Потери энергии при пуске и торможении электропривода

Потери энергии при пуске и торможении ЭП.

Процессы пуска и торможения ЭП связаны с потерями энергии в обмотках электродвигателя, которые существенно влияют на нагрев изоляции двигателя и увеличивают удельный расход электроэнергии. Особенно это сказывается при частых пусках и торможениях АД с короткозамкнутым ротором, которые имеют значительные пусковые токи. Потери энергии при пуске АД практически полностью определяются электрическими потерями в его обмотках, которые прямо пропорциональны квадрату силы тока. При прямом пуске АД с короткозамкнутым ротором из-за относительной малости тока намагничивания можно принять, что в период пуска токи статора и приведенный ток ротора равны. Тогда потери энергии АЛп, Дж, при пуске.

где дР_мм — номинальные электрические потери мощности двигателя, Вт; /_п. = = iJI_H — кратность тока двигателя по отношению к номинальному в течение пуска; t_n — продолжительность пуска двигателя, с.

Для АД с короткозамкнутым ротором среднее значение тока за период пуска составляет в целом 0,9 его начального пускового значения при ш = 0, то есть имеем:

С учетом этого и на основании (1.87) получаем:

где /_п. = /_п//_н — кратность пускового тока АД по отношению к номинальному при ш = 0. Обычно /_п. = 5…7.

Номинальные электрические потери мощности в электродвигателе.

где Р_НУ л_н — соответственно номинальная (паспортная) мощность, Вт, двигателя и его номинальный КПД; а — отношение постоянных потерь мощности АД к его номинальным переменным потерям: для АД общего назначения, а = 0,5…0,7, для крановых — а = 0,6…1,0.

Таким образом, окончательная расчетная формула по определению потерь энергии ДЛ_П, Дж, при пуске АД на основании (1.89) и (1.90) будет:

При пуске ЭП без нагрузки (Л/_с = 0) выделяющиеся в роторе двигателя потери энергии ДЛ₂п.п> Дж, можно рассчитывать, не прибегая к предварительному определению продолжительности пуска. Потери мощности в якоре ДПТ и роторе АД в переходных процессах можно выразить общей формулой:

где М — вращающий момент, Н м; ш₀ —угловая скорость идеального холостого хода двигателя, рад/с; s = (щш)/щ — скольжение для АД и относительное отставание угловой скорости вала ДПТ по отношению к угловой скорости идеального холостого хода.

Для исключения переменной dt из (1.92) на основании уравнения (1.18) движения ЭП для случая М_с = 0 имеем:

Подставим в (1.92) выражение dt из (1.93) и заменим пределы интегрирования, выразив их через скольжение. В этом случае начальному моменту времен t = 0 будет соответствовать скольжение s = s_Ha4. ^а конечному времени переходного процесса /_{п п} соответствует s = 5_К0И. Тогда (1.92) преобразуется к виду:

При пуске двигателей 5_нач ⁼ 1, а 5_К0Н = 0. Тогда согласно (1.94) потери энергии, Дж, в роторах электродвигателей при пуске без нагрузки.

При динамическом торможении 5_нач = 1 и т_кон = 0, поэтому потери энергии в роторе также определяют по формуле (1.95).

При торможении ЭП противовключением 5_нач = 2 и ^_кон = 1. Тогда потери энергии В этом случае потери энергии равны тройному запасу кинетической энергии ЭП и в 3 раза превышают потери при пуске или при динамическом торможении.

При реверсе двигателя ЭП у_нач = 2 и j_K0H = 0 и потери энергии.

то есть будут равны сумме потерь при торможении противовключением и пуске.

Если учесть, что при пуске токи статора и приведенный ток ротора АД примерно равны, а соответственно из условия равномерного нагрева объема двигателя при проектировании обеспечивают равенство активных сопротивлений обмоток АД, то г, = с_хг{. В предположении, что г, ~с_хг{, полные потери энергии, Дж, в ДД при пуске, торможении противовключением и реверсе без нагрузки (М_с = 0) удваиваются и соответственно равны: