Расчёт и выбор электродвигателя производственного механизма методом эквивалентных величин, страница 3

 

          Рисунок 5.2 – Нагрузочная диаграмма с наличием

    значительных наклонных участков

5.2 Расчёт мощности электродвигателя при его работе в режиме S2

          При выборе мощности двигателя для кратковременного режима работы следует помнить, что его предельно допустимая мощность ограничена как электрической, так и механической перегрузочной способностью.

            Если задан график кратковременной нагрузки в виде зависимости момента от времени  М = ƒ(t), мощности от времени Р =ƒ ( t ) или тока от времени I = ƒ (t), то выбор двигателя можно проводить, определяя эквивалентный момент, мощность или ток по тем же самым формулам что и для режима S1.

          Отличие расчёта эквивалентной мощности (тока, момента) двигателя работающего в режиме S2 по формулам (5.1, 5.2, 5.3) только в том, что участков, на которые разбиваются нагрузочные диаграммы обычно гораздо меньше, чем при работе двигателя в режиме S1.

Двигатель после такого расчёта выбирают по специальным каталогам по двум параметрам: эквивалентной мощности Р_ЭКВ  и длительности работы. В этих каталогах для данного двигателя приведены несколько значений номинальной мощности при соответствующей длительности рабочего периода. Двигатель должен быть проверен по каталогу на перегрузку, а при включении под нагрузкой – по величине пускового момента.

          Для работы в кратковременном  режиме промышленностью выпускаются специальные двигатели с повышенным моментом и перегрузочной способностью. Следовательно, нецелесообразно применять для этих целей двигатели, предназначенные для работы в продолжительном режиме, т.к. они имеют худшие пусковые характеристики и перегрузочные свойства, вследствие чего их не удаётся использовать с полной нагрузкой.

          В деревообрабатывающей, лесной и химической промышленности в режиме S2 работают двигатели, приводящие в действие вспомогательные механизмы, суппорты станков, различного рода прижимы, кантователи.

 5.3 Расчёт мощности электродвигателя при его работе в режиме S3

В повторно-кратковременном режиме работают большинство деревообрабатывающих машин и механизмов; лебёдки для подъёма пиломатериала, полуавтоматические агрегаты, производящие сортировку и разделку сырья, механизмы перемещения грузовой тележки кранов.

Выбор мощности двигателя для данного режима производится по эквивалентной величине мощности (тока, момента) и продолжительности включения

Р_ЭКВ = ,                                                    (5.12)

I_ЭКВ =  ,                                                      (5.13)

М_ЭКВ =  ,                                               (5.14)

где     t_o – время паузы (пауз) в течение рабочего цикла.

Продолжительность включения для данного режима определяется по формулам (4.1) или (4.2).

Если двигатель работает с переменными циклами, то относительную продолжительность включения определяют по полному периоду, в который входит ряд неодинаковых циклов.

Затем определяют мощность Р_ПВ при повторно-кратковременном режиме, соответствующую данному значению ПВ

                    Р_ПВ =  ,                                                                                              (5.15)

После этого по специальным каталогам выбирают двигатель по расчётной мощности Р_ПВ и значению ПВ в процентах.

При этом выбранная мощность Р_Н должна быть равна или несколько больше Р_ПВ

Р_Н  ≥ Р_ПВ ,                                                                                                   (5.16)

          Следует отметить, что мощность одного и того же двигателя возрастает при уменьшении продолжительности включения

                    Р₁₅ > Р₂₅ > Р₄₀ > Р₆₀ ,                                                                   (5.17)

кроме того

                    Р_ЭКВ = Р_ПВ1  = Р_ПВ2 ,                                              (5.18)

Если расчётная продолжительность существенно отличается от стандартных значений, то расчётная мощность для значения ПВ  с учётом выражения (5.17) может быть определена по формулам

          Р_РАСЧ = Р_{НОМ 15} ,                                                                     (5.19)

Р_РАСЧ = Р_{НОМ 25} ,                                                           (5.20)

Р_РАСЧ = Р_{НОМ 40} ,                                                                  (5.21)

          После чего выбранный двигатель проверяют на перегрузку по максимальному моменту и по пусковому моменту.

В том случае, если в каталоге приведен номинальный момент электродвигателя, а не значение мощности, то номинальная мощность двигателя определяется по формуле

Р_Н = (М_Н ∙ n_C ∙ (1 – s_H)) / 9570,                                                             (5.22)

где     М_H – значение номинального момента электродвигателя, Н∙м;

                  n_С – значение синхронной скорости электродвигателя, мин ^{- 1} ;

            S_Н –значение номинального скольжения электродвигателя.

          У выбранного за основу двигателя необходимо найти расчётные значения коэффициента полезного действия (η). По расчётной величине коэффициента полезного действия судят о степени загрузки (использования) выбранного двигателя

                    η _РАСЧ  =   ,                                                                                                         (5.23)

Кроме расчёта мощности двигателя методом эквивалентных величин существует также метод средних потерь ΔР_СР

ΔР_СР =   ,                                             (5.24)

где     ΔР₁ – потери мощности на временном промежутке t₁, кВт;

          Если средняя за цикл мощность потерь ΔР_СР меньше номинальной мощности потерь ΔР_Н (желателен запас 10 – 30 %)

                    ΔР_СР  < ΔР_Н = ( Р_Н / η_Н ) ∙ (1 - η_Н ) ,                                                        (5.25)

то предварительно выбранный двигатель удовлетворяет требованиям нагрева, где Р_Н ,  η_Н  – соответственно номинальная мощность и коэффициент полезного действия.

          Следует помнить, что в двигателе есть постоянные и переменные потери мощности.

Постоянные потери мощности в двигателях обусловлены потерями на вентиляцию, трение в подшипниках и щёток о коллектор, гистерезис и вихревые токи, нагрев параллельной обмотки возбуждения.

          Переменные потери мощности включают в себя потери в меди в обмотках якоря, включая последовательные обмотки возбуждения у двигателей постоянного тока, в обмотках статора двигателей переменного тока, в обмотках ротора асинхронных двигателей.