- •Задание 4
- •Задание 5
- •Основы электропривода
- •Общие сведения об электроприводе
- •Определение времени переходных режимов
- •Построение нагрузочных диаграмм
- •Режимы работы электродвигателя
- •Расчёт мощности и выбор электродвигателя
- •Длительный режим
- •Повторно-кратковременный режим
- •Кратковременный режим работы
- •Выбор электродвигателей для общепромышленных машин и механизмов
- •Выбор мощности электродвигателя для механизмов грузоподъемных кранов
- •Предварительное определение мощности двигателя
- •Проверка выбранного двигателя
- •Выбор мощности электродвигателя методом эквивалентных величин
Расчёт мощности и выбор электродвигателя
Выбор электродвигателя для какого-либо производственного механизма связан с выбором системы электропривода отвечающей техническим требованиям и экономическим показателям. В свою очередь, надёжность работы электропривода и его экономичность зависят от правильного определения мощности двигателя. Завышение мощности двигателя по сравнению с нагрузкой приводит к излишним капитальным затратам, снижению КПД и коэффициента мощности электропривода. Занижение мощности двигателя по сравнению с нагрузкой приводит к перегреву обмоток двигателя.
Нагрев электропривода возможен лишь до определённых пределов, ограничиваемых допустимой температурой изоляционных материалов. По допустимой температуре изоляционные материалы делятся на шесть классов от 105С до 180С. Так, изоляция класса А допускает температуру нагрева до 105С, класса В – до 130С, классаF– до 155С, классаH– до 180С. Эта температура установлена, исходя из обеспечения требуемого срока службы 15-20 лет при номинальной нагрузке.
Температура двигателя зависит не только от нагрузки, но и от температуры окружающей среды. Для электродвигателей, работающих в общепромышленных установках, она принята равной 40С. Разность между температурой двигателя и окружающей среды называется превышением температуры.
Температура обмоток двигателя или её превышение над температурой окружающей среды является одним из главных критериев выбора мощности. Перегрев обмоток резко снижает срок службы электродвигателей.
Другим условием выбора является способность двигателя работать в условиях перегрузки и при пуске в ход.
Расчёт и проверку мощности двигателя, выбранного предварительно, производят на основании его нагрузочной диаграммы.
Длительный режим
В режиме S1, когда нагрузка остаётся неизменной, а температура окружающей среды не отличается от принятой по ГОСТу (40С), определение мощности сводится к выбору его по каталогу из следующего условия для мощности двигателя:
Рном ≥ Рн(1.19)
При переменной нагрузке и продолжительном включении выбор двигателя усложняется. Проверка выбранного предварительно двигателя может быть выполнена через мощность тепловыделения, которая оценивается по величине мощности средних потерь в электродвигателе ΔРСР. В этом случае используется нагрузочная диаграмма мощностиP(t) (рис.1.8).
, (1.20)
где ΔРi - мощность потерь в электродвигателе наi– том участке нагрузочной диаграммы,
; (1.21)
Рi- мощность электродвигателя наi– том участке нагрузочной диаграммы;
ηi– коэффициент полезного действия электродвигателя наi– том участке нагрузочной диаграммы.
Средние потери за цикл не должны превышать потерь в двигателе при номинальной нагрузке:
ΔРСР≤ ΔРНОМ
Для метода средних потерь требуется зависимость КПД электродвигателя от нагрузки η = f(P).
Метод эквивалентных величин менее точен, так как основывается на более грубых допущениях. Он относительно прост и широко используется на практике. Для этого требуется зависимость тока I(t) или нагрузочные диаграмм либо мощности Р(t) либо моментаM(t). Можно использовать зависимость токаI(t). По известным из нагрузочных диаграмм переменным мощностямP(t), или моментамM(t), или токамI(t) определяют их эквивалентные величины:
;(1.23)
;(1.24)
(1.25)
P P1 P1
P2 Pn Pэкв
…
t1 t2 tn t
Рис.1.8. Нагрузочная диаграмма Р(t) для продолжительного режима работы |
После вычислений выбор двигателя осуществляется по каталогу из условия :
Pном Рэкв; или Мном Мэкв; илиIном Iэкв. (1.26)
Выбранные двигатели проверяются по перегрузочной способности. Максимальный момент, развиваемый двигателем Мmaxдолжен превышать максимально возможный момент нагрузки (Мmax>Mнmax). Пусковой момент двигателяMпдолжен превышать момент нагрузки при пуске (Мп>M). В каталогах приводятся вместе с номинальными данными двигателя либо максимальный и пусковой моменты, либо коэффициенты, позволяющие их определить:
Км=Мmax/ Мном, Кп=Мп/ Мном.
Для асинхронных двигателей необходимо учитывать возможность снижения напряжения сети. ГОСТ допускает снижение напряжения на выводах двигателей до 5%. На практике учитывается вероятность снижения напряжения в сети до 10%. Так как момент вращения асинхронных двигателей пропорционален квадрату напряжения, то перегрузочная способность и способность пуска под нагрузкой устанавливается из условия:
0,8Мmax ≥ Мс; 0,8 Мп> Мс. (1.27)
Последнее условие применимо только для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Если указанные условия не выполняются, то выбирают двигатель большей мощности.