10.2. Расчет мощности и выбор электродвигателя для повторно-кратковременного режима работы

Для повторно-кратковременного режима работы (S3) применяются специальные двигатели. В каталогах на них указывает номинальная мощность Р_Н при соответствующей нормативной продолжительности включения ПВ=15, 25, 40, 60%. Длительность заводского рабочего цикла для них не должна превышать 10 минут, в противном случае двигатель считается работающим в продолжительном режиме.

В сельскохозяйственном производстве обычно используются нормальные двигатели режима S1 для работы по повторно-кратковременному режиму работы S3, так как один дешевле и взаимозаменяемы с двигателями, работающих в других режимах работы.

Мощность двигателя нормальной серии, предназначенного для использования его в работе повторно-кратковременного режима работы, определяется методом термического и механического коэффициентов перегрузок, эквивалентных потерь, эквивалентной мощности.

Метод термических и механических коэффициентов перегрузок. Этот метод применим для повторно-кратковременного режима работы в аналогичном изложении как и для кратковременного режима работы. Получаемые при этом выражения имеют вид:

коэффициент термической перегрузки

(10.10)

где t_Р – время работы двигателя;

t_П – время паузы;

Т_ОХЛ – постоянная времени охлаждения.

Коэффициент механической перегрузки

(10.11)

Мощность повторно-кратковременного режима работы

(10.12)

Метод эквивалентных потерь. Так как при повторно-кратковременном режиме работы периодически происходит охлаждение электродвигателя, рассчитанного на длительный режим работы, то можно, не боясь его перегрева, взять увеличенную мощность по сравнению с номинальной, указанной в паспорте. Такое изменение мощности подается расчету, если допустить, что нагрев обмоток двигателя в основном определяется переменными потерями, пропорциональными квадрату мощности. Исходя из этого допущения, составляем равенство, являющееся исходным для пересчета мощности с одной продолжительности рабочего периода на другую, то есть

, (10.13)

где b – коэффициент пропорциональности;

- соответственно, длительности нормального заводского цикла ( =10 минут), стандартные продолжительности рабочих периодов в течении цикла (1,5; 2,5; 4; 6 минут за 10 минутный стандартный цикл) и любая длительность рабочего периода, отличающаяся от стандартных;

, – мощности, развиваемые по условиям нагрева при соответствующих длительностях рабочего периода.

Если разделить все члены равенства (10.13) на и сократить на коэффициент пропорциональности b, получим

(10.14)

Выражения (10.14) показывают во сколько раз можно перегрузить двигатель нормальной серии при использовании его в режиме повторно-кратковременной работы.

Метод эквивалентной мощности. На рис. 10.3 приведен график повторно-кратковременного режима работы.

Данная диаграмма характеризуется нагрузкой и временем действия этой нагрузки по отдельным участкам ( и при пуске, и при установившейся работе, и при торможении, =0 и при паузе).

Рис. 10.3. нагрузочная диаграмма повторно-кратковременной работы

Выбор мощности двигателя выполняется по эквивалентной мощности, отнесенной ко всему циклу работы, или только к одним рабочим периодам. В первом случае двигатель выбирают по каталогу двигателей продолжительной работы, а во втором – по каталогу двигателей повторно-кратковременной работы, то есть с учетом паузы

, (10.15)

а без учета паузы

(10.16)

Выражение (10.15) и (10.16) справедливы для случаев, когда условия вентиляции остаются неизменными (при наличии независимой вентиляции или при отсутствии вентиляции). Так как условия охлаждения меняются с изменением режима работы двигателя (режимы пуска, торможения, пауз), то в данные выражения необходимо вносить эмпирические коэффициенты: для периодов пуска и торможения – , а для периода паузы . Тогда выражения (10.15) и (10.16) принимают вид

(10.17)

, (10.18)

Коэффициент находится из выражения

(10.19)

где – коэффициент, имеющий значение для защищенных двигателей с самовентиляцией – 0,25…0,35; для закрытых двигателей с наружным обдувом – 0,45…0,55; для закрытых двигателей без обдува – 0,95…0,98.

Определив Р_ДЛ по каталогу двигателей продолжительного режима работы подбирают двигатель с номинальной мощностью .

В случае выбора двигателя из числа повторно-кратковременного режима необходимо найти мощность по выражению (10.18). Затем пересчет мощности от любой относительно продолжительной к любой стандартной продолжительности делается на основании выражения (10.14)

(10.20)

или

(10.21)

Выбранный двигатель проверяют по условиям пуска и на перегрузочную способность .

Более точный пересчет мощности от любой нестандартной к стандартной ( =0,15; 0,25; 0,4; 0,6) необходимо вести с учетом коэффициента потерь . Обозначим мощность при через , мощность при ближайшей стандартной через . Тогда =x .

Значение x можно определить из равенства потерь за цикл

, (10.22)

Подставим в выражение (10.22) величину , тогда

откуда

(10.23)

Следовательно

(10.24)