Термины и определения

Номинальные данные и рабочие характе­ристики двигателей установлены ГОСТ 28173-89. В этом стандарте применяются следующие термины.

Номинальные данные — совокупность чи­словых значений электрических и механиче­ских величин в сочетании с их продолжитель­ностью и порядком чередования во времени, установленных изготовителем для двигателя конкретного типа и указанных на паспортной табличке. При этом двигатель должен соответ­ствовать ряду других условий.

Номинальное значение — числовое значение параметра, отнесенного к номинальным данным.

Нагрузка — совокупность числовых значе­ний электрических и механических величин, характеризующих требования к двигателю, обусловливаемые электрической цепью или механическим устройством в каждый момент времени.

Полная нагрузка — наибольшее значение нагрузки двигателя, работающего с номиналь­ной мощностью.

Состояние покоя — полное отсутствие вся­кого движения и электрического питания или всякого механического привода.

Режим — обусловленная нагрузка, которой подвергается двигатель, включающая, если это необходимо, периоды пуска, электрического торможения, холостого хода и состояния по­коя, а также их продолжительность и порядок чередования во времени.

Типовой режим — продолжительный, крат­ковременный или периодический режимы, включающие одну или несколько нагрузок, неизменных в течение указанного промежутка времени, или непериодический режим, в тече­ние которого нагрузка и частота вращения изменяются в установленном диапазоне.

Тепловое равновесие — состояние, при котором превышения температуры различных частей машины изменяются не более чем на 2K в течение часа.

Продолжительность включения (ПВ) — от­ношение (в%) продолжительности работы машины под нагрузкой, включая пуск и элек­трическое торможение, к продолжительности рабочего цикла.

Минимальный вращающий момент в про­цессе пуска двигателя переменного тока — наименьший вращающий момент, развивае­мый двигателем в диапазоне от нуля до часто­ты вращения, соответствующей максимально­му вращающему моменту, при номинальных значениях напряжения и частоты питания.

Максимальный вращающий момент (опро­кидывающий момент) двигателя переменного тока — наибольший вращающий момент, раз­виваемый двигателем при его рабочей темпе­ратуре и номинальных значениях напряжения и частоты сети без резкого снижения частоты вращения.

Последние два определения не применимы к асинхронным двигателям, вращающий мо­мент которых непрерывно понижается при возрастании частоты вращения.

Значения минимального и максимального моментов относят к обычной средней характе­ристике вращающего момента, исключающей переходные процессы.

Момент инерции (Г) — момент инерции (динамический) тела относительно оси, пред­ставляющий собой сумму произведений масс его отдельных частей на квадрат их расстоя­ний от оси вращения.

Коэффициент инерции (FI) — отношение суммы приведенного к валу двигателя момента инерции приводимого механизма и момента инерции ротора двигателя к моменту инерции ротора.

Режимы и номинальные данные

Режим работы может быть описан посред­ством одного из типовых режимов с условным обозначением 51-59 или указан потребителем в случае использования какого-либо иного режима. Режим работы должен быть установ­лен потребителем с максимально возможной точностью.

Определение режима работ. В тех случа­ях, когда нагрузка не изменяется или же изме­няется известным образом, режим работы может быть задан численно или в виде графика, представляющего изменение переменных ве­личин во времени.

Если временная последовательность не оп­ределена, то должен быть выбран наиболее близкий из режимов работы от 52 до 58 (но не менее тяжелый, чем действительный) или ре­жим 59.

Если режим не указан, то подразумевают режим работы 51 (продолжительный режим).

Номинальные данные устанавливает изго­товитель, который должен выбрать один из классов номинальных данных, приведенных ниже.

Выбранный класс номинальных данных обычно должен соответствовать номинальным данным максимального продолжительного режима, базирующегося на типовом режиме 51 (продолжительный режим) или номинальным данным кратковременного режима, базирую­щегося на типовом режиме 52 (кратковре­менный режим). Если такое соответствие ус­тановить невозможно, то номинальные данные должны соответствовать периодическому ре­жиму, базирующемуся на одном из типовых режимов 53-58 (периодические режимы), или непериодическому типовому режиму 59 (непе­риодический режим).

Выбор класса номинальных данных. Если машина предназначена для общего примене­ния, то она должна иметь номинальные дан­ные, соответствующие максимальному про­должительному режиму, и работать в типовом режиме 51.

Если режим работы не указан потребите­лем, то применяют режим работы типа 51, а класс номинальных данных должен соответст­вовать максимальному продолжительному режиму.

Если машина предназначена для кратко­временного номинального режима, то номи­нальные данные должны основываться на ти­повом режиме 52.

Если машина предназначена для работы с переменными нагрузками или в режимах, включающих периоды холостого хода или периоды, когда машина находится в состоянии покоя, то класс номинальных данных должен соответствовать периодическому режиму, ба­зирующемуся на одном из типовых режимов 53-58.

Если машина предназначена для работы в непериодических режимах работы при изме­няющихся нагрузках и с изменяющейся частотой вращения, включая перегрузки, то номинальные данные для типового непериодиче­ского режима должны базироваться на типо­вом режиме 59.

Определение номинальных данных:

— для типовых режимов 51-58 за номи­нальную мощность принимают установленное значение постоянной нагрузки в ваттах:

— для типового режима 59 за номинальную мощность принимают значение, соответст­вующее полной нагрузке.

Типовые режимы

Обозначения:

D- пуск;

N — работа при постоянной нагрузке;

L- работа при переменной нагрузке;

S- работа при перегрузке;

R- состояния покоя;

F — электрическое торможение;

V — холостой ход;

Ср — полная нагрузка;

θ_maх — максимальная температура, достиг­нутая в течении цикла.

Типовыми режимами являются следующие (рис. 1-9).

Продолжительный режим (типовой ре­жим 51) — режим работы с постоянной нагруз­кой и продолжительностью, достаточной для достижения теплового равновесия, рис. 1.

Кратковременный режим (типовой режим 52) — режим работы с постоянной нагрузкой в течение определенного времени, недостаточ­ного для достижения теплового равновесия, за которым следует состояние покоя в течение времени, достаточного для того, чтобы темпе­ратура машины сравнялась с температурой охлаждающей среды с точностью до 2К, рис. 2.

В соответствии с ГОСТ 183 длительность периода неизменной номинальной нагрузки 10, 30, 60 и 90мин.

Периодический кратковременный режим (типовой режим 53) — последовательность одинаковых рабочих циклов, каждый из кото­рых состоит из периода работы с постоянной нагрузкой и периода покоя, рис. 3.

В этом режиме цикл работы таков, что пусковой ток не оказывает заметного влияния на превышение температуры. Продолжитель­ность цикла недостаточна для достижения теплового равновесия.

Продолжительность включения (ПВ), %:

ПВ = 100N/(N+R).

В соответствии с ГОСТ 183 продолжи­тельность включения (ПВ) 15, 25, 40 и 60%; продолжительность одного цикла принимают равной 10мин.

Периодический кратковременный режим с пусками (типовой режим 54) — последователь­ность одинаковых рабочих циклов, включаю­щих достаточно длительный период пуска, период работы с постоянной нагрузкой и пе­риод покоя, рис. 4.

Продолжительность включения, %:

ПВ = 100 (D+N) /(D+N+R).

В соответствии с ГОСТ 183 продолжи­тельность включений (ПВ): 15, 25, 40 и 60%; число включений в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции F1, равном 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 6,3 и 10.

Периодический кратковременный режим с электрическим торможением (типовой режим 55) — последовательность одинаковых рабочих циклов, каждый из которых состоит из перио­да пуска, периода работы с постоянной на­грузкой, периода быстрого электрического торможения и периода покоя, рис. 5. Продол­жительность цикла недостаточна для достиже­ния теплового равновесия.

Продолжительность включения, %:

ПВ = 100(D+N+F)/(D+N+F+R).

В соответствии с ГОСТ 183 продолжи­тельность включения (ПВ) 15, 25, 40 и 60%; число включений в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции F1, равном 1,2;. 1,6; 2,0; 2,5 и 4,0.

Периодический непрерывный режим с кратковременной нагрузкой (типовой режим 56) — последовательность одинаковых рабочих циклов, каждый из которых состоит из перио­да работы с постоянной нагрузкой и периода холостого хода, рис. 6. Период покоя отсутст­вует. Продолжительность цикла недостаточна для достижения теплового равновесия.

Продолжительность включения, %:

ПВ = 100N/(D+V).

В соответствии с ГОСТ 183 продолжи­тельность включения (ПВ) 15, 25, 40 и 60%; продолжительность одного цикла принимают равной 10мин.

