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Lastausgleich in elektrischen Antrieben

Definition: Lastausgleich ist der Prozess der Glättung derschwankende Last Die schwankende Last zieht während des Spitzenintervalls starken Strom aus der Versorgung und verursacht auch einen starken Spannungsabfall im System, durch den die Ausrüstung beschädigt werden kann. Beim Lastausgleich wird die Energie bei leichter Last gespeichert und diese Energie wird verwendet, wenn die Spitzenlast auftritt. Somit bleibt die elektrische Leistung aus der Versorgung konstant.

Die Lastschwankung tritt meistens in einigen Fällen auffährt. Beispielsweise ist in einer Pressmaschine für eine kurze Dauer ein großes Drehmoment erforderlich. Ansonsten ist das Drehmoment gleich Null. Andere Beispiele sind ein Walzwerk, eine Hubkolbenpumpe, Planungsmaschinen, elektrische Hammer usw.

Bei elektrischen Antrieben tritt die Lastschwankung aufim weiten Bereich. Um die maximalen Drehmomentanforderungen an elektrische Antriebe zu liefern, sollte der Motor hohe Nennleistungen haben und der Motor zieht auch Impulsstrom aus der Versorgung. Die Amplitude des Impulsstroms führt zu einer Netzspannungsschwankung, die die andere an die Leitung angeschlossene Last beeinflusste.

Methode des Lastausgleichs

Das Problem der Lastschwankung kann überwunden werdenDas Schwungrad ist bei nicht umkehrbaren Antrieben auf einer Motorwelle montiert. Bei drehzahlveränderlichem und reversiblem Antrieb kann kein Schwungrad an der Motorwelle montiert werden, da dies die Übergangszeit des Antriebs erhöht. Wenn der Motor vom Motorgeneratorsatz gespeist wird, dann gleicht das auf der Motorgeneratorwelle montierte Schwungrad die Last an der Quelle aus, nicht aber den Motor.

Wenn die Last leicht ist, beschleunigt das Schwungradund speichert die überschüssige Energie aus der Versorgung. Während der Spitzenlast bremst das fliegende Rad ab und liefert die gespeicherte Energie zusammen mit der Versorgungsenergie an die Last. Somit bleibt die Leistung konstant und der Lastbedarf wird reduziert.

Das zum Lastausgleich erforderliche Trägheitsmoment des Schwungrades wird wie folgt berechnet. Betrachten Sie die Drehmomentkurve des Linearmotors wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Lastausgleichsgleichung-1
Angenommen, die Reaktion des Motors ist aufgrund der großen Trägheit langsam und daher für den Übergangsbetrieb anwendbar. Differenzieren Sie die Gleichung (1) und multiplizieren Sie beide Seiten mit J (Trägheitsmoment).

Lastausgleichsgleichung-2
Wo Τm ist die mechanische Zeitkonstante des Motors. Dies ist die Zeit, die die Motordrehzahl um (ω) ändertm0 - ωm) wenn das Motordrehmoment konstant auf dem Nennwert ᴛ gehalten wirdr. Aus Gleichung (2) und (3)

Lastausgleichsgleichung-3
Man betrachte ein periodisches Lastdrehmoment als einen Zyklus, der aus einer hohen Lastperiode mit Drehmoment T bestehtlh und Dauer der und eine leichte Lastperiode mit Drehmoment Tll und Dauer tl

Lastausgleich-Equaiton-4
Wo TMindest ist das Motordrehmoment bei t = 0, was auch der Zeitpunkt ist, wenn die Last T stark istlh wird angewandt. Wenn das Motordrehmoment am Ende der Schwerlastperiode T beträgtmaxdann aus der Gleichung (6)

Lastausgleichsgleichung-5
Lösung der Gleichung (5) für die Zeitdauer der leichten Last, wobei das anfängliche Motordrehmoment gleich T istmax ist

Lastausgleichsgleichung-6
wo t = t - th

Im stationären Betrieb ist das Motordrehmoment am Ende eines Zyklus das gleiche wie am Beginn eines Zyklus = tl, T = tMindest. Einsetzen in Gleichung (8) ergibt

Lastausgleichsgleichung-7
Aus Gleichung (7)

Lastausgleichsgleichung-7
Aus Gleichung (4) und (10)

Lastausgleichsgleichung-9
Auch aus Gleichung (9)

Lastausgleichsgleichung-10
Aus Gleichung (4) und (11)

Lastausgleichsgleichung-11
Das erforderliche Trägheitsmoment des Schwungrads kann entweder aus Gleichung (11) und (12) berechnet werden.

Lastausgleichsgleichung-12
W ist das Gewicht des Rades (Kg) und R ist der Radius (m).

Hinweis: Das Trägheitsmoment ist die Winkelblockierung des rotierenden Körpers. Es ist das Produkt aus der Masse und einem Quadrat der Entfernung von der Drehachse.

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