6.4. Расчет мощности двигателя при длительном режиме работы

Существует значительное число механизмов, работающих продолжительно с неизменной или мало меняющейся нагрузкой без регулирования скорости. Примером таких механизмов могут служить насосы, вентиляторы и т. п. Расчет мощности двигателя для подобных случаев весьма прост, если известна мощность, потребляемая механизмом.

Выбрав двигатель на указанную мощность, можно быть уверенным, что он окажется полностью использованным по допустимому превышению температуры. Если в каталога нет двигателя по мощности, полученной по расчету выбирается ближайший больший по мощности.

Однако подавляющее число механизмов, работающих в длительном режиме, имеет меняющийся график нагрузки (рис. 6.4). В подобных случаях решение не может быть однозначным, а находится методом последовательных приближений. Порядок расчета можно рекомендовать следующим:

1. Для известного режима работы механизма (рис.6.4) находится средняя мощность за цикл:

(6.13)

По найденному значению выбирают двигатель из каталога, ближайший больший по мощности.

Предварительный выбор двигателя может быть также осуществлен на основании статических или опытных данных для аналогичных установок.

2. Исходя из выбранной мощности и параметров двигателя, производят расчет либо механических, либо электромеханических переходных процессов. Особенно важно это в случаях, когда в цикле присутствуют частые пуски, торможения, реверсирования и в приведенном моменте инерции привода существенную роль играет момент инерции двигателя.

3. На основании результатов расчета переходных процессов строят уточненную нагрузочную диаграмму привода.

4. Далее проводят проверку выбранного двигателя по перегрузочной способности. Максимальный момент из нагрузочной диаграммы (пуск) должен быть меньше максимально допустимого момента двигателя (, где- перегрузочная способность выбранного двигателя).

5. Используя уточненную нагрузочную диаграмму, проводят проверку двигателя на нагрев путем определения наибольшего превышения температуры за цикл и сравнения его с допустимым превышениемдля выбранного двигателя. При этом должно быть соблюдено условие.

Проверка двигателя по нагреву таким образом связана с построением кривой , что требует большой затраты времени. На практике пользуются хотя и менее точными, но более простыми методами проверки: метод средних потерь, метод эквивалентного тока, метод эквивалентного момента, метод эквивалентной мощности.

6.4.1. Метод средних потерь

Сущность метода средних потерь заключается в том, что превышение температуры двигателя при неизменной теплоотдаче определяется средними потерями за цикл:

,

(6.14)

	; - КПД двигателя при нагрузке ; - продолжительность интервала; - число интервалов в цикле; - время цикла. где - мощность потерь наинтервале. Найденные средние потери за цикл сопоставляются с номинальными, и если то среднее превышение температуры не больше
Рис.6.4. Ступенчатый график мощности на валу двигателя и потерь в нем при продолжительной переменной нагрузке

допустимого значения, т. е.

(6.15)

Если средние потери за цикл , то двигатель будет перегреваться; и наоборот, при условии, чтодвигатель недоиспользуется по нагреву. В обоих случаях необходимо выбрать другой двигатель, построить новую зависимостьи вновь проверить двигатель методом средних потерь.

В том случае, когда на протяжении цикла теплоотдача двигателя на отдельных интервалах различна, например, в случае изменения угловой скорости самовентилируемого двигателя, средние эквивалентные потери подсчитывают по формуле

,

(6.16)

где - коэффициент ухудшения теплоотдачи на интервале, соответствующий значению угловой скорости на этом интервале.

Приближенно зависимость коэффициента ухудшения теплоотдачи от угловой скорости можно считать линейной:

(6.17)

где - коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном якоре (роторе).

Для защищенных машин с самовентиляцией обычно принимают в случае двигателей постоянного тока ив случае асинхронных двигателей.

Номинальные потери двигателя можно определить по уравнения

,

(6.18)

где - соответственно номинальная мощность и КПД двигателя.

В случае возникновения затруднений с определением КПД в зависимости от нагрузки, но при наличии графика тока, потребляемого двигателем, можно воспользоваться для проверки выбранного двигателя методом эквивалентного тока.