Параметры, от которых зависят выбор мощности двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Для того, чтобы выбрать двигатель по мощности, необходимо знать рабочую диаграмму механизма .

Т.к. в установившемся режиме: и следовательно , но . Тогда замеряя ток (при постоянной скорости) получим зависимость

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 1

По нагрузочной диаграмме находим, в случае небольших перепадов моментов, средний момент:

.

Если же диаграмма сложная, то определяют эквивалентный момент по формуле:

.

Далее выбираем ориентировочную (расчетную) мощность:

, кВт

где - коэффициент запаса.

При этом мощность выбирается по максимальной статической скорости. Коэффициентом учитывается максимальный динамический момент (например пусковой). , большие значения принимаются при больших массах и больших ускорениях.

После этого по каталогу выбирается двигатель, с учетом:

.

Скорость не всегда соответствует каталожной. И тогда выбирают (если это возможно) двигатель с ближайшей (лучше большей) скоростью. После этого необходимо для этой, каталожной, скорости посчитать расчетную мощность.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 2

Для двигателей последовательного возбуждения выбор по скорости и по мощности не производится, т.к. их характеристика очень мягкая. Поэтому мощность двигателя берут по среднему моменту и статической скорости, и проверяют его на нагрев.

Далее находят маховый момент двигателя и строят нагрузочную диаграмму, предварительно рассчитав момент инерции рабочего механизма:



и подставив это значение в формулу: , где - приведенный момент инерции.

Затем производится проверка правильности выбора двигателя:

По перегрузочной способности.

По условиям пуска ( - для к.з. двигателей).

По нагреву.

Выбор двигателя при длительной постоянной нагрузке

Т.к. при этом режиме время работы двигателя гораздо больше времени пуска и торможения (например, для вентиляторов главного проветривания шахт), то при выборе двигателя на режим S1 пуск и торможение не учитывают.

Тогда нагрузочная характеристика имеет вид и статическая мощность равна:

, кВт

Рис. 3

двигатель статический инерция

Двигатель выбирается из условия:

.

Проверок делать не нужно. А если двигатель с короткозамкнутым ротором, то его проверяют на условия пуска.

Выбор мощности при длительной переменной нагрузке

По заданной величине определяем средний момент или эквивалентный момент .

Рассчитываем ориентировочную мощность .

Выбираем двигатель:

.

Строим реальную нагрузочную диаграмму.

Проверяем двигатель на перегрузочную способность.

Для асинхронного двигателя к.з. производим проверку по условиям пуска.

Проверяем двигатель по нагреву: методом эквивалентных величин (для двигателей последовательного возбуждения проверка только методом эквивалентного тока).

выбор двигателя при кратковременном режиме работы

Если двигатель нормального типа, рассчитанный для длительного режима работы, будет работать кратковременно с нормальной нагрузкой, то температура его изоляции будет меньше допустимой. Т.е. двигатель будет недоиспользован по нагреву. Чтобы полностью использовать двигатель при данной нагрузке необходимо применить двигатель меньшей мощности, а следовательно и меньших габаритов. При этом необходимо только чтобы температура его изоляции в конце рабочего периода была равна допустимой температуре .

При этом потери при кратковременном режиме будут больше номинальных потерь для длительной нагрузки.

Отношение потерь двигателя при кратковременной работе к потерям при номинальной нагрузке называются коэффициентом тепловой перегрузки (термической)

.

Поскольку и , то коэффициент тепловой перегрузки: .

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 4

Уравнение нагрева двигателя при имеет вид:

.

В конце рабочего периода при температура нагрева должна быть равна допустимой, поэтому можно записать:

,

или .

Из этого равенства можно найти зависимость коэффициента перегрузки (тепловой) от времени работы

.

На рисунке приведена кривая , построенная по последнему уравнению, из которой видно, что с увеличением длительности времени работы по отношению к постоянной времени нагрева перегрузка двигателя резко уменьшается.



Рис. 5

Для машин с маленькой постоянной времени минут имеем малую перегрузочную способность и если минут, то они рассчитываются как для длительного режима работы. Если же часа, то за малое время работы можно получить большие перегрузки.

Кроме тепловой перегрузки практический интерес представляет величина мощности , которую можно снять с вала двигателя нормального типа при работе в кратковременном режиме. Она определяется коэффициентом механической перегрузки

.

Коэффициент механической перегрузки:

,

или - при постоянной теплоотдаче.

