15 Выбор мощности электродвигателей для кратковременного режима работы

Если электродвигатель, предназначенный для длительного режима работы S1, будет работать кратковременно в течении времени t_кр с номинальным моментом М_ном , то к концу рабочего периода его температура не достигнет максимально допустимого значения, и двигатель не будет полностью использован в тепловом отношении (рис.7.19).

Д ля полного использования двигателя по нагреву необходимо, чтобы к концу рабочего периода t_кр превышение температуры достигло _доп. Это можно достичь, нагружая двигатель бόльшим моментом М_кр , что увеличивает потери мощности Р_кр. Увеличение потерь мощности оценивается коэффициентом тепловой перегрузки

(7.143)

Допустимое превышение температуры для длительного режима работы (кривая 1)

(7.144)

для кратковременного режима (кривая 2)

. (7.145)

Приравнивая правые части (7.144) и (7.145), найдем

(7.146)

Из (7.146) можно определить время t_кр , в течении которого двигатель, работая с заданным значением р_т , достигает допустимой температуры перегрева _доп :

. (7.147)

По коэффициенту тепловой перегрузки р_т можно найти коэффициент механической перегрузки р_мх :

.

Рассматривая потери мощности как сумму постоянных и переменных потерь, можем представить коэффициент тепловой перегрузки в виде

(7.148)

откуда находим

(7.149)

где

(7.150)

Если пренебречь постоянными потерями (а=0), то

(7.151)

На рис.7.20 показаны зависимости р_т и р_мх от t_кр/Т_н.

Е сли нагрузка в расчетный период меняется, то в формулы подставляется эквивалентный момент М_э.кр или эквивалентная мощность Р_э.кр.

Из анализа графиков рис.7.20 видно, что в кратковременном режиме двигатель может работать с большим коэффициентом тепловой перегрузки. Однако электромеханические свойства двигателя обычного исполнения, имею­щего сравнительно небольшую перегрузочную способность, ограничивают допустимые механические перегрузки, что не позволяет полностью использовать двигатель по нагреву. Кроме того, различные части двигателя нагреваются с различными скоростями, поэтому к концу периода t_кр одни части будут нагреты до допустимой температуры, а другие по нагреву будут недоиспользованы.

Н аконец, работающий с перегрузкой двигатель обычного исполнения будет иметь меньший к.п.д., чем специальный двигатель с номинальной нагрузкой, поскольку у него переменные потери будут существенно превышать постоянные. Указанные недостатки обусловили создание специальных двигателей для кратковременного режима работы. Тем не менее, в ряде случаев приходится для кратковременного режима работы выбирать двигатель длительного режима. Поэтому ниже мы приводим порядок выбора двигателя для кратковременного режима из серии машин, предназначенных для длительного режима. Заданными являются нагрузочная диаграмма механизма и время работы t_кр (рис.7.21).

1. По каталогу из серии машин длительного режима S1 предварительно выбирают двигатель по условиям допустимой перегрузки _m, находя расчетный момент

(7.152)

и расчетную мощность

(7.153)

а затем номинальную мощность

(7.154)

2. Для выбранного двигателя определяют коэффициент потерь

(7.155)

3. Рассчитывается нагрузочная диаграмма электропривода: М(t) и I(t). И определяются эквивалентные по нагреву момент М_э и ток I_э за время t_кр.

4. Рассчитывается момент, который может развивать данный двигатель, не перегреваясь, в течении времени t_кр :

(7.156)

5. Проверяются условия:

(7.157)

где М_п , М_с.п. – соответственно пусковой момент электродвигателя и статический момент при пуске.

Е сли условия (7.57) выполняются, то двигатель выбран правильно.

При t_кр/Т_н <0,1 двигатель выбирают только по перегрузочной способности и проверяют по пусковому моменту.

А теперь рассмотрим выбор двигателя для режима S2 из серии специальных машин. Предварительно мощность двигателя определяется по перегрузочной способности, как отражено в пункте 1, а затем рассчитывается нагрузочная диаграмма электропривода, упрощенный вид которой показан на рис.7.22.

Обычно время работы t_кр не совпадает со стандартным t_кр.ст. Эквивалентный момент (или ток) нагрузочной диаграммы приводят к стандартному времени t_кр.ст :

(7.158)

Электродвигатель соответствует условиям нагрева, если

(7.159)

Затем двигатель проверяется по перегрузочной способности

(7.160)

и условиям пуска

(7.161)

где _п – кратность пускового момента,

М_ном(t_кр.ст) – номинальный момент для стандартной продолжительности работы: t_кр.ст =10, 30, 60, 90 мин.

При t_кр/Т_н 0,1 выбор также осуществляют по перегрузочной способности с последующей проверкой по условиям пуска.

Для кратковременного режима работы иногда выбирают двигатели повторно-кратковременного режима в соответствии с таблицей 7.3

Таблица 7.3 - Соответствия повторно-кратковременного режима работы кратковременному режиму

ПВ, %	15	25	40
tкр. , мин	30	60	90