Выбор мощности электродвигателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Выбор мощности электродвигателя для продолжительного режима работы электроприводов

2. Метод эквивалентных величин

3. Метод средних потерь

1. Выбор мощности электродвигателя для продолжительного режима работы электроприводов

Режим считается продолжительным, если его длительность такова, что все части двигателя за время работы успевают нагреваться до установившейся температуры. При этом нагрузка может быть равномерной (рис. 1,а) и неравномерной (рис.1,б).

Рис. 1.Диаграммы нагружения привода

Если известно, что механизм должен работать с продолжительной равномерной нагрузкой Рс то двигатель выбирают по каталогу из условия, что его номинальная мощность Рном Рс; учитывают тип двигателя, требуемую частоту вращения, напряжение сети, исполнение двигателя и т.д.

Если двигатель работает в продолжительном режиме с неравномерной нагрузкой, то его мощность можно определить двумя методами: эквивалентных величин или средних потерь.

2. Метод эквивалентных величин

мощность электродвигатель эквивалентный потеря

Используя этот метод, по нагрузочной диаграмме находят эквивалентную в мощность Рэкв. Если двигатель будет иметь номинальную мощность Рном = Рэкв , то в некоторые отрезки времени он будет работать с недогрузкой и охлаждаться, а в другие - с перегрузкой и нагреваться. Но ни в один момент времени температура двигателя не будет превышать допустимого значения для данного класса изоляции. Эквивалентная мощность определяется как

Причем суммирование следует производить за время t = 4Tн , в течение которого сглаживается влияние начальной температуры.

Нагрузочную диаграмму можно задать в виде зависимости момента на валу двигателя или тока от времени, тогда определяют эквивалентный момент или ток

,

.

При изменяющейся теплоотдаче вместо принимают. Здесь - коэффициент ухудшения теплоотдачи на i-ом интервале, соответствующий значению угловой скорости на этом интервале. Приближенно зависимость коэффициент ухудшения теплоотдачи от угловой скорости можно считать линейной:

,

где 0 - коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном якоре (роторе).

После нахождения эквивалентного тока сопоставляют его с номинальным током двигателя : при двигатель отвечает условиям полного использования по нагреву. Метод эквивалентного тока предполагает независимость (постоянство) потерь на возбуждение, потерь в стали и механических потерь от нагрузки и постоянство сопротивления главной цепи двигателя на всех участках графика нагрузки.

Эквивалентный момент сопоставляется с номинальным моментом двигателя, и если , то двигатель полностью используется по нагреву. Этот метод применим для двигателей постоянство тока с независимым возбуждением, а также для асинхронных и синхронных двигателей, работающих с номинальным магнитным потоком. Кроме того, для применения и этого метода должно выполняться условие неизменности постоянных потерь и активных сопротивлений двигателя.

3. Метод средних потерь

Он более точен, но и более трудоемок, чем метод эквивалентных величин. Его целесообразно применять для двигателей, условия вентиляции которых изменяются при изменении нагрузки. К ним относятся самовентилирующиеся двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, имеющие мягкую механическую характеристику, и двигатели с регулировкой скорости, у которых вентилятор насажен на вал двигателя и охлаждение зависит от скорости.

Средняя мощность за время t = 4Tн

По этой формуле выбирают двигатель из условия Рн Рср и определяют потери

, и т.д.

Средние потери находят по формуле

и сравнивают их с номинальными.

Если на 10-15%, то выбранный по каталогу двигатель подходит для работы, так как он будет нагреваться так же или чуть меньше, чем при номинальной нагрузке. Если же , то выбирают другой двигатель, больший по мощности.

Рассмотренные методы применяют для температуры окружающей среды, равной расчетной Токр = 40єC. Если Токр< 40єC, то условия охлаждения улучшаются, что позволяет несколько перегрузить двигатель без ущерба для его изоляции. Наоборот, работая в горячем цехе (на горячем воздухе или в дыму), необходимо снизить нагрузку относительно номинальной. Определить допустимые перегрузки при отклонении температуры окружающей среды от расчетной можно графическим методом.

Пример :

Дана нагрузочная диаграмма и соответствующие ей данные (см. рис.2 и таблицу 1). Рисунок 2:

По кривой 1 рис.2 определяем потери для каждого участка:

Рис.2. Нагрузочная диаграмма

и т.д.

Результаты расчетов для участков 1-11 приведены в таблице

Таблица 1

Пример.

Подобрать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, если синхронная частота вращения n1=1500 об/мин, температура Токр=25C. Задачу решить двумя методами.

Решение:

Заменив плавную кривую ступенчатой, определяем мощность Р и время t каждого участка (рис.2).

Метод эквивалентных величин.

Эквивалентную мощность определяем по формуле:

По каталогу 01.40.04-80 выбираем двигатель серии 4А100L4ПУЗ мощностью 4кВт, nном=1430 об/мин, н=84%,Мmax/Mн=2,4, Iпуск/Iн=6, Мпуск/Мн=2, I1=8,6А, U=380В,

cos =0,24, класс изоляции В.

3. Частоту вращения n5 при наибольшей нагрузке Р5 определяем из условия, что механическая характеристика прямолинейна (рис.3.3).

1 - h = f (P2)

2 - n = f (P2)

Для этого составляем пропорцию и решаем ее относительно n5:

или

где n1 - частота вращения поля статора, об/мин.

Для проверки на перегрузочную способность определяем номинальный М н и наибольший М наиб моменты:

Сравниваем перегрузку и перегрузочную способность:

т.е. выбранный по каталогу двигатель подходит для работы.

Метод средних потерь.

Среднюю мощность определяем по формуле:

По каталогу 01.40.04-80 предварительно выбираем двигатель 4A100L4ПУ3 мощностью Рн = 4 кВт и определяем его номинальные потери:

По кривой 1 (рис.2) определяем потери для каждого участка и результаты заносим в таблицу (см. условия примера ).

Средние потери :

Сравниваем средние потери с номинальными и видим, что Коэффициент перегрузки:

такая перегрузка недопустима, если двигатель работает при Токр = 40С, но по условию Токр = 25С.

Пересчет допустимой нагрузки при пониженной температуре Токр.

Построим график на основании расчета (рис. 3.4).

Проведем прямую Токр = f ( ) через две точки: а (Токр = 40С, =0) и б (Токр = 135С (класс В), Н = 0,762 кВт)

Проведем линию вг, параллельную аб, через точку в (Токр = 25С, =0)

Абсцисса точки г: Токр=135С.

3. Спроектируем точку г на кривую , а затем полученную точку д - на горизонтальную ось. Получим допустимую мощность Рдоп = 4,25 кВт. Таким образом, выбранный двигатель годится для работы.

4. Коэффициент допустимой перегрузки :

т.е. двигатель может быть перегружен на 6%.

Размещено на Allbest.ru