7. Расчет мощности, выбор электродвигателей и проверка их по нагреву.

Выбор электродвигателя производится обычно в следующей последовательности:

1) расчет мощности и предварительный выбор двигателя;

2) проверка выбранного двигателя по условиям пуска и перегрузки;

3) проверка выбранного двигателя по нагреву.

Порядок расчета мощности, предварительного выбора и проверки двигателя рассмотрим на примере приведенных диаграмм рис. 1.а,б.

Рис.1

Он состоит в следующем:

1. Ориентировочно определяется номинальный момент двигателя. При этом учитывается предыдущий опыт проектирования приводов рассматриваемого типа. В некоторых случаях можно определить расчетный номинальный момент двигателя по следующему соотношению: М_с≥k_з∙ М_{с. э}(1), где М_{с э} – эквивалентный момент нагрузки; k_з=1,1-1,3 — коэффициент запаса, учитывающий динамические режимы электродвигателя, когда он работает с повышенными моментами.

Для нагрузочной диаграммы рис.1, а М_с.
э=М_с. Если же момент нагрузки М_с изменяется во времени и нагрузочная диаграмма имеет несколько участков, то М_{с. э} определяется обычно как среднеквадратичная величина: (2), где M_с.i, t_i соответственно момент и длительность i-го участка нагрузочной диаграммы.

2. Определяется номинальная скорость двигателя. Для рассматриваемого графика движения ω_ном≥ ω_уст. Если во время работы исполнительного органа его скорость регулируется, то номинальная скорость определяется способом регулирования.

3. Определяется номинальная расчетная мощность двигателя: (3)

4. Из каталога выбирается двигатель ближайшей большей мощности и скорости, имеющий конструктивное исполнение, соответствующее условиям работы данной рабочей машины.

5. Осуществляется проверка выбранного двигателя по перегрузочной способности. Для этого строится зависимость момента двигателя от времени M(t) с помощью уравнения механического движения, записанного в виде: (4).

Динамический момент M_дин определяется суммарным приведенным моментом инерции и заданными ускорением на участке разгона и замедлением на участке торможения диаграммы ω (t) (рис. 1,б). На рис.1, в показан график динамического момента при постоянных ускорении и замедлении на этих участках. Зависимость M(t), построенная на основании (4), приведена на рис.1, г.

6. Для проверки выбранного электродвигателя по перегрузочной способности сопоставляется максимально допустимый момент двигателя М_тах с максимальным моментом М₁, взятым из найденной зависимости M(t). Для рассматриваемого случая должно выполняться следующее соотношение: M_ma_х≥M₁ (5). Если соотношение (5) выполняется, то двигатель обеспечит ускорение на участке разгона (см. рис.1); если нет, график движения на этом участке не может быть обеспечен данным двигателем и необходимо выбирать другой двигатель.

Для ДПТ обычного исполнения М_тах=М_доп= (1,5-2,5)М_ном; для АД с фазным ротором этот момент может быть принят примерно равным критическому.

7. При выборе АД с короткозамкнутым ротором двигатель должен быть проверен также по условиям пуска, для чего сопоставляется его пусковой момент М_п с моментом нагрузки при пуске М_с.п. М_п≥ М_с.п (6). Для рассматриваемого примера М_п≥М_с.

Если выбранный двигатель удовлетворяет условиям пп. 6 и 7, то далее осуществляется его проверка по нагреву.

Методы проверки двигателей на нагрев.

Для проверки двигателя на нагрев используются прямой и косвенные методы.

Косвенные:

1. Метод средних потерь; 2. Метод эквивалентного момента; 3. Метод эквивалентного тока; 4. Метод эквивалентной мощности.

1. Метод средних потерь. Является универсальным и его сущность заключается в определении средних потерь Д за цикл работы и сопоставлением их с номинальными потерями. . Среднее превышение температуры за цикл работы сравнивается с допустимой температурой Д: , . Определяются средние и номинальные потери Д: , . Потери на каждом участке можно определить по такой формуле: . Для этого нужно знать на каждом участке: , где - коэффициент отношения постоянных потерь Д к переменным, х – загрузка Д (отношение мощности на участке к ном мощности). Для ДПТ парал. возб. =1, ДПТ послед. возб. =(0,5-0,7), АД =(0,5-0,7), СД =(1,5-2).

2. Метод эквивалентного тока.

Средние потери мощности можно записать в виде: , а также следующим образом: . Эквивалентный ток можно определить как , либо . Д проходит по нагреву, если . Метод эквивалентного тока применим, если потери в стали (механические потери) не зависят от нагрузки, и величина сопротивления главной цепи Д остаётся постоянной на всех участках нагрузки.