24.5. Порядок выбора электродвигателя по мощности при различных режимах работы

Продолжительный режим S1.

1. Определяется мощность производственного механизма, если нагрузка за время работы изменяется, то определяется эквивалентная мощность (момент или ток).

(24.12)

где F, М - сила, момент сопротивления, приведенный к валу двигателя, Н и Нм; V_н, ω_н - номинальная линейная и угловая скорости механизма и двигателя соответственно, м/с, с^-1; - кпд передачи.

2. По каталогу выбирается электродвигатель из условия

(24.13)

где Р_н.дв - номинальная мощность электродвигателя по каталогу; К_з=1,05÷1,2 - коэффициент запаса, учитывающий неточности расчета сил сопротивления.

3. Электродвигатель при необходимости проверяется на перегрузочную способность по условиям пуска

(24.14)

(24.15)

где М_с, М_д - статический и динамический моменты сопротивления, Нм; J - приведенный к валу электродвигателя суммарный момент инерции, кгм²; а– норми-рованное значение линейного ускорения, м/с²; t_п - время пуска.

А

Рис.24.5. Механическая характеристика асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с провалом при малых скоростях

синхронные короткозамкну-тые электродвигатели проверяют-ся по пусковому и минимальному моментам (рис.24.5)или, гдеМ_п, М_мин - пусковой и минимальный мо-менты электродвигателя; М_с.п – момент сопротивления при ско-рости, равной нулю; К_з – коэффициент запаса, равный 1,2.

Кратковременный режим S2

1. Определяется мощность (момент) нагрузки и время работы электродвигателя. Если нагрузка за время работы изменяется, то определяется эквивалентная мощность (момент).

2. Если время работы электродвигателя совпадает со стандартным, то по каталогу выбирают электродвигатель из условия . Если время работы не совпадает со стандартным, то пересчитывают на ближайшее стандартное значение по формуле

(24.16)

здесь t_p, t_н - расчетное и стандартное время работы электродвигателя, с;

- отношение постоянных потерь к переменным при номинальной нагрузке .

где Т_н - постоянная времени нагрева электродвигателя; определяется для электродвигателя мощностью, равной Р_э; R=R_я+R_дп – для двигателей постоянного тока независимого возбуждения; R=R_я+R_дп+R_в – для двигателей постоянного тока последовательного возбуждения; - для асинхронного двигателя;R=3R₁ – для синхронного двигателя.

По Р_э.ст выбирают электродвигатель для принятого стандартного времени из условия Р_н.дв≥Р_э.ст. Если t_p>t_рн.ст, электродвигатель должен быть проверен на допустимую нагрузку.

Асинхронный короткозамкнутый двигатель проверяется по пусковому моменту: М_п≥1,2М_{ст.макс} и перегрузочной способности М_макс>М_с.макс, где: М_с.макс – максимальный статический момент. Если для кратковременного режима работы выбирается двигатель, предназначенный для продолжительного режима, то

(24.17)

Если отношение , электродвигатель проверяют только по перегрузочной способности. Вывод исходных формул смотрите в [4-15].

Повторно-кратковременный режим

1. Определяются мощность (момент), время работы и паузы каждой операции в цикле.

2. Строятся нагрузочная диаграмма и тахограмма.

3. Если нагрузка переменная, то определяется эквивалентная мощность (момент).

4. Определяется продолжительность включения

(24.18)

где: - сумма времени работы и пауз, если в цикле несколько операций.

5. Если ПВ_р=ПВ_ст, то при соответствующем стандартном ПВ% выбирают электродвигатель из условия Р_н.дв≥К_з·Р_р.ст, где К_з=1,1÷1,5 – коэффициент запаса, зависит от частоты включения и отношения .

В случае, если расчетная ПВ не соответствует стандартной, то эквивалентную мощность приводят к стандартной по формуле

(24.19)

Электродвигатель выбирается из условия

(24.20)

6. Проверяется электродвигатель по условиям пуска при максимальной статической нагрузке и заданном ускорении по формуле (24.14),а также на перегрузочную способность.

7. Производится уточненный расчет на нагрев:

а) определяются моменты электродвигателей при пуске и торможении исходя из уравнения движения

.

Динамический момент находят по формулам (24.15).

б) строится нагрузочная диаграмма электропривода М(t) или I(t) с учетом динамического момента при пуске и торможении. Для этого определяют время пуска (торможения) и время установившегося движения для каждой операции (см.рис.24.3);

в) определяется уточненная продолжительность включения;

г) вычисляется эквивалентный момент (ток)

,(24.21)

где: М_п1, М_пm, М_Т1, М_тm, М_ст1, М_стm - моменты электродвигателя при пуске, торможении (электрическом) и установившемся движении, при различных операциях в цикле; t_п1, t_T1, t_y1, t_пm, t_Tm,, t_ym - время пуска, торможения и установившегося движения при различных операциях; - коэффициент ухудшения теплоотдачи двигателя при изменении скорости двигателя.

д) эквивалентный момент (ток) М_э приводится к ближайшему стандарту ПВ ;

е) если удовлетворяется условие , то двигатель проходит по нагреву.

В данном случае нельзя воспользоваться методом эквивалентной мощности, так как при работе (пуск, останов) скорость двигателя не остается постоянной.

При повторно-кратковременных режимах S4, S5 асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, работающие от сети, обязательно проверяются на допустимую частоту включения в час, т.к. при малых продолжительностях цикла возрастает доля пусковых и тормозных потерь в общем балансе энергии за цикл.

Частота включения для двигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме [4-15], определяется по формуле:

, (24.22)

где: - потери энергии при пуске и торможении;ε - относительная продолжительность включения; - потери мощности при установившемся режиме – номинальные и фактические.