Расчет мощности двигателя

Правильный выбор мощности ЭД привода обеспечивает при прочих равных условиях минимальную стоимость оборудо­вания, меньшие потери энергии, большие значения cosφ и КПД, наибольшую производительность и наивысшее качество продукции. Такой выбор должен непременно соответствовать нормальным тепловым нагрузкам ЭД, а его номинальный режим – номинальному режиму работы технологической машины или нагрузочной диаграмме ЭП.

Выбор мощности ЭД режима S1 для электропривода с длительной постоянной нагрузкой. Условием правильного выбора мощности в этом случае является тождественное неравенство

Р_н ≥ Р,

где Р_н – каталожное (паспортное) значение установленной мощности номинального режима ЭД; Р – расчетное значение требуемой мощности на валу ЭД.

Расчет значения Р осуществляется по аналитическим зависимостям либо по результатам опытных замеров.

Выбор мощности ЭДУ режима S1 для ЭП с длительной переменной нагрузкой. Для того чтобы правильно выбрать ЭД режима S1 для длительной переменной механической нагрузки по условиям тепловых перегрузок, необходимо реальный график механических нагрузок заменить расчетным (рис.), эквивалентным действительным электрическим потерям энергии в ЭД.

Нагрузочная диаграмма электропривода длительной работы с переменной нагрузкой

Если имеется такой расчетный график нагрузок М(t) и известно приведенное эквивалентное сопротивление R_э, при котором потери энергии ΔW в ЭДУ определяются выражением

ΔW =(I₁²t₁ + I₂²t₂ + I₃²t₃ +…+ I₈²t₈)R_э,

то его эквивалентом может явиться такой график, при котором потери энергии в том же ЭД будут равны реальным:

ΔW_э = R_э I_э t_ц,

где t_ц – время цикла t_ц ≈ t_р+αt₀; t_р – время работы; t_р = t₁ + … + t₈; t₀ – время останова ЭДУ; α – коэффициент ухудшения теплоотдачи ЭДУ при ω = 0.

Тогда можно написать, что

R_э I_э² t_ц = R_э(I₁²t₁ + I₂²t₂ + I₃²t₃ +…+ I₈²t₈)

и, следовательно, эквивалентный ток ЭД:

I_э = .

Величина эквивалентного тока определяет и эквивалентные величины вращающего момента и мощности на валу ЭД, если известны зависимости

М = С_МI; Р = Мω:

Здесь условием правильно выбранного ЭД будет универсальное неравенство

P_э ≤ Р_н.

Особенности выбора мощности ЭД режима S3 с заданной ПВ_СТ для работы в электроприводе с иной продолжительностью включения. Выбор мощности ЭД повторно-кратковременного номинального режима с заданной стандартной продолжительностью включения ПВ_СТ для работы ЭП в режиме S3, но с иной действительной ПВ_д отличается тем, что величина Р_э, рассчитанная для ПБ_д нагрузочной диаграммы привода, пересчитывается на заданную стандартную продолжительность включения ЭДУ по формуле

Такой пересчет объясняется необходимостью учета тепловых режимов ЭД при работе электропривода на конкретную действительную нагрузку с ПВ_д.

Правильно выбранный ЭД должно соответствовать неравенству

Р_н >Р_э.СТ.

Обычно выбранные ЭД проверяются на тепловую перегрузку по неравенствам мощностей, а на механическую – по неравенствам моментов.

Расчетная нагрузочная диаграмма

с максимальной нагрузкой 100 кВт

Требуемая мощность (кВт) ЭД для того, чтобы он не перегревался в условиях работы при ПВ_д с учетом Р_э.СТ = Р

.

Расчет мощности и выбор асинхронного ЭД режима S1, питающего кабеля и плавкой вставки предохранителей по каталогу на электродвигатели для индивидуального привода с режимом S3 механизма 1-го класса. Целью работы является выбор электродвигательного устройства, кабеля и плавкой вставки предохранителей для электропривода с заданной нагрузочной диаграммой.

Следует выполнить расчет эквивалентной нагрузки на двигатель по заданной нагрузочной диаграмме, выбрать тип ЭД, предназначенного для режима S1 (ПВ = 100%), по каталогу и его проверить его на тепловую и механическую перегрузки. По данным выбранного двигателя затем необходимо рассчитать сечение кабеля и выбрать плавкую вставку предохранителей.

Исходными данными являются график относительной нагрузки (рис.) m(t)), где m = [(М/М_mах)100](%); М_mах – величина максимальной нагрузки, Н∙м; t_ц и t₀ – время цикла работы и паузы ЭП, с; п – частота его вращения, мин^–1.

Расчетная нагрузочная диаграмма с максимальной нагрузкой 100кВт

Расчет эквивалентной нагрузки

1. Расчет начинается с построения нагрузочной диаграммы в абсолютных физических единицах M(t).

2. По нагрузочной диаграмме M(t) находится действительное значение продолжительности включения ПВ_д по соотношению

ПВ_д =(t_p/t_ц)100%,

где t_p время работы привода; t_p = t₁ – t₂ – t₃ – t₄ – t₅ = 4t₀; t₁ = t₂ = t₃ = t₀; t₄ = t₅ = 0,5t₀.

3. Эквивалентный вращающий момент, Н∙м, ЭД – нагрузка на ЭП со стороны РМ 1-го класса – определяется по формуле эквивалентных величин :

I_Э = ,

где – коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи двигателя во время паузы; = 0,25 – 0,5.

4. Основной параметр электропривода, с^–1:

ω = (π/30)n.

5. Эквивалентная мощность ЭД – эквивалентная мощность нагрузки

Расчет сечения питающего кабеля и выбор плавкой вставки предохранителей. Целесообразно выбрать трехжильный кабель с алюминиевыми жилами, так как он является наиболее легким и недорогим, коэффициент загрузки двигателя k₃ принять равным единице, а реактивным сопротивлением кабеля пренебречь.

1. Номинальный ток ЭД, А (линейная величина)

U_лсosφ_{н н}

где U_л – линейное напряжение, В.

2. Рабочий номинальный ток, А в линии питающего кабеля ЭДУ

I_р = k₃I_н.

3. Длительно допустимый линейный ток алюминиевого кабеля I_доп должен

быть больше рабочего тока I_р :

I_р < I_доп.

С учетом этого неравенства можно выбрать сечение алюминиевой жилы, мм², и тип кабеля, для которого длительно допустимая нагрузка I = I_доп, А.

4. Пусковой ток ЭД, А

I_ПУСК = k₁I_н.

5. Выбор плавкой вставки предохранителей. Условием сохранности плавкой вставки при пуске привода с выбранным двигателем является неравенство

I_вст > I_пуск/2,5.

Выбирается плавкая вставка с номинальным током I_вст.н. и для вставки тип предохранителя и номинальный ток патрона.

1. Проверяется соответствие защиты от коротких замыканий в приводе при коэффициенте соответствия для второй группы распределительных питающих сетей технологических процессов

K_о I_вст.н = (0,33 I_вст.н) < I_доп.

Если это неравенство выполняется, то защита соответствует 2-й группе сетей питания.

ЛЕКЦИЯ 17