Выбор электродвигателя по мощности. Режимы работы электродвигателей

Выбор мощности электродвигателя влияет на надежность работы элек­тропривода и его энергетические показатели в процессе эксплуатации.

Для обоснованного выбора мощности электродвигателя необходимо знать характер изменения нагрузки на его валу во времени.

При известной зависимости нагрузки от времени можно судить об изменениях потерь в электродвигателе, а следовательно и о его температуре. Электродвигатель выбирается таким образом, чтобы максимальная температура его обмоток не превышала допустимого значения, соответствующего его классу изоляции.

Второе условие выбора электродвигателя заключается в том, что его перегру­зочная способность должна быть достаточной для устойчивой работы электропривода.

С точки зрения изменения нагрузки и теплового состояния различают следующие виды режимов: продолжительный S₁, кратковременный S₂, по­вторно-кратковременный S₃, повторно-кратковременный с частыми пусками S₄, повторно-кратковременный с использованием электрического торможе­ния S₅, перемежающийся S₆, перемежающийся с частыми реверсами S₇, пе­ремежающийся с двумя и более скоростями вращения S₈.

При продолжительной неизменной нагрузке (режим S₁) номинальная мощность электродвигателя Р_к определяется с учетом статической нагрузки Р_с на валу:

(8.1)

где h_п - КПД передачи;

k₃ -коэффициент запаса.

Большая часть производственных машин работает с длительной пере­менной нагрузкой. При выборе мощности электродвигателя по средней на­грузке не учитывается квадратичная зависимость потерь мощности в элек­тродвигателе от тока. Для более точного определения мощности электродви­гателя используют метод средних потерь или метод эквивалентных величин. Сущность этого метода заключается в определении средних потерь электродвигателя DР_ср при заданном графике нагрузки и сравнении этих по­терь с номинальными потерями DР_н, на которые рассчитан электродвигатель при длительной работе.

В соответствии с этим методом, по средней мощности Р_ср с учетом ко­эффициента запаса осуществляется предварительный выбор электродвига­теля: Р_н = Р_ср*k₃, средняя мощность определяется по формуле

(8.2)

где Р_i - величина мощности на i - ом участке, кВт;

t_i - длительность нагрузки на i - ом участке, мин;

k - количество участков.

Номинальные потери мощности в электродвигателе определяются в со­ответствии с выражением (7.8). В свою очередь потери на каждом участке нагрузки определяем по выражению

(8.3)

где h_i – КПД электродвигателя при P_i нагрузке.

(8.4)

где a - отношение постоянных потерь мощности к переменным; a=1;

x_i - степень загрузки электродвигателя; x_i=P_i/P_н.

Средние потери мощности будут равны:

(8.5)

где DP_i - величина потерь мощности на i - ом участке.

Пример 9

По нагрузочной диаграмме, представленной на рисунке 8.1, произве­сти выбор мощности электродвигателя методом средних потерь

Рисунок 8.1 – Нагрузочная диаграмма

Решение

Определим расчетную мощность с учетом коэффициента запаса

Р_н = Р_ср*k₃=4,94*1,1=5,43кВт.

По каталогу выбираем электродвигатель 4А112М4УЗ с паспортными данными Р_н= 5,5 кВт; n_н=1450 об/мин; h_н=0,85.

Результат дальнейших расчетов сведем в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 - К расчету средних потерь

Средние потери за весь период работы будут равны:

Определим номинальные потери в двигателе

Сравнивая номинальные потери со средними, делаем вывод о пра­вильности выбора электродвигателя по нагреву.(DP_ср<DP_н)