Определение мощности двигателя по нагреву при продолжительном режиме работы

Продолжительный номинальный режим S1 — это режим работы при продолжительной нагрузке t> (3^4)7’, когда достигается установившееся превышение температуры (туст).

Различают:

  • 1) продолжительный режим с постоянной нагрузкой (Р = const);
  • 2) продолжительный режим с переменной нагрузкой {РФ const). Продолжительный режим с постоянной нагрузкой. Если Р = const, то

и / = const, следовательно, и количество теплоты, выделяющейся при работе двигателя, будет постоянным (Q = const).

В подобном режиме работают двигатели центробежных насосов, вентиляторов, транспортеров с постоянной загрузкой.

Исходными данными для определения мощности двигателя являются нагрузочные диаграммы электропривода (рис. 9.1). Они могут быть заданы в виде:

График нагрузочных диаграмм

Рис. 9.1. График нагрузочных диаграмм

В данном случае номинальная мощность двигателя больше или равна мощности машины (нагрузки), т.е. выполнено условие

Тогда установившееся превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды будет меньше допустимого превышения температуры двигателя над окружающей средой или равно ему:

Например, при выборе двигателя для центробежного насоса или вентилятора рассчитывается мощность привода этих машин по формуле

где <2ПОдачи производительность насоса или вентилятора, м3; Н — напор или высота подъема воды, м; кзап — коэффициент запаса мощности при неравномерности напора (в расчетах принимается кзап = 1,05^1,5); г|псрсд, Г|Нас КПД передачи и насоса (по справочным данным машин) соответственно.

По справочнику электрического оборудования выбирается двигатель из условия

При этом считается, что выполняется условие (9.1).

Поскольку мощность двигателя пропорциональна вращающему моменту на валу, т.с. Р = М при постоянной угловой скорости вала двигателя (ш = const), то у выбранного двигателя номинальный момент будет больше момента нагрузки, т.е. условие выбора двигателя по моменту

Тогда также выполняется условие (9.1).

Таким же образом может быть выбран двигатель по току, если нагрузочная диаграмма была задана (снята с работающей установки электропривода) в функции I = f(t). Тогда должно быть выполнено условие выбора: поминальный ток двигателя (по справочнику) должен быть больше тока нагрузки или равен ему:

Следовательно, будет выполнено условие (9.1).

Поскольку тепловые потери в двигателе пропорциональны силе тока, то может быть произведен выбор двигателя и по условию выбора двигателя по тепловым потерям в двигателе

Следовательно, будет также выполняться условие (9.1).

Продолжительный режим с переменной нагрузкой (Р * const). Выбор двигателя по мощности для продолжительного режима работы с переменной нагрузкой представляет более сложную задачу, чем предыдущая.

Действительно, если выбрать двигатель по максимальной нагрузке, то в тепловом отношении двигатель будет недогружен в моменты работы его при минимальной нагрузке. И наоборот, выбор двигателя по минимальной нагрузке приведет к его перегреву при работе на максимальной нагрузке.

Как первый, так и второй варианты не могут являться рациональным решением задачи.

Выбор мощности по среднему значению нагрузки допустим только тогда, когда колебания нагрузки невелики. В противном случае двигатель может перегреться, так как среднее арифметическое не учитывает квадратичной зависимости потерь в двигателе но току (Q = PR), протекающему в обмотках.

Долговечность изоляции обмоток двигателя зависит от температуры нагрева. Поэтому при переменной нагрузке мощность двигателя следует выбирать так, чтобы в момент максимальной нагрузки температура изоляции не превышала допустимую температуру для данного класса изоляции.

В этом случае для такого рода нагрузок (переменных по величине) пользуются в практике выбора двигателя по мощности упрощенными методами средних или эквивалентных теплопотерь.

Нагрузочная диаграмма (рис. 9.2) задается в любом виде:

Нагрузочная диаграмма

Рис. 9.2. Нагрузочная диаграмма

По эквивалентным тепловым потерям можно выбрать двигатель, зная, что

где

Здесь Ij — ток в обмотках двигателя при данной нагрузке; R — активное сопротивление обмоток двигателя.

Знание эквивалентных тепловых потерь позволяет выбрать двигатель по справочнику исходя из условия:

Тогда выполняется условие (9.1).

При выполнении данных условий считается, что двигатель выбран верно.

Этот метод является достаточно точным и надежным для определения средней температуры двигателя за цикл. Хотя двигатель и подвергается кратковременному воздействию пиковых температур, срок службы его практически не изменяется.

Метод рекомендуется применять, когда постоянные потери мощности ДРП0СТ * const, так как одной из составляющих этих потерь является величина магнитного потока Ф, т.е. ДРмаГнит = /(Ф), который, в свою очередь, зависит от тока якоря. Поэтому для сериесных двигателей постоянного тока, где Р = 1я = Ф, этот метод является наиболее точным.

На практике чаще пользуются менее точными, но более удобными в расчетах методами:

  • — эквивалентного или среднеквадратичного тока;
  • — эквивалентного или среднеквадратичного момента;
  • — эквивалентной или среднеквадратичной мощности.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >