3.2.2. Проверка двигателя по нагреву и перегрузке

Располагая графиком суммарного момента (с учетом динамических моментов), можно произвести проверку двигателя по нагреву методом эквивалентного момента. Для механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме, нужно рассчитать продолжительность включения двигателя:

, (3.9)

где – соответственно суммарное время пуска, установившегося движения, торможения и пауз.

Эквивалентный момент в общем случае определяется как

, (3.10)

где и – коэффициенты, учитывающие ухудшение охлаждения двигателя соответственно при пуске (торможении) и остановке.

При расчете нужно учитывать режим работы двигателя. Так, при повторно-кратковременном режиме работы время пауз t₀ в формуле (3.10) исключается.

Полученную величину эквивалентного момента при повторно-кратковременном режиме необходимо привести к ближайшей стандартной продолжительности включения по формуле

, (3.11)

Двигатель проходит по нагреву, если . Если номинальный момент двигателя меньше эквивалентного, то нужно выбирать по каталогу другой ближайший больший двигатель и повторить расчеты.

Проверка двигателя по перегрузке производится с помощью неравенства

, (3.12)

где – максимальный момент по нагрузочной диаграмме;

– коэффициент перегрузки двигателя по моменту, задается в каталоге для данного двигателя.

4. Расчет характеристик электродвигателя

4.1. Расчет и построение электромеханических и механических характеристик электродвигателя

Электромеханической характеристикой называется зависимость угловой скорости двигателя от тока главной цепи, то есть .

Механической характеристикой называется зависимость угловой скорости двигателя от развиваемого им момента на валу, то есть .

Электромеханические и механические характеристики можно изобразить в виде графиков.

Для асинхронного двигателя уравнения механической характеристики выражаются формулами [2, 5]

, (4.1)

, (4.2)

где – критический момент, развиваемый электродвигателем, Н·м;

– критическое скольжение, соответствующее ;

– текущее значение скольжения;

– коэффициент, учитывающий отношение сопротивления

обмотки статора к приведенному сопротивлению ротора.

Для двигателей большой мощности можно принять , тогда уравнение механической характеристики принимает вид

. (4.3)

Приведенные уравнения позволяют по паспортным данным машины определить ее естественную характеристику M=f(s). Для этого предварительно вычисляют величины:

.

Затем, задаваясь скольжением в пределах s=0–1, по уравнению механической характеристики (4.1) или (4.2) определяют значения момента M и строят механическую характеристику.

Для всех типов асинхронных двигателей при построении механических характеристик в тормозных режимах необходимо учитывать изменение величины и знаков перед скольжением и моментом на валу [2, 5].

4.2. Расчет пусковых и тормозных устройств электродвигателей

4.2.1. Расчет пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с фазным ротором

Пуск в ход асинхронных электродвигателей с фазным ротором производится с помощью резистора, включенного в цепь ротора. Это уменьшает начальный пусковой ток и позволяет получить пусковой момент, близкий к максимальному моменту двигателя. Ступени пускового резистора могут служить также для регулирования скорости вращения двигателя. В этом случае пускорегулирующие резисторы должны выдерживать, безопасного для них нагрева, достаточно длительное включение.

Рассчитывают эти резисторы двумя методами: графическим и аналитическим.

Графический метод основан на прямолинейности механических характеристик и аналогичен расчету для двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Методики графического расчета пусковых сопротивлений для указанных двигателей приведены в [5, 6, 7], примеры расчета показаны в [5, с. 203–206].

При аналитическом расчете необходимо задаваться двумя величинами из трех: М₁, М₂, m. Для асинхронных двигателей обычно принимают М₁=(180–250)  от М_Н; М₂=(110–120)  от М_Н, где М_Н – номинальный момент двигателя, который принимается равным нагрузочному М_С, т.е. М_Н=М_С.Н.

При аналитическом расчете необходимо помнить, что для асинхронных двигателей обычно принимают 3–5 ступеней ускорения. Если число ступеней неизвестно, то их можно определить по выражению

, (4.3)

где m – число ступеней резистора,

М₁ – максимальный пусковой момент,

– номинальное скольжение электродвигателя, .

;

– отношение максимального пускового момента к переключающему.

Если число ступеней резистора известно, то ₁ можно определить по следующим формулам:

- для нормального режима пуска (задаемся моментом М₂)

, (4.4)

- для форсированного режима пуска (задаемся М₁)

. (4.5)

Сопротивление отдельных секций резистора каждой фазы

В последних выражениях R_р – сопротивление фазы обмотки ротора.

, (4.6)

где s_H – номинальное скольжение электродвигателя;

E_2k – линейное напряжение между кольцами неподвижного ротора, В;

I_2ном – номинальный ток ротора, А.

Если задана искусственная механическая характеристика (полностью или частично) или отдельная точка этой характеристики с координатами _и, M_и, то сопротивление секции резистора можно определить по одной из двух формул:

, (4.7)

где s_kи, s_ke – критическое скольжение на искусственной и естественной характеристиках;

s_и, s_e – скольжения двигателя соответственно на искусственной и естественной характеристиках, соответствующие моменту М_и.