Расчет мощности электродвигателя

Конечной целью расчета мощности двигателя является определение его номинальной мощности.

Мощность, при которой температура перегрева двигателя не превышает допустимой температуры называется её номинальной мощностью.

Определение номинальной мощности электродвигателя для длительного режима при неизменной нагрузке сводится к расчету мощности рабочей машины или механизма, приведенной к валу двигателя, по формулам представленным в разделе 5.2.

При расчете мощности электродвигателя с переменной нагрузкой обычно пользуются нагрузочными диаграммами. При этом реальные нагрузочные диаграммы преобразовывают или аппроксимируют в ступенчатые ломаные линии. Пример такой диаграммы приведен на рис. 10.6, б.

При переменной нагрузке мощность двигателя рассчитывают одним из следующих методов:

• — методом средних потерь;
• — методом эквивалентного тока;
• — методом эквивалентной мощности;
• — методом эквивалентного момента.

Метод средних потерь.

1. По нагрузочной диаграмме (рис. 10.6, б) определяют среднюю мощность на валу двигателя. Если угловая скорость двигателя со_ю постоянна и определена, то расчет проводят по следующей формуле:

где Pi — мощность на интервале г,.

• 2. Полученное Р_ср умножают на коэффициент запаса К₃= 1,1 -4−1,3, определяя тем самым расчетную мощность двигателя, и по каталогу предварительно выбирают соответствующий двигатель, имеющий Р_Иом⁼К₃Рср и со_ном = со_ле.
• 3. Располагая графиками зависимости КПД двигателя р в функции нагрузки (или коэффициента загрузки р), определяют потери мощности АР, для каждого интервала f, нагрузочной диаграммы, по формуле

где 7]_i — КПД двигателя при нагрузке Р, или коэффициенте нагрузки Д=№"о";

4. Определяют средние потери мощности АР_ср за цикл t₄. При постоянной угловой скорости двигателя со_ль определяют АР_ср по следующей формуле:

5. Определяют номинальные потери мощности двигателя:

где Р_ном — номинальная мощность двигателя; rj _ном — номинальный КПД двигателя.

Если АР_ср > АР_Н0М, то двигатель будет перегреваться, если же АР_ср«АР_н0М, то двигатель слабо загружен по нагреву. В обоих случаях необходимо выбрать другой двигатель и вновь проверить его методом средних потерь. Оптимальным будет вариант, когда средние потери будут приблизительно равны номинальным потерям АР_ср «ДР_Н0М или АР_ср < АР_ном.

Метод эквивалентного тока. Если трудно определить КПД двигателя в зависимости от нагрузки, но имеется график тока, потребляемого двигателем, то применяют метод эквивалентного тока. По нагрузочной диаграмме /(/) определяют эквивалентный ток, потребляемый двигателем (нагрузочную диаграмму /(/) можно получить, если на рис. 10.6, б заменить мощность Р на ток Г):

где I_t — значение тока на /-м интервале длительностью .

По каталогам выбирают двигатель, исходя из условия /_ном>/э, где /"ом — номинальный ток двигателя.

Метод эквивалентного тока применяют при постоянстве потерь на возбуждение, потерь в стали и механических потерь, а также при постоянстве сопротивления главной цепи двигателя на всех участках графика нагрузки.

Метод эквивалентного момента. При неизменном магнитном потоке двигателя, когда его момент пропорционален потребляемому току, можно применять метод эквивалентного момента. Эквивалентный момент определяют по нагрузочной диаграмме M{t) (нагрузочную диаграмму M (t) можно получить, если на рис. 10.6, б заменить мощность Л на момент Mi):

По каталогам выбирают двигатель, исходя из условия А/"_0 М>Л4 где Л/"_ом — номинальный момент двигателя.

Метод эквивалентного момента применяется для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением, а также асинхронных и синхронных двигателей, работающих с номинальным магнитным потоком.

Метод эквивалентной мощности. Когда нагрузочная диаграмма задана графиком мощности (рис. 10.6, б), развиваемой двигателем, то может применяться метод эквивалентной мощности, но лишь при условии, что между мощностью и током существует прямая зависимость, механические потери мощности постоянны, сопротивление главной цепи двигателя неизменно, магнитный поток Ф и частота вращения со —со = const.

НОМ дв Эквивалентную мощность определяют по нагрузочной диаграмме (рис. 10.6, б):

По каталогам выбирается двигатель, для которого выполняется условие: Рном^/^ Кз;

Расчет мощности двигателя для кратковременного режима. Двигатели предназначенные для кратковременного режима работы, выпускаются с нормированной длительностью работы в 10, 30, 60 и 90 мин. Поэтому выбор двигателя по каталогу заключается в подборе двигателя на заданную длительность работы. При этом номинальная мощность двигателя определяется из условия Р_Н>Р_С (где Р_с определяется по формулам раздела 5.2).

При невозможности использования двигателя для кратковременного режима работы можно применять двигатели, предназначенные для длительного режима работы. Если в этом случае выбрать двигатель с Р_Н0М>Р_С, то к концу рабочего периода превышение температуры не достигнет установившегося значения и двигатель будет недоиспользоваться по нагреву. Поэтому можно применять двигатели с меньшей номинальной мощностью, но при этом необходимо соблюдать условие, чтобы к концу рабочего периода температура перегрева стала равна допустимой температуре перегрева.

После выбора двигателя делается проверка по перегрузочной способности.

Расчет мощности двигателя для повторнократковременного режима при неизменной нагрузке в рабочие периоды. По нагрузочной диаграмме определяют действительное значение продолжительности включения ПВ (формула 10.7).

Затем мощность рабочей машины или механизма Р_с пересчитывают для ближайшего стандартного значения ПВ_С:

По каталогу выбирают двигатель с Р_ном — ‘Рее ^и ПВ_С.

Расчет мощности двигателя для повторнократковременного режима при переменной нагрузке в рабочие периоды. Для рабочей части цикла определяют Р_э точно так же, как для длительного режима с переменной нагрузкой по формуле (10.13). Затем по нагрузочной диаграмме определяют действительное значение ПВ и по формуле (10.15) делают пересчет Р, для ближайшего стандартного значения Г1В_С:

Номинальная мощность двигателя определяется по формуле:

После выбора двигателя делается проверка по перегрузочной способности и по пусковому моменту.