Выбор мощности двигателя при повторно кратковременном режиме работы

Примером
нагрузочной диаграммы повторно-кратковременного
режима работы электродвигателя может
служить диаграмма, представленная на
рисунке 3. Выбор мощности двигателя в
соответствии с заданным графиком
нагрузки производится по методам
эквивалентных величин, в частности,
эквивалентной
мощности (формула 1).

При
расчете эквивалентной мощности по
формуле (1) время
паузы не учитывается,
т.к. оно уже учтено в продолжительности
включения ПВ%. При этом эквивалентная
мощность по формуле (1) рассчитывается
за время
одного цикла.

Продолжительность
включения определяется тожеза
время одного цикла
по формуле

и
должна находиться в пределах 10%
≤
ПВ ≤ 60%.

Если
расчетное ПВр окажется равным стандартному
ПВст (15, 25, 40, или 60%), из каталога для
двигателей повторно-кратковремен­ного
режима работы по полученному значению
эквивалентной мощности выбирается
двигатель нужного типа, исполнения и
частоты
вращения для этого стандартного значения
ПВ% по условию Р_ном
≥
Р_э.

В том
случае, когда расчётное значение ПВр
отличается от стандартного, полученная
эквивалентная мощность двигателя
пересчитывается для стан­дартного
большего значения ПВ (15, 25, 40, 60%), ближайшего
к расчётному, по формуле

t,
с

Рисунок 3
Нагрузочная диаграмма.

θ
– температура двигателя

Далее
из каталога для двигателей
повторно-кратковремен­ного режима
работы по полученному значению мощности
Р_ст
выбирается двигатель нужного типа,
исполнения и
частоты
вращения для принятого стандартного
значения ПВ% по условию

Р_ном
≥
Р_ст

Выбранный
двигатель проверяется по перегрузочной
способности и по кратности пускового
момента по методике, рассмотренной в
параграфах 7, 8.

Для
выбранного двигателя необходимо выписать
из справочника все технические данные.

В общем
случае для выбора двигателя при
повторно-кратковременном режиме работы
можно рекомендовать следующую
последовательность действий:

выбор
частоты вращения двигателя 
выбор исполнения двигателя с учетом
окружающей среды 
расчет эквивалентной мощности за цикл
работы
определение ПВ% за цикл 
определение режима работы двигателя
по полученному значению ПВ% 
приведение эквивалентной мощности к
стандартному значению ПВ, если расчетное
ПВ не равно одному из стандартных (15,
25, 40 или 60%) 
выбор типа двигателя из справочника
по значению полученной мощности для
стандартного ПВ% 
проверка выбранного двигателя на
перегрузочную способность 
проверка двигателя на пусковые условия

выписка технических данных выбранного
двигателя.

10 Определение потребляемой мощности, потребляемого и пускового токов, номинального и пускового моментов по паспортным данным двигателя

Все
перечисленные в заголовке параметры
двигателя нетрудно опреде­лить
воспользовавшись выписанными из
справочника техническими данными
выбранного двигателя и приведенными
ниже формулами, что предлагается
сделать студенту самостоятельно.

, ,
,

где
η_ном
— номинальный
к.п.д. двигателя;

Р_ном
— номинальная
(полезная) мощность двигателя, кВт;

Р₁
— потребляемая
мощность, кВт;

U_1ном
— номинальное
напряжение (U_1ном
= 380В);

I_1ном
— потребляемый
двигателем ток при номинальной нагруз­ке,
А;

cosφ
_ном
— номинальный
коэффициент мощности;

М_ном
— номинальный
момент, Н·м;

n_ном
— номинальная
частота вращения, мин^-1.

Можно
рекомендовать следующую очередность
определения иско­мых параметров
двигателя:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Содержание

1. Выбор электродвигателя для кратковременной нагрузки
2. Выбор электродвигателя для повторно-кратковременной нагрузки
3. Выбор электродвигателя для продолжительного режима работы
4. Данные, необходимые для выбора электродвигателя
5. Выбор электродвигателя по мощности

Производственные механизмы разного предназначения (станки, насосы и т.д.) работают бесперебойно во время всего гарантийного срока службы, если при выборе электродвигателя учтены такие критерии и факторы, как:

• характер нагрузки агрегата;
• длительность цикла его работы;
• механическая характеристика;
• тип нагрузки.

Чтобы подобрать двигатель, который не будет перегреваться при определенной нагрузке, нужно знать изменения нагрузки на валу и вычислить возможную величину потери мощности при эксплуатации.

Ошибки при выборе электродвигателя приводят к:

• нарушению процесса производства;
• большим затратам электроэнергии;
• уменьшению объема производимой продукции.

Поэтому вы должны обращать внимание на то, чтобы:

• механические свойства двигателя соответствовали исполнительному механизму;
• агрегат использовался на максимальной мощности во всех режимах работы;
• температура его узлов при самой высокой нагрузке не превышала допустимую норму нагрева, но приближалась к ней;
• конструктивное исполнение двигателя соответствовало условиям окружающей среды и рабочей машины;
• двигатель эксплуатировался согласно параметрам электропитания.

Данные, определяющие номинальный режим работы агрегата, содержатся в прилагаемом к нему паспорте.

Выбор электродвигателя для кратковременной нагрузки

Кратковременный характер предполагает короткие периоды включения при постоянной нагрузке двигателя и длительные паузы полного охлаждения. Выбор электродвигателя для кратковременной нагрузки должен осуществляться с учетом того, чтобы мощность, отвечающая кратковременной нагрузке, превышала длительную мощность, тем самым обеспечивая тепловую перегрузку агрегата в период работы. Номинальная мощность при этом должна равняться мощности нагрузки.

Выбор электродвигателя для повторно-кратковременной нагрузки

При повторно-кратковременном режиме период времени, необходимый для полного нагрева двигателя, значительно превышает период его работы, а время полного охлаждения больше, чем паузы между периодами включения.

Самый точный, но трудоемкий способ расчета мощности двигателя для работы в повторно-кратковременном режиме – метод средних потерь. Метод эквивалентных величин удобнее. В этом случае среднеквадратичные (эквивалентные) величины определяются в зависимости от графика нагрузки.

Выбор электродвигателя для продолжительного режима работы

При продолжительном режиме двигатель работает при неизменной нагрузке в течение длительного периода, при этом температура всех его узлов также остается неизменной. Выбор электродвигателя для продолжительного режима работы должен быть сделан с учетом того, чтобы его мощность незначительно превышала мощность нагрузки.

Данные, необходимые для выбора электродвигателя

Для грамотного подбора электродвигателя необходимо иметь следующие данные:

• Наименование и тип рабочей машины (исполнительного механизма).
• Диапазон частот вращения вала агрегата.
• Мощность (максимальная) на валу – для продолжительного режима и постоянной нагрузки, или график момента сопротивления/изменения мощности – для остальных режимов.
• Величина пускового момента, обеспечиваемая двигателем на приводном валу рабочего оборудования.
• Способ соединения вала двигателя с исполнительным механизмом.
• Передаточное число и род передачи (если конструкция предусматривает наличие кинематических передач).
• Нижнее и верхнее значение частот вращения, соответствующие им величины моментов и мощностей.
• Характеристики и особенности среды, в которой будет эксплуатироваться электродвигатель.
• Число включений привода в течение 60 минут.
• Характер (ступенчатый, плавный) частоты вращения.

Выбор электродвигателя по мощности

Уровень мощности двигателя должен соответствовать характеру нагрузки исполнительного механизма, который определяется по:

• изменению величины потребляемой мощности;
• номинальному режиму работы.

Правильно подобранный по мощности агрегат:

• при работе достигает номинального нагрева;
• обладает достаточной перегрузочной способностью;
• обеспечивает достаточный пусковой момент.

Покупать двигатель с запасом мощности нецелесообразно, так как это приводит к увеличению эксплуатационных расходов, недоиспользованию ресурсов машины и снижению КПД.

В паспорте электродвигателя указаны его номинальные данные. Для удобства потребителей и облегчения выбора двигателя ГОСТом установлены восемь номинальных режимов, маркированные S1-S8 согласно международной классификации.

Завод-изготовитель дает гарантию полного использования двигателя в тепловом отношении, если он эксплуатируется при номинальной нагрузке в номинальном режиме.

Большинство производственных механизмов работает в режиме чередования интервала нагрузки с интервалом отключения. Рассмотрим кратковременный режим работы. Так как в этом режиме электродвигатель за время паузы успевает остыть до температуры окружающей среды, то достаточно рассмотреть один период работы, для которого справедливо уравнение нагрева:

τ = τ_уст(1 – e^-t/Tн)

График работы электродвигателя в кратковременном режиме работы.

Если выбрать двигатель для длительного режима работы по значению мощности P_ном, то при кратковременном режиме температура двигателя не достигает установившегося перегрева и в конце рабочего цикла T_н, как видно из кривой 1, перегрев будет меньше установившегося, то есть за время работы двигатель будет полностью использован по нагреву. Поэтому выбор мощности двигателя для кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы производят по нагрузочной диаграмме с использованием методов эквивалентных величин.

Если выбирать двигатель для длительного режима работы, мощность его должна быть такой, чтобы за время работы он достиг установившегося перегрева.

Определения P_экв, I_экв, M_экв еще не достаточно для выбора электродвигателя по каталогу. Чтобы правильно произвести выбор двигателя, нужно по нагрузочной диаграмме определить продолжительность включения, а затем выбрать по каталогу двигатель, соответствующий стандарту ПВ.

