Выбор мощности эд для продолжительного режима работы(неизменная нагрузка, переменная нагрузка)

а) Неизменная нагрузка.

Существует значительное число механизмов, работающих продолжительно с неизменной или маломеняющейся нагрузкой без регулирования скорости ( насосы, вентиляторы и т.д.).

Расчёт двигателей таких случаев прост, если известна мощность, потребляемая механизмом. Номинальная мощность двигателя Рном >=Рст , где Рст - статическая нагрузка.

Угловая скорость двигателя должна соответствовать скорости производственного механизма.

б) Переменная нагрузка (перемежающийся режим S6, для станков, работающих в продолжительном автоматизированном режиме, более характеристичен циклический график работы, при котором нагрузка на валу периодически изменяется.).

Примерный график такой нагрузки имеет вид:

Рис. Ступенчатый график мощности Р

на валу двигателя и потерь в нём DР

при продолжительной переменной нагрузке.

Расчётную мощность двигателя можно определить исходя из средней нагрузочной мощности

, где

; k_зап=1.1¸1.3 - учитывает превышение действительной мощности над средним значением

Выбранная таким образом мощность двигателя оказывается в большинстве случаев меньше требуемой (когда t доп>tу). Для более точного определения мощности двигателя в режиме работы S6 используют один из двух методов:

а) метод средних потерь;

б) метод эквивалентных значений тока, момента, мощности.

Сущность метода средних потерь заключается в том, что превышение температуры двигателя при неизменной теплоотдаче определяется средними потерями за цикл.

(а)

где DP_i - мощность потерь на i-м интервале;

t_i - продолжительность i-го интервала;

m - число интервалов в цикле;

t_y - время цикла.

Рассчитанные средние потери сравниваются с номинальными, которые определяются по формуле:

(б)

Потери DP_i находят для каждого значения DP с помощью графика h_дв=f(Р) даваемого в каталоге по уравнению

Найденные средние потери за цикл сопоставляются с номинальными и, если выполняется условие DP_ср <= DP_ном , то двигатель выбран правильно, т.е. среднее превышение температуры не больше допустимого значения, т.е. t_ср<=t_ном<=t_доп. Если средние потери за цикл DP_ср>DP_ном, то двигатель будет перегреваться и наоборот, если DP_ср<DP_ном, двигатель недоиспользуется по нагреву. В обеих случаях необходимо для другого двигателя повторить расчет.

В случае возникновения затруднений с определением КПД в зависимости от нагрузки, но при наличии графика тока потребляемого двигателем можно воспользоваться для проверки выбранного двигателя методом эквивалентного тока.

Этот метод основан на замене действительного изменяющегося тока двигателя при переменной нагрузке расчетным неизменным током, называемым эквивалентным, который вызвал бы в двигателе такие же потери, что и действительный ток. На рисунке показан пример графика i=f(t) при продолжительной нагрузке:

Рис. График тока двигателя i=f(t)

при продолжительной переменной нагрузке.

Если, например, использовать двигатель постоянного тока, то выделяющаяся в нем средняя мощность потерь при загрузке его эквивалентным током I_э равна

DP_ср = DP_c + I²R, (в)

где DP_c = K - мощность постоянных потерь;

I²R - переменные потери зависящие от нагрузки.

Средняя мощность потерь за цикл может быть рассчитана следующим образом в соответствии с (а)

Заменяя потери мощности на каждом участке через соответствующие постоянную и переменную составляющие и разделяя К и I получим на основании (в)

Отсюда эквивалентный ток

В общем случае при произвольной форме графика

Метод эквивалентной мощности основан на использовании зависимости Р=Мw , т.е. при работе механизма без резких колебаний угловой скорости

Р º М

Тогда нагрузочная диаграмма может быть задана графиком мощности, развиваемой двигателем. Выбор номинальной мощности и проверка двигателя по условиям нагревания производится по формуле

Двигатель будет выбран правильно, если DP_экв<=DP_ном.

Этим методом нельзя пользоваться во всех случаях перечисленных для методов эквивалентного тока и момента, а также если скорость двигателя существенно меняется по значению, т.е. при частых пусках и отключениях двигателя, регулировании скорости, т.о. методы экв. мощности и экв.момента применимы главным образом для ДПТ с параллельным возбуждением и АД переменного тока при работе в установившемся режиме.

Метод эквивалентного момента - основан на использовании пропорциональной зависимости между током и моментом двигателя ( М_{эл.магн.}=С_эмJ_я ).

Для режима S6 эквивалентный момент :

M_экв=

Эквивалентный момент сопоставляем с номинальным моментом двигателя. Если М_экв £ М_ном , то двигатель полностью используется по нагреву.

Этот метод применим для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением, а также асинхронных и синхронных двигателей, работающих с номинальным магнитным потоком, т.е. для двигателей, у которых магнитный поток в процессе работы неизменен. Им нельзя пользоваться для двигателей последовательного и смешанного возбуждения, для асинхронных двигателей вне рабочей части механической характеристики, т.е. во время пуска, торможения, реверс.