количества циклов, в течении которых, температура обмотки электродвигателя достигнет предельно допустимого значения при данном графике нагрузки или определение предельного количества циклов для электродвигателя меньшей мощности. Для этого задаемся значением предельно допустимой температуры обмотки для данного класса изоляции выбранного электродвигателя и определяем количество циклов за время которых эта температура не превысит заданное значение [72].
Методика проведения эксперимента первого этапа
Экспериментальные исследования первого этапа (на лабораторной установке) заключались в математическом моделировании процессов нагрева испытуемого электродвигателя, и в проведении экспериментов по измерению его температуры нагрева во время работы. Затем результаты расчета и измерения сравнивались, и делался вывод о точности предлагаемой математической модели. Исходя из этого ставились следующие задачи: 1) создание математической модели процессов нагрева элементов электродвигателя лабораторной установки в продолжительном и повторно-кратковременном режимах работы; 2) расчет процессов нагрева элементов электродвигателя лабораторной установки для заданных режимов работы; 3) экспериментальное исследование процессов нагрева элементов электродвигателя лабораторной установки для тех же заданных режимов работы. 3.3.1. Математическое моделирование
Расчет температуры испытуемого электродвигателя, паспортные данные которого приведены в приложении 1, проводился для двух режимов работы. Для расчета температуры в продолжительном режиме работы S1 использовалась система дифференциальных уравнений (2.3); в повторно-кратковременном режиме работы S3 - системы уравнений (2.3) и (2.5) (по точному методу расчета), и система уравнений (2.23) (по упрощенному методу расчета). Системы уравнений содержат неизвестные величины потерь мощности, теплоемкости и теплоотдачи элементов электродвигателя, которые определяются из паспортных данных для постоянной номинальной нагрузки и продолжительности включения ПВ, равной 100% (режим S1) и 60% (режим S3).
Общие потери в электродвигателе определяются по формуле (2.34). Потери в обмотке статора [32 - 34]: AP0=mI2RT+APA, (3.1) где т-число фаз; I - ток в обмотке, А; RT - сопротивление обмотки, приведенное к расчетной температуре, Ом; лРд- добавочные потери при нагрузке, которые в соответствии с ГОСТ 11828-75 принимаются равными 0,5% потребляемой мощности, Вт [33, 50]. Для обмотки из меди: RT =Ri 14 х V 235 + хх ) где Rx- сопротивление обмотки в холодном состоянии, Ом; т - расчетная температура обмотки, С; тх- температура обмотки в холодном состоянии, С. Для обмотки из алюминия вместо 235 в формулу подставляют 245. (3.2) Потери в стали статора [32,51]: ДРс = ДРосн + АРПОВ + ДРпул» (3.3) где АР0СН- основные потери, которые состоят из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи, Вт; дРпов- поверхностные потери, Вт; дРлул- пульсационные потери, Вт. АРосн=Рі,о/5о[5о] дава2ша+ 6 111 ), (3.4) где р - удельные потери в стали при частоте перемагничивания 50 Гц и магнитной индукции 1 Тл, Вт/кг; г ! - частота перемагничивания стали статора, Гц; Р - показатель степени, зависящий от марки стали; кда,кда- коэффициенты, учитывающие влияние на потери в стали неравномерности распределения потока по сечениям участков магнитопровода и технологических факторов; Ва ,Bzcp- индукция в ярме и средняя индукция в зубцах статора, Тл; ma,mzl — масса стали ярма и зубцов статора, кг. ДРпов =0 5ko{ ) (Bo,t2103)2(tl -brffclerf, (3.5) где к0- коэффициент, учитывающий влияние обработки поверхности головок зубцов статора на удельные потери; Zj - количество зубцов статора; Z2 - количество зубцов ротора; п - частота вращения, об/мин; В0) - амплитуда пульсации индукции в воздушном зазоре над коронками зубцов статора, Тл; tj ,t2- зубцовые шаги статора и ротора, м; Ьш1 - ширина шлица пазов статора, м; 1ст1 - длина стали сердечника статора, м. APi = 0,llf- Br \2 mzl, (3.6) где Вщя1- амплитуда пульсаций индукции в среднем сечении зубцов, Тл. Потери в воздухе электродвигателя (воздушный зазор между статором и ротором, и пространство между статором и подшипниковыми щитами), к которым относятся внутренние механические потери, включающие в себя потери на трение в подшипниках и на трение ротора о воздух [52]: в=кт(їмю) Da,4l3 (3 7) где кт- коэффициент, зависящий от наружного диаметра статора и числа полюсов; пс- синхронная частота вращения, об/мин; Dal - наружный диаметр статора, м. Потери в роторе: дРр = дР - дР0 - дРс - дРмех, (3.8) где лРмех- механические потери, включающие в себя кроме потерь на трение вентиляционные потери, Вт [32]: Д мех - т Го) D 4 (3-9) Теплоемкость элементов в тепловой схеме замещения: С = СрШ, (ЗЛО) где Ср- удельная теплоемкость элемента при постоянном давлении, Дж/(С-кг); m - масса элемента, кг. Общая теплоемкость двигателя определяется как сумма теплоємкостей всех элементов: Сдв =С0 +СС +СВ +СК +Ср (3.11) Теплоотдача элементов [30, 53, 54, 55, 56]: A = aS, (3.12) где a - коэффициент теплоотдачи поверхности элемента, Вт/(м2С); S - площадь поверхности элемента, м2. Коэффициент теплоотдачи между обмоткой и сталью статора аос в большой мере зависит от зазора между обмоткой и пакетом активной стали. При теоретическом зазоре 0,6 мм коэффициент принимается от 300 до 500 Вт/(м2-С); при еще меньшем зазоре коэффициент принимается равным от 500 до 1000 Вт/(м2-С) [34].
Кроме расчета разработанной математической модели, для сравнения, проводится расчет температуры обмотки статора электродвигателя по существующей классической методике при помощи выражения (2.26) для продолжительного режима, и при помощи выражений (2.26) и (2.27) для повторно-кратковременного режима работы. Неизвестные величины в выражениях определяются исходя из номинальных данных электродвигателя.
Исследование на нагрев электродвигателя рабочей мапшны
Исследование на нагрев электродвигателя автомобилеразгрузчика проводилось на территории ОАО «Челябинский комбинат хлебопродуктов №1». Испытания проходили на автомобилеразгрузчике с механическим приводом БПФШ-ЗМ с предельной грузоподъемностью 50 тонн.
Для очереди из 10 разгружающихся автомобилей с прицепами была снята нагрузочная диаграмма электродвигателя автомобилеразгрузчика. Усредненная за 10 рабочих циклов диаграмма приведена на рис.4.6. Форма кривой и значение тока во время работы определялись при помощи осциллографа С1-68 инв. № 69-058, и амперметра Э526 инв. № 2267. Время поворота платформы на наибольший угол и в исходное положение на протяжении всех циклов работы сохранялось неизменным, равным 8 секундам, а время разгрузки автомобиля и паузы колебалось около 200 и 140 секунд соответственно. Температура окружающей среды во время испытаний сохранялась равной 18 С. Паспортные данные электродвигателя приведены в приложении 1.
Превышение температуры обмотки определялось методом сопротивления. Начальное сопротивление обмотки при температуре окружающей среды 18 С составило 0,339 Ом. По окончании 10 циклов работы, сопротивление составило 0,353 Ом.
Для сравнения с этим, экспериментально полученным значением, проведен расчет превышения температуры обмотки электродвигателя автомобилеразгрузчика в конце 10 рабочих циклов по предлагаемой и классической методикам. Исходя из полученной нагрузочной диаграммы (см. рис.4.4.) определены следующие значения: - среднеквадратичное значение тока, потребляемого электродвигателем за время работы, I = 31,9 А; - время работы в цикле tp = 16 с; - время паузы в цикле t0= 340 с; - относительная продолжительность включения є = 0,05.
Превышение температуры обмотки в конце 10 рабочих циклов, рассчитанное по полученным математическим моделям, составило 7,5 С и 4,2 С, для предлагаемой и классической методик соответственно. Из полученных данных видно, что отличие значения превышения температуры, рассчитанное по предлагаемой методике, от экспериментального в 2 раза меньше, чем при расчете по классической методике. Разница между последними исследованиями и исследованиями, проведенными в лабораторных условиях, состоит в том, что, при исследовании электродвигателя автомобилеразгрузчика, расчетные значения превышения температуры в конце времени работы оказались ниже экспериментальных. Это объясняется тем, что, на начальном участке действительной кривой нагрева, температура обмотки возрастает быстрее, чем в математических моделях (см. рисунки 4.1. и 4.2.). При работе автомобилеразгрузчика имеет место малая продолжительность включения, и в конце 10 рабочих циклов превышение температуры обмотки значительно ниже максимально допустимого (100 С для класса нагревостойкости изоляции F), то есть значение превышения температуры обмотки находится на начальном участке кривой нагрева.
Расчеты показывают, что, при таком характере нагрузки (потребляемая мощность и продолжительность включения), тепловой процесс достигнет установившегося состояния как минимум через 100 циклов. При этом максимальная температура обмотки будет значительно ниже предельно допустимой. Было определено, что при имеющейся продолжительности включения рабочей машины ПВ = 5%, возможно увеличение греющих потерь в 6 раз для достижения температурой обмотки предельно допустимого значения, а при ближайшей стандартной продолжительности включения ПВ = 15% (с тем же значением времени работы в цикле) - в 3,5 раза. Это значит, что по условию нагрева, для данной рабочей машины возможна установка электродвигателя меньшей номинальной мощности.
Полученные данные соответствуют установленному на автомобилеподъемнике электродвигателю мощностью 15 кВт. Для определения необходимой по условию нагрева номинальной мощности электродвигателя автомобилеподъемника, был проведен расчет, по предлагаемой в данной работе методике выбора мощности, для максимальной загрузки рабочей машины.