ПВ = t_р/t_ц = t_р / (t_р + t₀)

Промышленность выпускает электродвигатели на стандартные ПВ, но в большинстве случаев при выборе мощности двигателей для этих режимов работы приходится сталкиваться с тем, что ПВ, рассчитанная по нагрузочной диаграмме отличается от стандартного. В этом случае нужно произвести пересчет с расчетной ПВ на стандартную ПВ. Пересчет производится по условию, что эквивалентная мощность должна оставаться постоянной при любом ПВ.

P_экв = √(P₁²·E₁) = √(P_ст²·E_ст)

После пересчета выбираем мощность двигателя из условий:

P_дв > P_ст
I_дв > I_ст
M_дв > M_ст

Вакансии в Иваново для отделочников, каменщиков и мастеров.

Выбор мощности двигателя для повторно-кратковременного режима работы

Если при повторно-кратковременном режиме нагрузка двигателя, время работы t_р и время паузы t₀ не меняются (см. график), и относительная продолжительность включения  равна одному из стандартных значений, то по справочнику или каталогу должен быть выбран двигатель с номинальной мощностью Р_н³Р₁ при соответствующей e.

Если нагрузка при переходе от цикла к циклу остается неизменной, но e отличается от стандартного значения, то, исходя из метода средних потерь, можно утверждать, что температура перегрева двигателя не будет превышать допустимого значения, если средние потери за цикл при e¹e_кат не будут превышать средние потери за тот же цикл при e=e_с=e_кат и Р_н, т.е. если

 или .

Выбор двигателя по мощности в этом случае сводится к проверке согласно написанному условию предварительно выбранного двигателя с ближайшими к Р₁ и e₁ значениями Р_н и e_с.

Если в написанном выражении потери мощности выразить через постоянные «к» и переменные «V», то после преобразований получим следующую формулу для проверки предварительно выбранного двигателя

.

Для двигателей постоянного тока независимого возбуждения, работающих с Ф=const, а также для АД, работающих в пределах линейной части механической характеристики можно получить аналогичное соотношение между моментами

Рекомендуемые материалы

,

 а при работе этих двигателей на естественных характеристиках – соотношение между мощностями

.

Обычно нагрузка в пределах цикла не остается постоянной. Поэтому реальный график нагрузки двигателя М=f(t) заменяется эквивалентным прямоугольным и определяется М_экв или I_экв. Применительно к изображенной диаграмме:

или .

Здесь время паузы (в знаменателе под корнем) не входит, поскольку оно учитывается величиной ПВ%. Да и во время паузы двигатель током не обтекается и момента не развивает.

Если расчетная продолжительность включения отлича­ется от стандартной, двигатель выбирается по ближайшему стандартному значению, пересчитывая предварительно мощность на стандартное значение. При переходе от одной относительной продолжительности включения e к другой эквивалентная мощность двигателя, но которую он выбирается, должна оставаться неизменной. Поэтому в соответствие с выражением для Р_э в случае работы двигателя на естественной характеристике можно написать

; или . Отсюда

 Пересчет мощности Р_х=Р₁ от действительной относительной продолжительности включения e_х=e₁, на стандартное значение e_с=e₂, производится по одной из следующих формул

Пересчет может быть сделан и эквивалентного тока, полученного из нагрузочной диаграммы, а также эквивалентного момента, если двигатель независимого возбуждения работает с Ф=const, а АД работает в пределах линейной части механической характеристики

.

Для более точного пересчета следует исходить не из равенства эквивалентных мощностей, а из равенства потерь, т.е. исходя из соотношений

, где

 ∆Р_пк1 и ∆Р_пк2 — потери в двигателе при повторно-кратковременном режиме соответственно с e₁ и e₂.

Выражая потери через постоянные и переменные, учитывая изменение условий охлаждения, т.е. имея в виду, что  и обозначая через x величину  можно написать, приняв режим с Р₁ за исходный

.  Отсюда

и .

Рекомендация для Вас — Дивизиональная форма.

 При b=1 , а при пренебрежении постоянными потерями  и . Значения коэффициента потерь «а» для двигателей независимого возбуждения общепромышленных серий 1¸1,5, для крановых – 0,5¸0,9. Для общепромышленных двигателей переменного тока «а» 0,5¸0,7, для крановых 0,45¸1,0.

В случае различных значений t_р и t₀, входящих в график нагрузки, за относительную e принимается величина, подсчитанная для большого числа циклов работы. В расчетах нужно пользоваться этой средней или эквивалентной величиной e, применяя ее во всех приведенных выше формулах

.

При проверке мощности предварительно выбранного двигателя по методу средних потерь в случае повторно-кратковременного режима работы, они вычисляются по формуле

, где

 ∆Р_п, ∆Р_т, ∆Р_у, ∆Р₀ — средние потери мощности за время пуска, торможения, установившейся работы и за время паузы при неподвижном двигателе (например, в обмотке возбуждения двигателя НВ или ПВ).

Макеты страниц