ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ

РЕЖИМЕ РАБОТЫ

А. Нагрузка постоянная. Если электродвигатель должен работать с постоянной или мало изменяющейся нагрузкой (электроприводы насосов, вентиляторов, конвейеров, крупных металлорежущих станков), его мощность рассчитывается по эмпирическим формулам с учетом поправочных коэффициентов.

Примеры таких формул:

1.Если известны усилие резания F (Н) и скорость резания V (м/мин), то мощность электродвигателя Р (кВт) на валу (с учетом потерь в механических передачах)

Р = F × V / (1000 × 60 × η_пер).

2.Для электропривода насоса

Р = Q × H × γ × 10^-3 / (η_нас × η_пер), кВт,

где Q – производительность, м³/с;

H – высота напора, м;

γ – плотность жидкости, Н/м³;

η_нас – КПД насоса.

По каталогу выбирается электродвигатель с номинальной мощностью Р_н ≥ Р. Тип двигателя выбирается с учетом окружающей среды, сопряжения с механизмом, рода тока, напряжения, скорости вращения и других технических требований (по пусковому моменту, например). Так как двигатель выбирается по условию Р_н ≥ Р, то выполняются и условия ΔР_н ≥ ΔР_н и τ_y ≤ τ_доп. Поэтому при постоянной продолжительной нагрузке дополнительных расчетов по определению нагрева двигателя не требуется.

Б. нагрузка переменная. При продолжительном режиме работы с переменной нагрузкой электродвигатель должен быть выбран по мощности так, чтобы он мог работать с наибольшей из графика нагрузки мощностью (это так называемый выбор по перегрузке) и не перегревался больше нормы (это выбор по нагреву). Из двух мощностей выбирают большую.

Мощность по перегрузке определяется как

Р₁ = Р_max / λ,

гдеР_max – наибольшая мощность из графика нагрузки;

λ – коэффициент допустимой перегрузки:

для ДПТ λ =1,8…2,5 (из условий коммутации);

для АД λ = 0,9² × λ_к (λ_к = М_к / М_н – берется из каталога);

коэффициент 0,9 учитывает возможность снижения напряжения сети на 10 % от номинального.

Обычно сначала рассчитывают мощность электродвигателя по нагреву и выбирают конкретный двигатель (с учетом и других критериев выбора), а затем проверяют его по перегрузке Р_н ≥ Р₁.

Если это условие перегрузки не соблюдается, из каталога выбирают следующий по шкале мощностей электродвигатель.

Примечание. Для АД нужна еще проверка и по пусковому моменту:

0,9² × М_п ≥ М₁,

где М₁ – момент на первом участке нагрузочного графика.

Пример. Выбрать электродвигатель для механизма, работающего по нагрузочному графику, представленному на рис. 14.1. Угловая скорость вращения вала ω = 146 рад/с (n = 1460 об/мин).

Рис. 14.1. Нагрузочный график М = f (t)

Решение

Эквивалентный момент (из графика)

Н∙м.

Расчетная мощность электродвигателя

Р = М_э × ω = 213 × 146 × 10^-3 = 31 кВт.

Принимаем по каталогу АД типа А02 – 81 – 4 с Р_н = 40 кВт,
n = 1460 об/мин, λ_к = 2, λ_п = М_п / М_н = 1,1.

Номинальный момент АД

М_н = Р_н / ω_н = (40/146) × 10³ = 274 Н∙м.

Максимальный и пусковой моменты АД с учетом снижения напряжения сети на 10 %

0,9² М_к = 0,9² × 2 × 274 = 444 Н∙м;

0,9² М_п = 0,9² × 1,1 × 274 = 244 Н∙м.

Сопоставление полученных данных с данными нагрузочного гра-фика показывает, что принятый электродвигатель удовлетворяет тре-бованиям перегрузки (444 > 400 Н∙м), но не проходит по пусковым условиям (244 < 400 Н∙м).

Следующим большим по мощности будет электродвигатель типа АО2-82-4с при Р_н = 55 кВт; n_н = 1460 об/мин; λ_к = 2,0; λ_п = 1,1. Данный электродвигатель, как показывают расчеты, также не проходит по пусковым условиям.

В подобных случаях, когда момент сопротивления при пуске значительно превышает момент при установившемся режиме, целесообразно принимать электродвигатель с повышенным пусковым моментом. Поэтому примем АД типа АОП – 81 – 4с при Р_н = 40 кВт; n_н = 1470 об/мин; λ_к = 2,2; λ_п = 1,8.

Проверим данный электродвигатель по пусковому моменту:

0,9² × 1,8 × 40 × 10^-4 / 1470 ≈ 400 Н × м.

Так как пусковой момент равен моменту сопротивления, то данный электродвигатель выбран правильно.

Лекция 15. РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ПРИ ПОВТОРНО-КРАТКОВРЕМЕННОМ