2. Метод эквивалентного тока, момента, мощности

Метод эквивалентного тока основан на замене действительного изменяющегося тока двигателя при переменной нагрузке расчетным неизменным током, называемым эквивалентным, который вызвал бы в двигателе такие же потери, что и действительный ток. На рисунке 2 показан пример графика i=f(t) при продолжительной нагрузке.

Рисунок 2 - График тока двигателя i=f(t)

при продолжительной переменной нагрузке

Если, например, использовать двигатель постоянного тока, то выделяющаяся в нем средняя мощность потерь при загрузке его эквивалентным током I_э равна

P_ср = P_c + I_э²R, (4)

где P_c = K - мощность постоянных потерь;

I²R - переменные потери, зависящие от нагрузки.

Средняя мощность потерь за цикл может быть рассчитана следующим образом в соответствии с (1)

(5)

Заменяя потери мощности на каждом участке через соответствующие постоянную и переменную составляющие и разделяя К и I получим на основании (4)

(6)

Отсюда эквивалентный ток

(7)

В общем случае при произвольной форме графика

(8)

Метод эквивалентного момента - основан на использовании пропорциональной зависимости между током и моментом двигателя

( М_{эл.магн.}=С_эмJ_я ); С_еФ = С_эм, т.е. М_эл.= С_с ФJ_я.

Для режима S6 эквивалентный момент

M_экв=

Эквивалентный момент сопоставляем с номинальным моментом двигателя. Если М_экв  М_ном , то двигатель полностью используется по нагреву.

Этот метод применим для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением, а также асинхронных и синхронных двигателей, работающих с номинальным магнитным потоком, т.е. для двигателей, у которых магнитный поток в процессе работы неизменен. Им нельзя пользоваться для двигателей последовательного и смешанного возбуждения, для асинхронных двигателей вне рабочей части механической характеристики, т.е. во время пуска, торможения, реверса.

Метод эквивалентной мощности основан на использовании зависимости Р=М , т.е. при работе механизма без резких колебаний угловой скорости

Р  М

Тогда нагрузочная диаграмма может быть задана графиком мощности, развиваемой двигателем. Выбор номинальной мощности и проверка двигателя по условиям нагревания производится по формуле

(10)

Двигатель будет выбран правильно, если P_экв<=P_ном.

Этим методом нельзя пользоваться во всех случаях, перечисленных для методов эквивалентного тока и момента, а также, если скорость двигателя существенно меняется по значению, т.е. при частых пусках и отключениях двигателя, регулировании скорости, т.о. методы эквивалентной мощности и эквивалентного момента применимы, главным образом, для ДПТ с параллельным возбуждением и АД при работе в установившемся режиме.

3.Расчет мощности двигателя при кратковременном режиме работы (s2)

Выбор мощности двигателя при такой нагрузке основан на предположении, что за время работы двигателя превышение температуры будет меньше допустимого, т.е. <=_доп . При двигатель полностью используется по перегрузочной способности.

Промышленность выпускает ЭД рассчитанные на кратковременный режим работы длительностью t_ном=10; 30; 60; 90 минут. Эти двигатели обладают повышенной перегрузочной способностью и могут кратковременно преодолевать большие нагрузки. Выбор этих ЭД производят по номинальной мощности, которая не должна быть меньше мощности нагрузки:

Р_ном=>P_расч

или М_ном=>М_расч

где Р_расч, М_расч - расчетная мощность и момент при одноступенчатом графике нагрузки.

Если t_р  t_ном , то предварительно выбирают двигатель, имеющий по каталогу t_ном и Р_ном ближайшие к заданным Р_расч и t_р. Затем определяют потери мощности P_ном при номинальной мощности Р_ном и потери P_расч при расчетной мощности Р_расч. Двигатель будет правильно выбран при условии

, (11)

где Т_нагр - постоянная времени нагревания;

t_p - действительное время кратковременной работы;

t_р - значение по номиналу.

Использование для кратковременной работы ЭД общего назначения, изготовленных для работы в продолжительном режиме нежелательно, т.к. они оказываются недоиспользованы по допустимому превышению температуры.

Однако на практике возникает необходимость использовать их в кратковременном режиме.

Для полного его использования необходимо уменьшить номинальную мощность, т.е. перегрузить двигатель так, чтобы в конце рабочего периода превышение температуры было равно номинальному.

Для выбора ЭД необходимо найти коэффициент механической перегрузки _р равный отношению мощности кратковременного режима к мощности длительного режима ,

где Р_к - мощность кратковременного режима;

Р_ном - мощность длительного режима

и коэффициента термической перегрузки , (12)

где P_к - потери при кратковременном режиме;

P_ном - потери при длительном режиме.

Коэффициенты механической и термической перегрузки при кратковременном режиме имеют вид, показанный на рисунке 3.

Рисунок 3 - Коэффициенты термической и механической

перегрузок при кратковременном режиме работы ЭД

Таким образом, при выборе ЭД по нагреву вначале находят коэффициент механической перегрузки, а затем по каталогу выбирают ЭД длительного режима работы ( S1 ), номинальная мощность которого

,

где _р - коэффициент механической перегрузки.

Выбранный двигатель необходимо проверить по перегрузочной способности Р_ном ≥ . Если последнее неравенство не выполняется, то нужно выбрать по каталогу двигатель большей мощности.