3.2. Метод еквівалентних величин

Метод еквівалентних величин заснований на тому положенні, що дійсну величину заміняють еквівалентною, котра за робочий цикл створює такі ж втрати в двигуні, як і дійсна.

Метод еквівалентного (середньоквадратичного) струму до­цільно використовувати в тому випадку, якщо відомий графік зміни струму двигуна в часі. Графік зміни струму двигуна при ци­клічному навантаженні зображений на рис. 3.10.

Нагрівання двигуна не буде перевищувати припустимого рівня, якщо еквівалентний струм за цикл його роботи не буде пе­ревищувати величини номінального струму:

Із

, /і

І2 Н 1\

Рис. 3.10

Еквівалентний струм визначається за формулою:

екв ін ‘

Метод справедливий, якщо постійні втрати й опори головних кіл двигуна залишаються незмінними за цикл роботи. Метод не­застосовний для короткозамкнених двигунів із глибокими пазами чи подвійною кліткою, тому що їх опори в значній мірі змінюють­ся в динамічних режимах.

Метод еквівалентного моменту зручно використовувати втому випадку, коли відомий графік зміни моменту двигуна в часі. При застосуванні методу магнітний потік повинен бути постійний. Тоді:

Метод еквівалентної потужності використовується, якщо відо­мий графік зміни потужності в часі, а також при виконанні умов застосування методу еквівалентного моменту і сталої швидкості двигуна на всіх ділянках робочого циклу. Тоді:

Якщо виконуються дані умови, то нагрівання двигуна не пе­ревищить допустимого рівня.

4. ОСОБЛИВОСТІ ПЕРЕВІРКИ ДВИГУНІВ НАГРІВАННЯМ ПРИ РІЗНИХ ТЕПЛОВИХ РЕЖИМАХ РОБОТИ

4.1. Тривалий режим роботи

Робота двигунів за характером зміни навантаження на їх валу, а також за видом їх нагрівання й охолодження поділяється на вісім режимів 51...58.

Тривалий режим роботи 51 двигуна характеризується не­змінним навантаженням протягом часу, упродовж якого нагріван­ня його частин досягає сталого значення не перевищуючи допус­тимого при будь якій тривалості роботи:

*р - (3 4) Т_н де / — час роботи двигуна.

Режим 51 характеризується незмінними втратами протягом усього часу роботи. Робота двигуна в режимі 51 може відбуватися з постійним чи змінним циклічним навантаженням.

Графік зміни потужності на валу Р, моменту М, втрат потуж­ності ДР і нагріву х для режиму 51 при постійному навантаженні зображені на х_стрис. 3.11.

Оскільки двигун вибирається за умовою Р<Р_Н9 то виконуєть- ся й умова АР<АР_Н, і =Х_СТ <Т_Д0П.

Якщо навантаження на вал двигуна періодично змінюється, то також періодично будуть змінюватись втрати в двигуні і його тем­пература. Перевірка двигуна в цьому випадку виконується мето­дами середніх втрат чи еквівалентних величин.

4.2 Короткочасний режим роботи

Короткочасний режим роботи 52 характеризується чергуван­ням періодів незмінного навантаження з періодами відімкнення двигуна. При цьому за час роботи і перевищення температури не досягне сталого значення, а за час паузи /₀ усі частини двигуна охо­лоджуються до температури навколишнього середовища:

*_Р - (3 4)Г_Н, ґ₀ > (3 -ї- 4)Т_Н.

ДСТ 183—74 встановлює стандартні значення тривалості ро­бочого періоду - 10, 30, 60 і 90 хв.

Графіки, що характеризують короткочасний режим роботи 52, наведені на рис. 3.12.

Якщо двигун розрахований на тривалий режим роботи, то при короткочасному режимі його перегрівання до кінця робочого пері­оду не досягне сталого значення. У цьому випадку двигун буде не- довикористаний з нагрівання, а тим самим за своєю потужністю.

Для повного використання в короткочасному режимі роботи двигуна, призначеного для тривалого режиму, його варто переван­тажувати за потужністю на валу. Тоді до кінця робочого періоду його перегрів досягне припустимого рівня.

Для кількісної оцінки перевантаження і нагрівання двигуна ви- користовуются коефіцієнти термічного і механічного переванта­жень.

Коефіцієнтом термічного перевантаження р_т називається відношення втрат потужності при короткочасному режимі АР_кдо номінальних втрат потужності ДР_Н

Коефіцієнтом механічного перевантаження р_м називається відношення потужності навантаження двигуна в короткочасному режимі Р_к до номінальної потужності Р_н у тривалому режимі:

Коефіцієнти механічного і термічного перевантажень пов’я­зані між собою виразами:

^Рг АР_н к + Ѵ_и а +1

Рм = л/(^{1 +} «)Рт-^а >

_ ^

^{де а} ” ~ЇГ~ коефіцієнт втрат.

’ и

н

Якщо знехтувати постійними втратами, то а = 0,

р р ю-

^Гт’ ^м 9- 8 - 7 - 6 - 5 - 4- 3 - 2 -

1 ■І

0 -

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Рис. 3.13

Залежність коефіцієнтів термічного і механічного переванта­жень при короткочасному режимі роботи від відносної тривалості робочого періоду і/Т_н показана на рис. 3.13.

При відношенні і/Т_н = 0,3 ч- 0,4 припустимий за умовами на­грівання коефіцієнт механічного перевантаження приблизно до­рівнює 2,5, що в середньому відповідає перевантажувальній спро­можності двигунів загальпромислових серій. Внаслідок цього при менших відношеннях і/Г повне використання двигунів з нагріван­ня обмежується їхньою перевантажувальною спроможністю. Іншими словами, при малих відношеннях і/Т_м зазначені двигуни недовикористовуються, і тому в цьому випадку можна взагалі не проводити перевірку двигуна за нагрівання, а варто обмежитися лише його перевіркою за умовами перевантаження.

Повне використання двигунів з нагрівання можливе тільки при великих значеннях і/Т_н. Промисловість випускає спеціальні дви­гуни, розраховані для короткочасного режиму роботи. Вони ма­ють підвищену перевантажувальну спроможність, що дозволяє повніше використовувати їх по нагрівання.

Час роботи цих двигунів нормується. Це значить, що двигун, який, наприклад, має номінальну потужність /^=10 кВтпри /* =30хв, може розвивати протягом 30 хвилин потужність 10 кВт, не пере­гріваючись. Потім він повинен бути відключений від мережі для входження.

У загальному випадку перевірка таких двигунів з нагрівання може виконуватися двома варіантами. Якщо дані навантажуваль­ної діаграми відповідають номінальним даним, то перевірки за на­гріванням не потрібно. Якщо ж дані навантажувальної діаграми

вілріз^{няються} паспортних даних, то варто розрахувати еквіва­лентну потужність, привівши її до найближчого стандартного часу

де / - дійсний час короткочасної роботи двигуна з навантажу­вальних діаграм.

Для більш точної оцінки можна скористатися виразом:

Якщо розрахована за формулою припустима потужність Р_к пе­ревищує еквівалентну, тобто Р_к > Р_скв, то двигун буде працювати в нормальному тепловому режимі, не перегріваючись понад припу­стимий рівень.

Необхідно відмітити, що двигуни, призначені для короткочас­ного режиму роботи, недоцільно використовувати в тривалому режимі через властиві їм підвищені постійні втрати потужності. 1 ноді такі двигуни не можуть працювати в тривалому режимі навіть без навантаження, перегріваючись при цьому вище припустимо­го рівня.