3. Выбор мощности электродвигателей

3.1. Общие положения

В классической литературе по электроприводу, как правило, вопросы о выборе мощности электродвигателей рассматриваются после анализа их динамических режимов. Однако в данном случае, в целях унификации курса «Электрический привод» для студентов направления «Электроэнергетика и электротехника» профилей 1 «Электроснабжение» и 2 «Электропривод и автоматика», порядок изложения учебного материала изменен. Поэтому, прежде чем переходить к вопросам о выборе мощности электродвигателей необходимо дать определение нескольким терминам, используемым в данном разделе.

Нагрузочная диаграмма - зависимость момента от времени. Различают нагрузочные диаграммы электродвигателя и нагрузочные диаграммы рабочей машины. Нагрузочная диаграмма электродвигателя с вращательным движением представляет собой зависимость электромагнитного момента двигателя от времени. Нагрузочная диаграмма рабочей машины представляет собой зависимость момента нагрузки на исполнительном органе рабочей машины от времени. Чаще всего используется приведенный момент нагрузки. Момент, обусловленный потерями в двигателе, относят к моменту нагрузки электропривода.

Тахограмма – зависимость скорости от времени. Различают тахограммы электродвигателя – это зависимость угловой скорости электродвигателя от времени, и тахограммы рабочего механизма – это зависимость от времени скорости (угловой или поступательной) рабочего механизма.

Известно, что в динамических режимах момент электродвигателя М=М_с+М_дин является величиной переменной, то есть и ускорение электропривода dω/dt, определяемое динамическим моментом, также переменно. Однако при инженерных расчетах мощности электродвигателя считается допустимым принимать момент динамический и ускорение электродвигателя постоянными. Поэтому ниже будут использованы упрощенные нагрузочные диаграммы и тахограммы где М=const, dω/dt= const.

Основными критериями при выборе электрических машин являются требования, предъявляемые к данному электроприводу технологическими условиями работы механизма при его нормальном функционировании и минимальных затратах. То есть технологическими условиями определяется величина номинального момента, режим работы электропривода, необходимость регулирования скорости, диапазон ее регулирования, плавность и т.д. Исходя из этого должна быть выбрана величина, подлежащая регулированию, способ регулирования (если регулирование необходимо), тип напряжения питания, тип преобразователя и электродвигатель. Причем выбор двигателя должен быть произведен качественно и количественно. Под качественным выбором подразумевается выбор типа электродвигателя (постоянного или переменного тока) и серии (общего назначения, краново-металлургический и т.д.), а под количественным – выбор его мощности.

Качественный выбор производится на основании материала, изложенного в разделе 2.

Выбор электродвигателя по мощности должен производиться из условия его полного использования в процессе работы. Установка двигателя с мощностью, больше требуемой, влечет за собой ухудшение его энергетических показателей: КПД и коэффициента мощности. При выборе двигателя с мощностью, меньше требуемой, электродвигатель будет работать при моментах и токах, превышающих номинальные, что приведет к повышению его температуры, и в некоторых случаях выше допустимой. Допустимой называется температура, до которой может нагреваться двигатель без разрушения изоляции обмоток, и определяется она материалом, из которого изоляция изготовлена. Существует шесть классов (типов) изоляции. В табл.3.1 приведены допустимые значения температур t_доп нагрева для изоляции различных классов.

Таблица 3.1

Значения допустимых температур для различных классов изоляции

Для упрощения расчетов обычно пользуются понятием «температуры  перегрева» электродвигателя – это величина превышения температурой T двигателя температуры t окружающей среды, то есть

. (3.1)

Причем в качестве температуры окружающей среды принята стандартная температура t=40С.

Если температура электродвигателя превысит допустимую, то произойдет разрушение его изоляции.