7. Режимы работы электроприводов и принципы выбора мощности электродвигателей.

I. Выбор мощности электропривода

Правильный выбор мощности электродвигателя для привода должен удовлетворять требованиям экономичности, производительности и надежности рабочей машины. Установка двигателя большей мощности, чем это необходимо по условиям привода, вызывает излишние потери энергии при работе машины, обусловливает дополнительные капитальные вложения и увеличение габаритов двигателя. Установка двигателя недостаточной мощности снижает производительность рабочей машины и делает ее работу ненадежной, а сам электродвигатель в подобных условиях легко может быть поврежден.

Двигатель должен быть выбран так, чтобы его мощность использовалась возможно полнее. Во время работы двигатель должен нагреваться примерно до предельно допустимой температуры, но не выше её. Кроме того, двигатель должен нормально работать при возможных временных перегрузках и развивать, пусковой момент, требуемый данной рабочей машиной. В соответствии с этим мощность двигателя избирается в большинстве случаев на основании условий нагревания (выбор мощности по нагреву), а затем производится проверка соответствия перегрузочной способности двигателя условиям пуска машины и временным перегрузкам. Иногда (при большой кратковременной перегрузке) приходится выбирать двигатель, исходя из требуемой максимальной мощности. В подобных условиях длительная мощность двигателя часто полностью не используется.

4.1 Выбор мощности двигателя для привода с продолжительным режимом работы.(S1)

Рисунок 13—Временная диаграмма

Различают следующие продолжительные режимы работы:

1. с постоянной нагрузкой;

2. со ступенчатой.

1. Нагрузка постоянна (рисунок 13)

В общем случае в начале предварительно выбираем мощность ЭД (по нагреву), а затем проверяем:

а) на перегрузочную способность;

б) на возможность запуска.

Для продолжительного режима выбираем ЭД по

.

Проверка правильности выбора по а) и б) не делаем.

Например, выбор мощности ЭД для насосов.

По паспортным данным насоса рассчитываем мощность

Рисунок 14

где

--плотность перекачиваемой жидкости,

Q—производительность, м³/с,

H—высота подачи.

2 Ступенчатая нагрузка (рисунок 14).

Последовательность выбора:

Предварительно выбирают ЭД мощность, которого равна среднеарифметическому значению мощности по рисунку 14. После этого правильность этого выбора проверяют по нагреву. Наиболее точным и универсальным методом такой проверки является метод средних потерь.

Для ЭД любого типа с любыми характеристиками смысл его заключается в том, что определение потери мощности на каждой ступени нагрузочной диаграммы.

Здесь .

где -номинальный К.П.Д. выбранного ЭД по паспорту,

Х_n-коэффициент нагрузки ЭД на n-ступени.

а—коэффициент постоянных потерь ЭД, а = К/V_ном,

К—постоянные потери ЭД (Р_хх, ),

V_ном—переменные потери ЭД (RI²)

Находят средние потери мощности за нагрузочный цикл

.

Определяют номинальные потери мощности ЭД по паспортным данным.

Условия выбора по нагреву

.

После этого проверяют ЭД по перегрузочной способности

Если Ммакс М5 – то ЭД по перегрузочной способности выбран верно. Если это условие не выполняется, то выбирается ЭД или той же мощности, но с большей кратностью момента или ЭД большей мощности.

Проверка правильности выбора по условиям пуска.

По паспортным данным ЭД зная Мк определяют Мп.

Если Мпуск М1, то по условиям пуска ЭД выбран правильно. Если это условие не выполняется, то выбираем ЭД с улучшенными пусковыми свойствами или ЭД большей мощности.

Для практического выбора ЭД применяют, как правило, простые, но менее точные и универсальные методы эквивалентных величин.

1. Метод эквивалентных токов (МЭТ);

2. Метод эквивалентных моментов (МЭМ);

3. Метод эквивалентной мощности (МЭМощ).

Метод эквивалентных токов из вышеперечисленных методов является практически таким же точным и универсальным как применяется практически для всех ЭД, однако :

1. надо снимать нагрузочные диаграммы;

2. рассчитывать М(t) и Р(t).

3. для его использования необходимо предварительно пересчет от М и Р к I.

1. МЭТ заключается в том, что определяется Iэкв. Определение этой величины можно уяснить исходя из условия, что средние потери мощности за рабочий цикл

где к – постоянные потери.

Решив это уравнение относительно Iэкв получим

По нагрузочной диаграмме определяем Iнагр и сравниваем его с номинальным током предварительно выбранного ЭД Iном Iэкв. После этого производят проверку ЭД по механической перегрузки и по условиям пуска.