5.4. Выбор мощности электродвигателя

для кратковременного режима

Графики, характеризующие работу двигателя в режиме S2, приведены на рис.5.5. В течение времени t_р двигатель нагружен мощностью Р_к, а затем он длительное время от­ключен от сети..

Рис. 5.5. Графики кратковременного режима работы

двигателя

При этом за время работы превышение тем­пературы двигателя не успевает достигнуть установившего­ся значения, соответствующего данной нагрузке двигателя, а за время паузы он успевает охладиться до температуры окружающей среды. Если двигатель рассчитан на продолжительный режим работы с мощностью Р_н, то при кратковре-

менном режиме его превышение температуры к концу ра-

179

бочего периода t_р не достигнет установившегося значения т_уст {кривая 1 на рис.5.5), т.е. в этом случае двигатель будет недоиспользо­ван по нагреву.

Для полного использования в кратковременном режиме работы двигателя, предназначенного для продолжительно­го режима, его следует перегружать. В этом случае к кон­цу рабочего периода его превышение температуры достиг­нет допустимого значения τ_доп (кривая 2 на рис.5.5), ко­торый определяется как

τ_доп = τ_уст = = τ^|_уст(1- ), (5.15)

где τ^|_уст = – величина установившегося перегрева при нагрузке Р_к > Р_н.

Для количественной оценки перегрузки используются коэффициенты термической и механической перегрузок.

Коэффициентом термической перегрузки р_т называется отношение потерь мощности при кратковременном режи­ме ∆Р_к к номинальным потерям мощности ∆Р_ном. С учетом (5.15) его величина определяется как

р_т = ∆Р_к / ∆Р_н = 1/(1- ), (5.16)

Коэффициентом механической перегрузки р_м называется отношение мощности нагрузки кратковременного режима Р_к к номинальной мощности Р_ном в продолжительном режиме

р_м = Р_к / Р_ном (5.17)

Так как переменные потери V = I²R, то, умножив и

разделив на I²_н, получим

V = I²R(I_н/I_н)² = I²_нR(I/I_н)² = V_н (Р/P_н)² . (5.18)

Учитывая (5.18), коэффициент иеханической перегрузки

может быть выражен с помощью коэффициента термической перегрузки:

р_т = ∆Р_к / ∆Р_н = ,

180

откуда

р_м = , (5.19)

где α = к / V_ном – коэффициент потерь.

Подставляя в (5.19) р_т из (5.16), получаем

р_м = , (5.20)

Рис.5.6. Зависимость коэффициентов тепловой р_т и

механической р_м перегрузок от относитель-

ного времени работы

Зависимость коэффициента термической перегрузки р_т

и коэффициента механической перегрузки р_м при α =1 от

относительного времени работы двигателя приведены на

рис. 5.6.Из анализа кривых на рис.5.6 видно, что уже при t_р/Т _н ≤ 0,35 н допустимой перегрузке по нагреву коэф­фициент механической перегрузки становится равным 2,5, что для двигателей постоянного тока оказывается предель­ным. Асинхронные двигатели допускают меньшую пере­грузку; кроме того, если учесть еще возможное понижение напряжения питающей сети, то она будет еще меньше, поэ­тому двигатели, предназначенные для продолжительного режима и используемые в крат-

181

ковременном режиме работы, редко рассчитываются из условий допустимого нагрева, так как в большинстве случаев они недоиспользуются в теп­ловом отношении.

Полное мспользование двигателей по нагреву возможно только при относительно больших значениях t_р/Т _н. В этом случае проверка по нагреву двигателей, предназначенных для продолжительного режима работы, состоит в определении момента, который может развивать данный двигатель в кратковременном режиме, не нагреваясь выше допустимого уровня. Этот момент рассчитывается по формуле[2]

М_ном.к = М_ном р_м = М_ном

Если при этом выполняется условие

М_рас ≤ М_ном.к,

то максимальное превышение температуры двигатели не пре­восходит допустимого значения. В этом случае выбранный двигатель удовлетворяет условиям нагрева.

Лучшее использование двигателей по нагреву при небольших значениях t_р/Т _н может быть в случае применения двигателей специального исполнения, отличающихся повышен-ной перегрузочной способностью; асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором долж­ны также иметь большой пусковой момент.

Время работы этих двигателей нормируется и состав­ляет 10, 30, 60 и 90 мин. Это значит, что двигатель, имею­щий, например, номинальную мощность Рном = 10 кВт при t_р = 30 мин, может развивать в течение 30 мин мощность

10 кВт, не перегреваясь. Затем он должен быть отключен от сети до тех пор, пока полностью не охладится до темпе­ратуры окружающей среды.

Если время работы двигателя отличается от ката­лож-ного, то можно найти нагрузку Р_кр, при которой двига­тель будет полностью использован по нагреву из следую­щих соображений.

Превышение температуры двигателя с номинальной на­груз-

182

кой и нормированным временем t_р.кат равно:

гдеТ_к - постоянная времени нагрева при кратковременном режиме работы.

В течение фактического времени t_р с нагрузкой, отличной от номинальной, превышение температуры будет:

здесь ∆Р_кр — потери при кратковременной нагрузке, от­личной от номинальной.

По аналогии с предыдущим коэффициент термической перегрузки

откуда