Расчет мощности электродвигателей

Главным требованием при выборе электродвигателя является соответствие его мощности условиям технологического процесса рабочей машины.

Применение двигателя недостаточной мощности приводит к нарушению технологического режима работы установки, снижению производительности, повышению нагрева, ускорения старения изоляции и выхода двигателя из строя. Недопустимым является также использование двигателя завышенной мощности, т.к. при этом повышается стоимость привода, увеличиваются потери электроэнергии за счет снижения КПД двигателя, снижается коэффициент мощности.

Выбор двигателя производится в следующей последовательности:

· расчет мощности и предварительный выбор двигателя;

· проверка выбранного двигателя по нагреву.

· проверка выбранного двигателя по условиям пуска и перегрузки.

Основой для расчета мощности и выбора двигателя являются нагрузочные диаграммы, которые связывают режим работы двигателя с технологическим процессом. Их можно разделить на две группы:

· диаграммы, у которых статический момент меняется случайным образом по неизвестному закону;

· диаграммы, у которых статический момент меняется по известному закону.

В первом случае экспериментально снимается зависимость тока двигателя во времени, которая далее разбивается на ряд участков. Для каждого участка по среднему значению тока из статических характеристик определяются величины скорости и момента. Ускорение определяется как тангенс угла наклона кривой скорости к оси времени.

Для второго случая механические характеристики могут быть разделены на следующие четыре основные категории.

Момент постоянный, т.е. не зависит от скорости. Типичный пример - это подъёмный кран (рис. а). Принятый неизменным вес поднятого груза создаёт силу и, таким образом, момент двигателя. В этом случае мощность на валу, являющаяся произведением момента и скорости, линейно зависит от скорости.

В некоторых случаях, например, при перемешивании веществ с низкой частотой вращения, момент пропорционален частоте вращения (рис. б). Мощность, будучи произведением момента и скорости, пропорциональна второй степени (квадрату) скорости. Таким образом, при скорости, равной половине номинальной, требуемый момент равен также половине номинального, а мощность - четверти номинального значения.

Для передвижения жидкостей и газов требуется давление, пропорциональное квадрату скорости (т.е. перемещаемому объёму, рис. в). Так как центробежный насос перемещает объём, пропорциональный скорости, то давление и момент двигателя пропорциональны квадрату скорости. Следовательно, мощность пропорциональна третьей степени скорости. В этом случае, при уменьшении потока вдвое, требуется только 12,5 процентов мощности, потребляемой при полном потоке.

Есть некоторые очень вязкие вещества (например, хлебное тесто), которые становятся менее вязкими при увеличении скорости перемешивания (рис. г). В этом случае момент при пуске (скорость равна 0) может быть значительно выше, если, например, вещество стало более вязким после продолжительного простоя. Этот тип нагрузки имеет интересное свойство: максимальная мощность может потребляться при скорости, меньшей, чем номинальная.

На рисунке приведены типовые нагрузочные диаграммы электропривода подъемных механизмов. Число периодов (участков) у таких диаграмм может быть от трех до семи.

Моменты сопротивления некоторых машин и механизмов определяются по следующим формулам.

Механизмы подъема лебедки