Периодический непрерывный режим с электрическим торможением (типовой режим 57) — последовательность одинаковых рабочих циклов, каждый из которых состоит из перио­да пуска, периода работы с постоянной на­грузкой и периода электрического торможе­ния, рис. 7. Период покоя отсутствует. Про­должительность цикла недостаточна для дос­тижения теплового равновесия.

Продолжительность включения ПВ = 100%.

В соответствии с ГОСТ 183 число реверсов при электрическом торможении в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции FI, рав­ном 1,2; 1,6; 2,0; 2,5 и 4,0.

Периодический непрерывный режим с одновременным изменением нагрузки и час­тоты вращения (типовой режим S8) — после­довательность одинаковых рабочих циклов, каждый из которых состоит из периода работы с постоянной нагрузкой, соответствующей заданной частоте вращения, за которым следует период или несколько периодов работы с другими постоянными нагрузками, соответствующими различным частотам вращения (которые дос­тигаются, например, изменением числа полю­сов в случае асинхронных двигателей), рис. 8 (F₁, F₂ — электрическое торможение; N₁, N₂, N₃ — работа при постоянных нагрузках). Период покоя отсутствует. Продолжительность цикла недостаточна для достижения теплового рав­новесия.

Продолжительностьвключения, %:

ПВ = 100 (D + N₁)/(D + N₁ + F₁+ N₂ + F₂ + N₃);

ПВ = 100 (F₁ + N₂)/(D + N₁ + F₁+ N₂ + F₂ + N₃);

ПВ = 100 (F₂ + N₃/(D + N₁ + F₁ + N₂ + F₂ + N₃).

В соответствии с ГОСТ 183 число циклов в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инер­ции F1, равном 1,2; 1,6; 2,0; 2,5 и 4,0.

Режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения (типовой режим 59) — режим работы, при котором нагрузка и частота вращения обычно изменяются непе­риодически в пределах допустимого рабочего диапазона, рис. 9. Этот режим часто включает перегрузки, которые могут значительно пре­вышать полную нагрузку.

Для типового режима 59 значения, соот­ветствующие полной нагрузке, необходимо рассматривать в качестве основы для опреде­ления перегрузки.

Классы номинальных данных

При определении номинальных данных из­готовитель должен выбрать один из приведен­ных ниже классов номинальных данных, при условии обеспечения работоспособности дви­гателя в соответствии с требованиями ГОСТ 28173-89:

1. Номинальные данные максимального продолжительного типового режима — уста­навливаемые изготовителем нагрузка и усло­вия, при которых машина может работать в течение неограниченного времени.

2. Номинальные данные кратковременного режима устанавливаемые изготовителем нагрузка, продолжительность и условия, при которых машина может работать в течение ограниченного времени, причем пуск машины осуществляют при температуре окружающей среды.

3. Номинальные данные эквивалентного продолжительного режима — устанавливае­мые изготовителем нагрузка и условия для проведения испытаний, при которых машина может работать до достижения теплового рав­новесия в режиме, предположительно эквива­лентном одному из типовых режимов работы S1-S9.

4. Номинальные данные периодических ти­повых режимов — устанавливаемые изготови­телем нагрузки и условия, при которых машина может функционировать в циклах работы, соответствующих одному из периодических типовых режимов работы. Продолжительность цикла должна составлять 10мин, а продолжи­тельность включения следует выбирать из ряда: 15, 25, 40,60%.

5. Номинальные данные для непериодиче­ского типового режима — устанавливаемые изготовителем изменения нагрузки в сочета­нии с изменениями частоты вращения и условия, включая перегрузки, при которых машина может работать в непериодическом режиме. Номинальные данные этого класса должны соответствовать режиму с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения (типовому режиму S9).

Обозначения типовых режимов и клас­сов номинальных данных. Обозначения ти­повых режимов. Для режимов S1 и 59, кроме их сокращенных обозначений, никаких дополнительных указаний не приводят. Для других типовых режимов после сокращенного обозна­чения следует указывать:

S1 — продолжительность режима, напри­мер: S1 60мин;

S3 и S6 — продолжительность включения, например:

S3 25%, S6 40%;

S4 и S5 — продолжительность включения, момент инерции двигателя l_м и момент инер­ции нагрузки l_ext, например:

S4 25% l_м = 0,15кг·м²; l_ext = 0,7кг·м²;

S7 — момент инерции двигателя l_м и момент инерции нагрузки l_ехt, например:

S7 l_м = 0,4кг·м²; l_ехt= 7,5кг·м²;

S8 — момент инерции двигателя l_м и мо­мент инерции нагрузки l_ext, а также нагрузку, частоту вращения и продолжительность вклю­чения для каждого из режимов, характеризуемых частотой вращения. Например:

S8 l_м = 0,5кг·м²; I_ext= 6кг·м²;

16кВт 740мин^-1 30%;

40кВт 1460мин^-1 30%;

25кВт 980мин^-1 40%.