- отношение постоянных потерь к переменным при номинальной нагрузке.

Если пренебречь постоянными потерями , то тогда и , значит

.

Двигатели, предназначенные для длительного режима работы имеют, в среднем, механическую перегрузку до 2, поэтому тепловая перегрузка . Значит необходимо использовать специальные двигатели у которых выше, т.е. двигатели рассчитанные на режим S2.

Для ДПТ , а для АД - коэффициент механической перегрузки еще меньше. Лучшее использование двигателей по нагреву при небольших значениях достигается применением двигателей специального исполнения, т.е. двигателей предназначенных для кратковременного режима работы.

Таким образом выбор двигателя, рассчитанного на режим S1, для работы в режиме S2 можно представить в следующей последовательности:

Определяем средний или эквивалентный момент за время . При этом время пауз в знаменатель формулы не входит.

По среднему моменту и заданной скорости определяем мощность:

.

Принимают для режима S1 и определяют

, где .

По каталогу выбираем: .

Для выбранного двигателя находим маховый момент .

Определяем коэффициент термической перегрузки

.

Определяем коэффициент постоянных потерь

,

где - переменные потери: для МПТ -

для АД - ,

а постоянные потери

,

где

.

По известным и определяем требуемый коэффициент механических перегрузок: .

Определяем продолжительную мощность ( определяем их диаграммы):

.

10. Проверяем двигатель, чтобы:

.

Недостатком данного способа выбора является то, что неизвестна постоянная нагрева .

Выбор двигателя, предназначенного для работы в режиме S2:

Находим .

По каталогу выбираем двигатель у которого . При этом дается для какого-то каталожного времени: . Если действительное время работы двигателя не совпадает с каталожным , то необходимо вести перерасчет: .

Проверить по коэффициенту механической перегрузки и по условиям пуска.

Выбор двигателя для повторно-кратковременного режима

Основными величинами, характеризующими работу двигателя при повторно-кратковременной работе, являются: 1. нагрузка двигателя (ток, момент. мощность); 2. коэффициент относительной продолжительности включения; 3. длительность цикла, которая не должна быть более 10 минут; 4. число включений двигателя в час: .

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 6

Как видим из рисунка, температура двигателя не достигает установившегося значения, таким образом при применении двигателя, предназначенного для работы в режиме S1, его нагрузка должна быть выше номинальной, аналогично кратковременному режиму. В противном случае температура двигателя окажется ниже допустимой и двигатель будет не полностью использован по нагреву. Для определения допустимого увеличения мощности двигателя при использовании его в режиме S3 необходимо определить величины коэффициентов тепловой и механической перегрузки.

Для этого составим уравнение нагрева машины:

.

При работе температура нагрева колеблется от до , тогда:

.

В период отключения имеем:

,

где - постоянная времени охлаждения.

И если за время паузы , то .

А так как только для двигателей открытого исполнения и с самовентиляцией, то для простоты будем считать что , тогда:

.

И с учетом этого получаем выражение:

,

или .

Или с учетом формулы , получаем

,

отсюда коэффициент термической перегрузки:

.

Если в формуле положить , то

, ,

т.е. то же выражение что и для кратковременного режима.

Если же взять , то , т.е. как и для продолжительного режима работы.

Таким образом, при ПВ>60% (или ) - двигатель следует выбирать как для продолжительного режима. При ПВ<10% (или ) - для кратковременного. Из этого следует, что повторно-кратковременная нагрузка будет лишь при .

Порядок выбора двигателя, рассчитанного для работы в режиме S1 при работе в повторно-кратковременном режиме такой же как и для кратковременного режима.

Порядок выбора двигателя предназначенного для работы в режиме S3

Для работы в повторно-кратковременном режиме выпускаются двигатели с ПВ%=15, 25, 40, 60%.

Для режима S3 необходимо применять специальные двигатели, обладающие значительной перегрузочной способностью и повышенным пусковым моментом, что позволяет максимально использовать их по нагреву.

Реально ПВ% отлично от установленного ГОСТом и определяется:

.

Расчетная мощность:

.

Выбираем двигатель у которого

.

Если ПВ%расчПВ%катал, то имеем формулу перерасчета:

.

Проверка двигателя:

По пиковым перегрузкам;

Проверка запуска;

Проверка на допустимое число включений в час.

.

Выбирают двигатель: , иначе двигатель нужно брать большей мощности.

В формуле имеем:

.

- при свободном выбеге.

Размещено на Allbest.ru

...