учет потерь в механических передачах

13 Учет потерь в передаче.

Потери энергии (мощности) в передаче учитывают двумя способами:

1) приближенным, т.е. с помощью КПД и 2) уточненным, т.е. непосредственным вычислением составляющих потерь. Рассмотрим эти способы.

А. Учет потерь в передачах с помощью КПД.

, , где ,

— момент механизма, приведенный к валу электродвигателя.

Для тормозного режима будем иметь такое равенство

, ,

Но КПД является переменной величиной, зависящей от постоянных и переменных потерь в передаче. Определим потерю момента в передаче для двигательного режима

,

Примем допущение, что в тормозном режиме будет такая же потеря момента. Тогда статический момент в тормозном режиме можно записать в таком виде:

1) , тогда , что соответствует тормозному режиму, когда двигатель развивает тормозной момент. Применительно к грузоподъемному механизму это будет опускание тяжелого груза, когда момент от действия груза на валу двигателя М_г превышает момент потерь М в передаче. Получаем так называемый тормозной спуск;

2) , тогда , что соответствует не тормозному, значит, двигательному режиму. Для грузоподъемного механизма это эквивалентно опусканию крюка, когда момент от его веса на валу двигателя М_К меньше момента потерь М в передаче. Имеем так называемый силовой спуск.

Потери момента в передаче приближенно выражаются через две составляющие, одна из которой для данной передачи является постоянной величиной, а вторая – пропорциональна передаваемому моменту:

,

где – коэффициент постоянных потерь;

b – коэффициент переменных потерь;

М_с.ном – номинальный статический момент передачи;

М_перед – передаваемый момент, который равен моменту на выходном (по направлению передачи энергии) валу передачи.

Для установившегося двигательного режима . КПД передачи можно представить отношением мощностей в установившемся режиме:

,

где , ,

P₂ – мощность на выходном валу ПМ в установившемся двигательном режиме;

P – потери мощности в передаче.

, Обозначим , ,

При номинальной нагрузке К_З=1 и

, ,

Таким образом, КПД передачи является функцией коэффициента загрузки и номинального КПД, так как коэффициент постоянных потерь зависит от номинального КПД и для ряда передач приводится в справочниках.

14. Уточненный метод учета потерь в передаче.

Рассмотрим сначала установившийся режим работы. Для двигательного установившегося режима имеем:

, ,

Для тормозного установившегося режима (см. Рис.1.17):

,

,

,

Теперь перейдем к переходным режимам. Для двигательного режима в переходном процессе (разгон)

,

, находим ,

где ,

— коэффициент, учитывающий момент инерции передаточного механизма;

— момент инерции ротора электродвигателя;

— эквивалентный статический момент при разгоне электропривода;

— эквивалентный момент инерции при разгоне электропривода.

Для тормозного режима в переходном процессе

,

где М – момент электродвигателя в переходном процессе,

, ,

находим , где ,

— эквивалентный статический момент при торможении электропривода;

— эквивалентный момент инерции при торможении электропривода.

Заметим, что эквивалентные статические моменты при разгоне и торможении электропривода равны статическим моментам для установившихся двигательного и тормозного режимов. Самое важное состоит в том, что непосредственный учет потерь в передаче привел к тому, что эквивалентный момент инерции при разгоне электропривода стал больше, а при торможении меньше суммарного момента инерции электропривода. Получилось, что инерционность электропривода зависит, при прочих неизменных условиях, от режима работы.

Сложность непосредственного расчета потерь в передаче состоит в том, что необходимо иметь значения коэффициентов и b.

Источник

ОПТИМАЛЬНОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛОПО КРИТЕРИЮ минимум габарита ЭД

при отсуствии нагрузки на выходном валу

фиктивный момент инее

рции

тогда следовательно

УЧЕТ ПОТЕРЬ В ПЕРЕДАЧЕ.

Потери энергии (мощности) в передаче учитывают двумя способами:

1) приближенным, т.е. с помощью КПД и 2) уточненным, т.е. непосредственным вычислением составляющих потерь. Рассмотрим эти способы.

А. Учет потерь в передачах с помощью КПД.

, , где ,

— момент механизма, приведенный к валу электродвигателя.

