Устройства и элементы ЭМС: Методические указания по выполнению курсовой работы, страница 3

Здесь: рэкв к и   tк – потери и время на отдельных интервалах цикла.

Не равенство на отдельных интервалах угловых скоростей приводит к изменению условий охлаждения. Следовательно, суммарное термическое сопротивление двигателя на отдельных интервалах  разное. Термическое сопротивление двигателя при номинальной угловой скорости - Rт н, и тоже сопротивление на интервале «к» - Rт к, то:

∑ Тср tк/ Rт к = ∑ рэкв к tк, и, если Rт н  / Rт к= aк , тогда соотношение принимает следующий вид

∑ Тср tк aк  / Rт н = ∑ рэкв к tк.

Отношение Тср к Rтн является искомым значением эквивалентных потерь рср:  рср = ∑ рэкв к tк/ ∑ tкaк.

Факторы, влияющие на мощность двигателя.

При длительной работе исполнительного  двигателя с неизменной нагрузкой наступает тепловое равновесие, т.е. все тепло, выделяемое в нем, излучается в окружающую среду. Уравнение нагрева можно представить в виде:

рнагр = А Θуст,

Где А – теплоотдача, т.е. количество тепла (Дж), отдаваемого в окружающую среду в течение 1 сек при разности температур в один градус (Дж/с град);

Θуст – установившееся значение перегрева при данной нагрузке (град).

Тогда Θ = Θуст (1 - ℮ t / Tв ), град;

Θ – перегрев над окружающей средой;

t - время,  для которого определяется перегрев.

Теоретически процесс нагревания длится неограниченно долго. Практически процесс считается законченным, когда Θ =(0,95÷098) Θуст, что соответствует времени t = (3 ÷ 4) Тв.

Полные потери активной мощности при номинальной нагрузке

 рн = Рнн - Рн = Рн(1/ ηн - 1).

Разделив  их на постоянные ро  и переменные (нагрузочные) рнг  и введя коэффициент нагрузки кнг = Рнг / Рн  получим

η = [1- рн/( кнг Рн + рн )] = [1 – ( ро  + к2нг  рнг ) /( кнг Рн +  ро +  к2нг рнг)].

В каталогах и справочниках указываются значения КПД при частичных нагрузках. Располагая этими данными, нетрудно найти КПД для любой нагрузки, построив кривую η = f(кнг).

Зная КПД электродвигателя для данной нагрузки можно определить полные потери активной мощности

∑р = кнг Рн (1∕ η – 1).

Обычно постоянные ро - потери холостого хода, которые определяют  ро  = (∑р - к2нг  рн)/(1 - к2нг).

Теперь легко найти переменные (нагрузочные) рнг.

Номинальную (среднюю) мощность можно выразить через конструктивные факторы двигателя, характеризующие его потери и тепловые свойства:

Рн = А Θуст ηн / (1 - ηн); откуда следует, мощность исполнительного  двигателя прямо пропорциональна теплоотдаче А, которая в значительной степени зависит от вентиляции двигателя. Чем лучше вентилируется двигатель, тем больше А и, следовательно, может быть повышена нагрузка. Для повышения Θуст  целесообразно применять нагревостойкую изоляцию, что позволяет при тех же габаритах увеличить мощность или снизить размеры.

Методы расчета мощности и выбора исполнительного  двигателя для   длительного режима работы с переменной нагрузкой.

Многие производственные механизмы (металлорежущие станки, кузнечнопрессовые машины, станки-автоматы, ножовочные пилы, центрифуги периодического действия и т.п.) работают в длительном режиме с переменной нагрузкой. График нагрузки определяется механизмом. При этом к механизму, имеющему переменный характер нагрузки, необходимо предварительно найти такой продолжительный режим постоянной по величине нагрузки, который был бы эквивалентен заданному режиму переменной нагрузки в отношении нагрева исполнительного  двигателя.

Продолжительный режим с постоянной нагрузкой эквивалентен режиму с переменной нагрузкой, если за одно и тоже время цикла tц в обоих случаях выделяется одинаковое количество тепла, т.е.

Qэкв tц = Q1 t1 + Q2 t2 + Q3 t3 +… + Qn tn,

      где Q экв - количество тепла, выделяемое в секунду при постоянной эквивалентной нагрузке;

Q1, Q2,Q3 … Qn  - количество тепла, выделяемое в секунду при работе с переменной нагрузкой Р1, Р2, Р3 … Рn;

t1, t2, t3, … tn, - время работы с частичной переменной нагрузкой.

Количество тепла, выделяемое в секунду, пропорционально потерям за тоже время: