Применения индукционного

Двигатели постоянного тока применяют на транспорте для привода некоторых металлорежущих станков, прокатных станов, подъемно-транспортных машин, экскаваторов и т. д. Одной из главнейших причин применения двигателей постоянного тока вместо наиболее широко распространенных асинхронных двигателей (см. гл. 10) является возможность плавного регулирования частоты вращения в широком диапазоне и получения желаемых механических характеристик п(М) (см. § 9-18).

Наиболее ценным свойством двигателей постоянного тока является возможность плавного и экономичного регулирования их режимов работы. Однако поскольку электрическая энергия в промышленных масштабах вырабатывается генераторами переменного тока, для применения двигателей постоянного тока необходимы преобразователи переменного тока в постоянный. Это усложняет и удорожает применение двигателей постоянного тока. Поэтому естественны попытки реа-

3. Механические характеристики двигателей последовательного возбуждения лучше других удовлетворяют требованиям приводов транспортных и грузоподъемных машин. Какие особенности механической характеристики дают основания для применения двигателей последовательного возбуждения в качестве тяговых двигателей?

Наиболее ценным свойством двигателей постоянного тока является возможность плавного и экономичного регулирования их режимов работы. Однако поскольку электрическая энергия в промышленных масштабах вырабатывается генераторами переменного тока, для применения двигателей постоянного тока необходимы преобразователи переменного тока в постоянный. Это усложняет и удорожает применение двигателей постоянного тока. Поэтому естественны попытки pea-

Наиболее ценным свойством двигателей постоянного тока является возможность плавного и экономичного регулирования их режимов работы. Однако поскольку электрическая энергия в промышленных масштабах вырабатывается генераторами переменного тока, для применения двигателей постоянного тока необходимы преобразователи переменного тока в постоянный. Это усложняет и удорожает применение двигателей постоянного тока. Поэтому естественны попытки реа-

Эти особенности определяют возможность применения двигателей с фазным ротором для привода эскалаторов, механизмов большинства подъемных кранов, экскаваторов, конвейеров и т. д. При необходимости иметь повышенные регулировочные свойства электропривода применяются двигатели постоянного тока. Номинальная

Двигатели серии А охлаждаются продувом воздуха окружающей среды через внутренние полости. Схема вентиляции такого двигателя показана на 10.51. Обычным для них является забор охлаждающего воздуха через отверстия в подшипниковых щитах и выход через отверстие в корпусе. Двигатели этой серии применяются для внутренних установок с нормальными условиями. Их нельзя применять в открытых установках и в помещениях с повышенной влажностью или содержащих проводящую пыль, так как их изоляция слабо защищена от неблагоприятных влияний внешней среды. Двигатели закрытого исполнения (серия АО) охлаждаются в основном за счет внешнего обдува воздухом. Подшипниковые щиты и станина у них не имеют вентиляционных отверстий. Схема вентиляции этих двигателей дана на 10.52. Их внутренняя вентиляция предназначена для ускорения теплопередачи от нагретых частей к поверхности. Для увеличения поверхности охлаждения станина этих двигателей выполняется снаружи ребристой. Область применения двигателей серии АО шире, чем двигателей серии А. Они применяются в открытых и внутренних установках в условиях повышенного содержания влаги и пыли. Эти двигатели широко при-

Развитие полупроводниковых преобразователей, с одной стороны, ограничило применение генераторов и создало конкуренцию для двигателей постоянного тока, но, с другой стороны, появление простых и надежных выпрямителей расширило сферу применения двигателей постоянного тока. К тому же разработан высокоэкономичный импульсный метод регулирования постоянного тока, позволяющий применять безреостатный пуск двигателей постоянного тока. И система с управляемым выпрямителем, и система с импульсным регулированием позволяют создать бесконтактный автоматизированный электропривод с высокой надежностью.

За счет применения двигателей со специальной конструкцией короткозамкнутого ротора, имеющего повышенное сопротивление, может быть достигнуто уменьшение потерь в статоре. Это двигатели со сплошным стальным ротором и двигатели с повышенным номинальным скольжением. Двигатели, имеющие ротор с глубокими пазами или ротор с двойной беличьей клеткой (двигатели типа Бушеро), также обладают повышенным сопротивлением ротора, изменяющимся в функции скольжения, что приводит к уменьшению переменных потерь в статоре. Потери в роторной цепи при пуске вхолостую для всех типов двигателей определяются запасом кинетической энергии.

Из анализа кривых на 9.31 видно, что уже при ^Р/^Н, ср ^ 0,35 и допустимой перегрузке по нагреву коэффициент механической перегрузки становится равным 2,5, что для двигателей постоянного тока оказывается предельным. Асинхронные двигатели допускают меньшую перегрузку; кроме того, если учесть еще возможное понижение напряжения питающей сети, то она будет еще меньше, поэтому двигатели, предназначенные для продолжительного режима и используемые в кратковременном режиме работы, редко рассчитываются из условий допустимого нагрева, так как в большинстве случаев они недоиспользуются в тепловом отношении. Лучшее использование двигателей по нагреву при небольших значениях ^р/ГН)Ср может быть в случае применения двигателей специального исполнения, отличающихся повышенной перегрузочной способностью; асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором должны также иметь большой пусковой момент.

Области применения двигателей различных типов. По конструкции двигатели с короткозамкнутым ротором проще двигателей с фазным ротором и более надежны в эксплуатации (у них отсутствуют кольца и щетки, требующие систематического наблюдения, периодической замены и пр.). Основные недостатки этих двигателей — сравнительно небольшой пусковой момент и значительный пусковой ток. Поэтому их применяют в тех электрических приводах, где не требуются большие пусковые моменты (электроприводы металлообрабаты-

В книге излагаются теория индукционного нагрева металлов и высокочастотного нагрева диэлектриков, методы расчета индукторов н рабочих конденсаторов и расчет основных элементов установок. Приводятся принципы конструирования нагревателей и описание наиболее характерных конструкций. Рассматриваются особенности применения индукционного нагрева для наиболее важных процессов термообработки и плавки металлов, а также для нагрева диэлектриков.

К недостаткам индукционного сквозного нагрева следует отнести более высокую стоимость энергии и относительно большие капитальные затраты, особенно при средней и малой годовой производительности. Поэтому экономическая эффективность применения индукционного нагрева определяется возможностью реализации его основных преимуществ и в каждом конкретном случае должна подвергаться тщательному анализу.

РАЗЛИЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

Пайка. Одной из традиционных областей применения индукционного нагрева является пайка [6]. При этом процессе используются такие достоинства индукционного метода, как чистота и большая скорость нагрева, возможность пайки в любой газовой среде и в вакууме, легкость регулирования мощности, достижимость любых температур, возможность локального нагрева зоны соединения. Основными недостатками являются большие капитальные затраты и трудность получения равномерного нагрева при пайке деталей сложной формы. Технико-экономическая эффективность сильно зависит от конкретных условий.

Глава тринадцатая. Различные применения индукционного нагрева . . . 212

За истекшее с тех пор время появилось довольно большое число книг, посвященных индукционному нагреву, но ни одной, в которой бы расчеты индукторов были приведены в достаточно полном виде, отражающем многообразие применения индукционного нагрева.

За последние годы в нашей стране и за рубежом ведутся интенсивные разработки новых источников питания повышенной частоты для установок индукционного нагрева металлов, выполненных на полупроводниковых вентилях. Это диктуется возрастающим объемом применения индукционного нагрева в промышленности и вытекающей из этого необходимостью создания статических источников питания с более высокими экономическими и эксплуатационными показателями по сравнению с машинными генераторами.

1. Технике-экономическое обоснование применения индукционного нагрева

Однако индукционный нагрев имеет и недостатки. К основным из них относятся более высокие расходы на энергоноситель и повышенные капитальные затраты на сооружение высокочастотных установок. Поэтому экономическая эффективность применения индукционного нагрева в каждом конкретном случае различна и в первую очередь определяется степенью реализации всех его преимуществ.

6. Б о д а ж к о в В. А. Перспективы применения индукционного нагрева перед обработкой давлением. —В кн.: Промышленное применение токов высокой частоты. Л., «Машиностроение», 1967, с. 194—214.

1. Технико-экономическое обоснование применения индукционного нагрева ....................... —