Момент инерции двигателя I_м и момент инерции нагрузки l_ехt должны быть указаны по отношению к валу двигателя.

Обозначения классов номинальных данных приводят после значения номинальной мощно­сти. Если после значения номинальной мощ­ности нет никакого обозначения, подразуме­вают максимальный продолжительный номи­нальный режим.

Обозначения классов номинальных данных:

— максимального продолжительного режи­ма — продолж. или 51;

— кратковременного режима — продолжи­тельность периода работы, например, 60мин или S2 60мин;

— эквивалентного продолжительного режи­ма — eqv;

— периодических или непериодических режи­мов — как указано выше, например, S3 25%.

Классификация нагревостойкости машин

Классификация нагревостойкости машин в соответствии с ГОСТ 8865 основывается на характеристиках систем изоляции, используе­мых в машинах. Классифицируют системы изоляции при помощи букв, а не значений температур.

Превышение температуры какой-либо час­ти машины определяют как разность между температурой этой части, измеренной одним из указанных ниже методов, и температурой охлаждающей среды.

Установлены четыре метода определения температуры обмоток и других частей машины:

— метод сопротивления (предпочтительный для применения);

— метод заложенных термопреобразовате­лей (для машин номинальной мощности более или равной 200кВт);

— метод термометра;

— метод наложения (для машин номиналь­ной мощности менее или равной 200кВт).

Потребитель может дополнительно к изме­рениям методом сопротивления или методом заложенных термопреобразователей провести измерения термометром. Значение допускае­мого превышения температуры, определенное при помощи термометра, помещенного в наи­более нагретую доступную точку, не должно превышать:

65К — для обмоток с изоляцией класса А;

80К — для обмоток с изоляцией класса Е;

90К — для обмоток с изоляцией класса В;

115К — для обмоток с изоляцией класса F;

140К — для обмоток с изоляцией класса Н.

Прочие характеристики

Двигатели трехфазного тока номинальной мощностью до 315кВт включительно и с но­минальным напряжением до 1кВт включи­тельно должны выдерживать ток, равный 1,5 -кратному номинальному току в течение не менее 2мин.

Двигатели, независимо от их режима рабо­ты и конструкции, должны выдерживать в течение 15с без остановки или резкого изме­нения частоты вращения (при постепенном повышении вращающего момента) вращаю­щий момент, превышающий номинальный на 60%; при этом напряжение и частота сети должны сохранять номинальные значения.

Для короткозамкнутых асинхронных дви­гателей, специально предназначенных для обеспечения пуска при пониженном токе (ме­нее 4,5-кратного номинального значения) перегрузка по вращающему моменту может быть менее 60%, но не менее 50%.

Минимальный вращающий момент при пуске короткозамкнутых асинхронных односкоростных трехфазных двигателей мощно­стью менее 100кВт не должен быть менее 0,5 номинального момента.

Расчет валов и подшипников. Для расчета валов и подшипников используют нагрузоч­ные диаграммы, устанавливающие предельно допустимую радиальную нагрузку на свобод­ный конец вала в зависимости от аксиальной силы [1]. При составлении нагрузочных диа­грамм предельно допустимые радиальные на­грузки на рабочий конец вала вычисляют так, чтобы соблюдались следующие ограничения:

— прогиб f вала посредине сердечника ро­тора не должен превышать заданного предель­ного значения (обычно f = 0,1δ, где δ — одно­сторонний воздушный зазор);

— угол γ поворота сечения вала в местах ус­тановки подшипников не должен превышать заданного предельного значения (обычно γ = 0,001рад);

— коэффициент S запаса прочности вала в опасном сечении не должен быть ниже заданного предельного значения (обычно S = 1,5…2);

— ресурс L_hподшипника не должен быть ниже предельного значения (как правило, 20000ч).

« Назад [Прочие характеристики] Далее »