Выбор системы электропривода. Асинхронные двигатели серии 4А. Требуемая номинальная скорость вращения двигателя

3.2.  Выбор системы электропривода.

Очевидно, судя по виду нагрузочной диаграммы механизма, что своё влияние на выбор вида и типоразмера электродвигателя, а, следовательно, и системы электропривода будет оказывать не только величина номинальной требуемой мощности, но и перегрузочная способность самого двигателя. Рассмотрим несколько типов электродвигателей, для оптимального выбора системы электропривода.

1.  Асинхронные двигатели серии 4А.

У различных по мощности асинхронных двигателей серии 4А с частотой вращения холостого хода n₀=600 об/мин , кратность максимального момента составляет k_м=1.8…1.9. Примем, что

М_{мах АД}=k_з·М_деф

   где, k_з=1.1 – коэффициент запаса, учитывающий динамическую составляющую момента.

М_деф   –  наибольший из присутствующих на упрощённой нагрузочной диаграмме моментов. Момент прилагаемый линейкой к деформированной заготовке, для исправления её деформации. M_деф= 1500 Н/м.

Найдём соответствующий номинальный момент при максимальном значении кратности максимального момента k_м=1.9:

Этому моменту должна соответствовать мощность:

где w_{ном АД} – требуемая номинальная скорость вращения двигателя.

где  s_ном – величина номинального скольжения, для двигателей серии 4А s_ном=1.5…5 %. Примем s_ном=4%.

2 .  Двигатели переменного тока для краново-металлургических механизмов.

Под требуемые параметры технологического процесса подходит электродвигатель МТН 6Н1 – 10 с номинальной частотой оборотов     n_ном=570 об/мин, максимальным моментом М_мах=2320 Н·м и номинальной мощностью Р_ном=45 кВТ.

3.   Двигатели постоянного тока.

Двигатели постоянного тока серий 2ПН, 2ПФ и 2ПО могут выдерживать трёхкратную перегрузку по току в течение 10 с в минуту. Как и в случае с асинхронным двигателем примем, что необходимый максимальный момент, развиваемый двигателем равен:

М_{мах АД}=k_з·М_деф

Найдём соответствующий номинальный момент при максимальном значении кратности максимального момента k_м=3:

Этому моменту должна соответствовать мощность:

где w_{ном АД} – требуемая номинальная скорость вращения двигателя.

где  s_ном –номинальный статизм характеристики, для двигателей постоянного тока номинальная величина статизма составляет s_ном=2…10 %. Примем s_ном=4%.

Как следует из приведённых выше примеров, получения наименьшей мощности приводного двигателя можно достигнуть лишь в том случае, если это двигатель постоянного тока. Есть несколько систем электроприводов, использующих ДПТ: система Леонардо (генератор–двигатель), система с реостатным регулированием параметров, тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока (ТП–ДПТ) и широтно-импульсный преобразователь (ШИП). Система Леонардо, хотя и отличается хорошим качеством энергопотребления, так как представляет собой электрическую машину, а не коммутатор не подходит из-за большого числа ступеней преобразования энергии, что, во-первых, значительно снижает коэффициент полезного действия механизма (КПД),  во-вторых, существенно повышает капитальные затраты и в-третьих, намного увеличивает площадь, занимаемую механизмом, что также является важным фактором, так как пространство возле клети буквально "напичкано" различными механизмами. Система с реостатным регулированием не подходит, так как, во-первых, механизм всё время работает в режиме пуска и торможения и благодаря этим непрерывным динамическим режимам и большой мощности двигателя в резисторах будет выделяться много энергии в виде тепла и, во-вторых, для обеспечения плавного пуска и торможения необходимо большое число пусковых резисторов. ШИП содержит больше ступеней преобразования энергии по сравнению с системой ТП–ДПТ (необходим неуправляемый выпрямитель для преобразования переменного напряжения сети в постоянное напряжение питания ШИП), и создают высокий уровень пульсаций тока якоря. ТП–ДПТ, как и ШИП, имеет высокой КПД, генерирует в сеть высшие гармоники тока и оказывает электромагнитное воздействие на окружающую среду.

Исходя из перечисленного выше, в качестве системы электропривода выбираем систему тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока.