Расчет мощности и выбор электродвигателей

Выбор электродвигателя предполагает:

• • выбор рода тока и номинального напряжения, который осуществляют исходя из экономических соображений, с учетом того что самыми простыми, дешевыми и надежными являются асинхронные двигатели, а самыми дорогими и сложными — двигатели постоянного тока;
• • выбор номинальной частоты вращения;
• • выбор конструктивного исполнения двигателя, который выполняют, учитывая три фактора: защиту его от воздействия окружающей среды, способ и обеспечение охлаждения и способ монтажа.

Расчет мощности двигателей для длительного режима работы. При постоянной нагрузке (см. рис. 17.3, а) определяется мощность Р_с или момент М_с механизма, приведенные к валу двигателя, и по каталогу выбирается двигатель, имеющий ближайшую не меньшую номинальную мощность Р_н > Р_с.

Для тяжелых условий пуска осуществляется проверка величины пускового момента двигателя так, чтобы он превышал момент сопротивления механизма. Пусковой момент:

где А. — кратность пускового момента двигателя, выбираемый по каталогу.

При длительной переменной нагрузке (см. рис. 17.3, б) определение номинальной мощности двигателя производят по методу средних потерь, либо методу эквивалентных величин (мощности, момента или тока).

Расчет мощности двигателя по методу средних потерь. Метод основан на предположении, что при равенстве номинальных потерь двигателя АР_н и средних потерь, определяемых по диаграмме нагрузки, температура двигателя не будет превышать допустимую:

1. Определяется средняя мощность нагрузки:

2. Предварительно подбирается двигатель с номинальной мощностью Р_н. При этом

3. Определяются номинальные потери подобранного двигателя:

4. Определяются по диаграмме потери ДР_Ь АР₂, АР":

где г)" — КПД, соответствующий мощности Р_п и зависящий от загрузки двигателя, т. е. к = Р_п/Р_н,

где а — отношение постоянных потерь в двигателе к номинальным.

5. Определяются по диаграмме средние потери:

6. Проверяется условие равенства средних и номинальных потерь. При их расхождении более чем на 10% подбирают другой двигатель и повторяют расчет.

Расчет мощности двигателя по методу эквивалентных величин.

Метод основан на понятии среднеквадратичного, или эквивалентного, тока (мощности, момента). Переменные потери в двигателе пропорциональны квадрату тока нагрузки. Эквивалентным, неизменным по величине током называют ток, создающий в двигателе такие же потери, как и изменяющийся во времени фактический ток нагрузки.

1. Определяют величину эквивалентного тока:

По каталогу выбирают двигатель, номинальный ток которого равен или несколько больше 1э.

Двигатель проверяют по перегрузочной способности: отношение наибольшего момента сопротивления к номинальному не должно превышать допустимого значения, приводимого в каталогах (см. гл. 6 и 7).

Если мощность и вращающий момент двигателя пропорциональны величине тока, то для расчета можно воспользоваться выражениями для эквивалентной мощности.

или эквивалентного момента.

Расчет мощности двигателей для повторно-кратковременного и кратковременного режимов работы. Повторно-кратковременный режим работы (см. рис. 17.4, б). Последовательность расчета следующая.

• 1. По нагрузочной диаграмме определяют среднюю мощность Р_ср.
• 2. Выбирают двигатель, номинальная мощность которого не меньше средней мощности.
• 3. Определяют эквивалентную мощность Р_э (или М_э).
• 4. Эквивалентную мощность (момент, ток) пересчитывают для ближайшего стандартного значения ПВ_ном:

По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью Р_н при ПВ_ном так, чтобы Р_н > Р.

Выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способности.

Кратковременный режим работы (см. рис. 17.4, а). Для этого режима используются двигатели кранового типа с продолжительностью 15, 30, 60 и 90 мин, для которых указываются соответствующие номинальные мощности. Мощность двигателя определяется по методу эквивалентных величин.

В этом режиме могут использоваться и двигатели, рассчитанные на длительный режим работы. Двигатель выбирают заниженной мощности. Следовательно, ток двигателя в период работы в этом режиме может существенно превышать номинальный, однако превышение температуры при этом не должно быть больше допустимого:

Ток двигателя в кратковременном режиме работы, допустимый в течение времени t_Kp:

где b = e^_t«^/7H, Т_н — постоянная времени нагрева двигателя, с.

Коэффициент тепловой перегрузки двигателя.

Если постоянные потери неизвестны, то для номинального режима их ориентировочно принимают равными переменным потерям в двигателе:

Если известны потери АР_кр и АР_н, то постоянная времени определяется из соотношения.