Для тормозного режима будем иметь такое равенство

, ,

Но КПД является переменной величиной, зависящей от постоянных и переменных потерь в передаче. Определим потерю момента в передаче для двигательного режима

,

Примем допущение, что в тормозном режиме будет такая же потеря момента. Тогда статический момент в тормозном режиме можно записать в таком виде:

1) , тогда , что соответствует тормозному режиму, когда двигатель развивает тормозной момент. Применительно к грузоподъемному механизму это будет опускание тяжелого груза, когда момент от действия груза на валу двигателя М_г превышает момент потерь DМ в передаче. Получаем так называемый тормозной спуск;

2) , тогда , что соответствует не тормозному, значит, двигательному режиму. Для грузоподъемного механизма это эквивалентно опусканию крюка, когда момент от его веса на валу двигателя М_К меньше момента потерь DМ в передаче. Имеем так называемый силовой спуск.

Потери момента в передаче приближенно выражаются через две составляющие, одна из которой для данной передачи является постоянной величиной, а вторая – пропорциональна передаваемому моменту:

,

где – коэффициент постоянных потерь;

b – коэффициент переменных потерь;

М_с.ном – номинальный статический момент передачи;

М_перед – передаваемый момент, который равен моменту на выходном (по направлению передачи энергии) валу передачи.

Для установившегося двигательного режима . КПД передачи можно представить отношением мощностей в установившемся режиме:

,

где , ,

P₂ – мощность на выходном валу ПМ в установившемся двигательном режиме;

DP – потери мощности в передаче.

, Обозначим , ,

При номинальной нагрузке К_З=1 и

, ,

Таким образом, КПД передачи является функцией коэффициента загрузки и номинального КПД, так как коэффициент постоянных потерь зависит от номинального КПД и для ряда передач приводится в справочниках.

14. Уточненный метод учета потерь в передаче.

Рассмотрим сначала установившийся режим работы. Для двигательного установившегося режима имеем:

, ,

Для тормозного установившегося режима (см. Рис.1.17):

,

,

,

Теперь перейдем к переходным режимам. Для двигательного режима в переходном процессе (разгон)

,

, находим ,

где ,

— коэффициент, учитывающий момент инерции передаточного механизма;

— момент инерции ротора электродвигателя;

— эквивалентный статический момент при разгоне электропривода;

— эквивалентный момент инерции при разгоне электропривода.

Для тормозного режима в переходном процессе

,

где М – момент электродвигателя в переходном процессе,

, ,

находим , где ,

— эквивалентный статический момент при торможении электропривода;

— эквивалентный момент инерции при торможении электропривода.

Заметим, что эквивалентные статические моменты при разгоне и торможении электропривода равны статическим моментам для установившихся двигательного и тормозного режимов. Самое важное состоит в том, что непосредственный учет потерь в передаче привел к тому, что эквивалентный момент инерции при разгоне электропривода стал больше, а при торможении меньше суммарного момента инерции электропривода. Получилось, что инерционность электропривода зависит, при прочих неизменных условиях, от режима работы.

Сложность непосредственного расчета потерь в передаче состоит в том, что необходимо иметь значения коэффициентов и b.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Учет потерь в механической части ЭМС

Общие потери механической части ЭМС состоят из потерь в двигателе и потерь в редукторе. Как известно, в любом двигателе можно определить электромагнитную мощность, т.е. мощность, созданную в воздушном зазоре, если от Р_потр или Р₁ вычесть потери SР, компенсируемые сетью

Электромагнитная мощность преобразуется в механическую, в том числе Р_мех, т.е.

Потери в общем случае могут быть представлены:

постоянной и переменной частями. Ясно, что справедливо выражение

В ПУ также потери разделяют на постоянные, не зависящие от полезной нагрузки, и переменные, зависящие от передаваемой нагрузки. В справочниках приведены зависимости КПД одноступенчатых зубчатых передач. Тогда приведенный статический момент определяют

,

Энергодинамические характеристики

Силовой части приводов постоянного тока

Определяющими энергетическими и динамическими характеристиками являются:

М_н – основная силовая характеристика (номинальный момент на выходном валу);

– номинальная добротность (собственное номинальное ускорение привода) – основная динамическая характеристика, где J_пр – момент инерции относительно оси выходного вала;

П_н = М_нe_н (номинальная приемистость) – обобщенная энергодинамическая характеристика.

Анализ потоков энергии в ЭМС типа импульсный преобразователь-двигатель-редуктор, в основу которого положены удельные показатели: относительная масса, относительное ускорение (добротность), приемистость:

,

,

,

где , , – удельные массы; j – передаточное число редуктора; J – моменты инерции; т – массы; K_ф – коэффициент формы тока; – степень компаундирования, дает возможность получить для ЭМС

На технические характеристики существенное влияние оказывают параметры, характеризующие уровень согласования элементов ЭМС
(j, K, K_ф). Определение их рациональных значений представляет собой многокритериальную задачу, которая обычно решается способом последовательного достижения частных целей (т.е. выделяются отдельные звенья, например, Пр-ДПТ, ДПТ-редуктор и т.д.).

О выборе типа ЭМС

От свойств и характеристик ЭМС зависит производительность и качество выпускаемой продукции. Выбор типа ЭМС согласуется с требованиями, предъявляемыми к рабочим механизмам и агрегатам. Сложность современных производственных машин и агрегатов не позволяет составить уравнения, определяющие их поведение, исходя из физических принципов функционирования и конструктивных данных.

Приходится выявлять необходимые характеристики и параметры, исследуя поведение рабочей машины при выполнении технологического процесса. Для более глубокого знакомства с условиями работы производственного механизма разрабатывается техническое задание, в котором учитываются все особенности технологического процесса и условия работы исполнительного механизма. В техническом задании должны найти отражение вопросы, касающиеся характера статического момента, необходимых пределов регулирования скорости, плавности регулирования, стабильности скорости, допустимого её отклонения от среднего значения, требуемого набора механических характеристик, условий пуска и торможения, характера переходных процессов и др.

Для нерегулируемой ЭМС выбор типа двигателя и системы управления решается достаточно просто. Для установок малых и средних мощностей используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, а для механизмов, требующих больших мощностей – синхронные двигатели. Двигатели переменного тока по конструкции проще, стоимость их ниже, они надежнее и обслуживание их требует меньших затрат. Синхронные двигатели используются и в области ма-лых мощностей для специальных установок и в устройствах автоматики. Свойство синхронного двигателя поддерживать неизменным средний уровень скорости является определяющим при использовании их в лентопротяжных механизмах, устройствах отработки времени, модуляторах светового потока и др.

Значительно сложнее решать вопрос о выборе типа двигателя для регулируемой ЭМС. Здесь необходимо указывать допустимые погрешности при набросе нагрузки и предельные коэффициенты неравномерности частоты вращения на различных уровнях, необходимые полосы пропускания частот для контура скорости и контура положения, разрешенные неравномерности скорости и др.

При глубоком регулировании частоты вращения и необходимости иметь хорошую управляемость возможно использование только ЭМС с индивидуальными преобразователями. В настоящее время широко используются ЭМС с частотным и частотно-токовым управлением. Основными препятствиями к быстрому и широкому внедрению частотно-регулируемых ЭМС являются сложность систем управления и отсутствие специальных двигателей, предназначенных для работы в условиях переменой частоты.

Необходимо отметить, что в связи с быстрым развитием полупроводниковой техники, электромашиностроения и появлением новых аппаратных средств регулируемые ЭМС непрерывно совершенствуются и следует ожидать появления новых с улучшенными техническими показателями.

Список литературы

1. Анализ и синтез ЭМС / А.И. Ильин, Б.Р. Липай, С.И. Маслов, П.А. Тыричев. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 76 с.

2. Афонин С.М. Расчет элементов и устройств ЭМС. – М.: МЭИ, 2000. –
75 с.

3. Егоров Н.В. ЭМС. Общие принципы анализа и расчета ЭМС: Уч. пособие / Н.В. Егоров, Д.А. Овсянников; СПб. гос. ун-т. – СПб.: СПбГУ, 2002. –
117 с.

4. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода.– СПб.: Энергоатомиздат, 1994. – 496 с.

5. Ленк А. Электромеханические системы. – М.: Мир, 1978. – 283 с.

6. Липай Б.Р. Компьютерные модели ЭМС. – М.: МЭИ, 2003. – 102 с.

7. Львович А.Ю. Электромеханические системы. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1986. – 296 с.

8. Маслов С.И., Тыричев П.А. Электромеханические системы. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. –100 с.

9. Маслов С.И., Тыричев П.А. Силовые элементы ЭМС. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 128 с.

10. Сабинин Ю.А. Позиционные и следящие ЭМС: Уч. пособие для вузов. – СПб: Энергоатомиздат, 2001. – 207 с.

11. Чабан В.И. Методы анализа электромеханических систем. – Вища шк., 1985. – 192 с.

Источник