Визначення навантаження електродвигуна

 

Для двигунів, що працюють при змінному навантаженні, найбільш поширений метод еквівалентного струму. Він заснований на заміні дійсного струму двигуна, змінним в часі внаслідок змінної навантаження, еквівалентним струмом незмінною величини I_екв. Цей струм визначається з умови рівності втрат енергії на нагрів обмоток двигуна при дійсному і еквівалентному токах. Для прямокутного графіка навантаження двигуна

 

, (2.31)

де — сила струму двигуна в i-тому проході;

— сила струму холостого ходу.

 

Рисунок 2.10 ‑ Ідеалізована осцилограма квадрата сили струму

 

Завантаження двигуна задовільняє умові нагріву (температура обмоток не перевищує допустиму), якщо еквівалентний струм менше або дорівнює номінальному струму двигуна.

Якщо тим чи іншим методом отримали запис квадрата сили струму двигуна за цикл прокатки (рис. 2.10), то для і - того проходу:

(2.32)

 

де - масштаб запису квадрата струму, А²/мм.

Тоді

(2.33)

 

де — площа, обмежена записом,

довжина запису, мм.

 

Запис квадрата сили струму електродвигуна постійного струму. Квадрат сили струму електродвигуна постійного струму записуються за допомогою осцилографа МПО-2 (Н-102) і гальванометра Д1-ХІ.

Схема підключення гальванометра до ланцюга двигуна дана на рисунку 2.11. Котушка гальванометра підключається до штучного шунту, а петля через додатковий опір до затискачів котушки. При такому включенні гальванометра крізь його петлю і котушку будуть протікати струми, пропорційні струму двигуна. Оскільки його відхилення пропорційно добутку цих струмів, то воно, отже, буде пропорційно і квадрату струму двигуна. Аналітично це легко доводиться, якщо висловити струми петлі і котушки через струм двигуна і потім їх підставити в рівняння гальванометра потужності. Так як гальванометр споживає відносно великий струм, то довжина ділянки шини перебуває з урахуванням падіння напруги в з'єднувальних проводах.

Рисунок 2.11 ‑ Схема вимірювання квадрата сили струму двигуна постійного струму

 

Необхідна е.р.с. штучного шунта

(2.34)

де

максимальна сила струму двигуна при прокатці досліджуваного сортаменту, А;

і_к - сила струму в котушці гальванометра, А;

i_к пір котушки гальванометра постійного струму, Ом;

- загальна довжина сполучних проводів, м:

перетин сполучних проводів, мм²;

— питомий опір матеріалу сполучних проводів, Ом·мм² /м.

 

Звідси довжина ділянки шини

(2.35)

Необхідний додатковий опір в ланцюзі петлі

(2.36)

де - опір петлі гальванометра, Ом;

— сила струму в петлі гальванометра, А.

Масштаб запису квадрата сили струму визначається на підставі запису на деякій ділянці фотострічки струму двигуна за допомогою токового гальванометра, що підключається до потенціальних затискачів каліброваного шунта (рис. 2.11).

Для одного і того ж моменту часу відхилення гальванометрів рівні

(2.37)

де — потрібний масштаб запису квадрата струму, А²/мм;

— опір ланцюга гальванометра, записуючого струм двигуна, Ом. Виключаючи з попередніх рівнянь силу струму, отримали:

(2.38)

 

Запис квадрата сили струму електродвигуна змінного струму. Квадрат сили струму електродвигунів змінного струму записують за допомогою осцилографа МПО-2 (Н-102) і гальванометра потужності Д1-ХІ. Котушка гальванометра підключається в розрив вторинного ланцюга трансформатора струму, яким обладнаний двигун, а петля підключається через додатковий опір до затискачів котушки (рис. 2.12).

Додатковий опір визначається за формулою

(2.38)

де та — допустимі струми в котушці і петлі гальванометра, А;

— опір котушки змінному струму 50 гц, Ом;

- опір петлі, Ом.

Для номінальних даних гальванометра потужності Д1-ХІ отримали 30,5 Ом.

Миттєві значення сили струму в котушці і петлі:

(2.39)

де — діюче значення сили струму двигуна, А;

— кут зсуву фаз між падінням напруги на затискачах котушки і протікаючим через неї струмом;

(2.40)

 

Підставляючи ці значення струмів в рівняння гальванометра, отримали

(мм). (2.41)

 

З цього рівняння видно, що запис квадрата сили струму має вигляд синусоїди, зміщеної щодо нульової лінії. Частота її дорівнює подвоєній частоті мережі (100 гц). Амплітуда синусоїди вище нульової лінії

(2.42)

або, так як

(2.43)

тобто пропорційна квадрату сили струму двигуна.

 

Звідси маємо рівняння для обчислення квадрата сили струму двигуна:

(2.44)

де — масштаб запису квадрата сили струму, А²!мм;

 

(2.45)

Для номінальних даних гальванометра отримали

(2.47)

 

Так як дійсні параметри гальванометра можуть відрізнятися від номінальних, то масштаб запису квадрата сили струму краще визначати градуюванням вимірювальної ланцюга (рис. 2.13, а).

 

Рисунок 2.12 ‑ Схема вимірювання квадрата сили струму двигуна змінного струму

 

 

Рисунок 2.13 ‑ Схема градуювання (а) і градуюровочна характеристика (б) ланцюга для вимірювання квадрата сили струму двигуна змінного струму

 

Через ланцюг пропускають струм 5 А і підбирають такий додатковий опір в ланцюзі петлі, при якому відхилення на екрані складає приблизно 80 мм. Потім на плівку записують відхилення, які відповідні до струмів 1, 2, 3, 4 і 5 А. Після вимірювання амплітуд синусоїд вище нульової лінії, записаних на плівці, будують градуювальний графік (рис 2.13, б), за яким визначають ставлення, де и — координати точки, що лежить на градуювальній лінії. Масштаб запису квадрата сили струму, А²/мм:

 

(2.48)