5,1 Нагрузки и нагрузочные режимы двигателей электропривода.

Мощность электрического привода зависит от мощности используемого в его составе двигателя, который должен иметь в процессе работы допустимую температуру нагрева, надежно запускаться при возможных снижениях питающего напряжения, устойчиво работать при возникновении различных внешних возмущений.

Расчет мощности электродвигателя ЭП механизма. Основа расчета мощности расчета ЭД привода в любом режиме работы служит его нагрузочная диаграмма, которая показывает изменение выбранного показателя нагрузки L двигателя в течение характерного периода времени, то есть необходимо иметь зависимость L=f(t).

Показателем нагрузки L могут быть:

Ток , потребляемый двигателем; момент нагрузки М на его валу; мощьность Р на валу или потребляемая двигателем из сети (см.ри.)

Фактическая L=f₁(t) и аппроксимирующая ступенчатая L=f₂(t) диаграммы нагрузки электродвигателя.

Нагрузочные диаграммы ЭП получают расчётным путём или экспериментально. Значение и продолжительность той или иной нагрузки ЭП определяется техническим процессом.

Для хорошо изученных машин и механизмов нагрузки рассчитывают по сответствующим формулам. Апример, формулы для расчёта мощьности нагрузки Px, Вт на валу двигателя электропривода некоторых механизмов следующие:

Центробежный или севой вентилятор.

,

Где Q – подача насоса , p – давление, развиваемое вентилятором, Па (1 Па = 0,102 мм.вод.ст.), - КПД вентилятора = 0,50,85 – большее значение соответствует более мощьным вентиляторам, - КПД передачи, 0,85-0,95 для клиноременной и 1,0 при непосредственно прямом соединении рабочего колеса вентилятора с валом двителя.

Насос подачи жидкости.

,

Где Q – подача насоса ,

p – давление, развиваемое насосом, 1м. вод.ст. = 9806,65 Па, 1 Па = 1н/

– плотность перекачеваемой жидкости, кг/. Для воды , - КПД насоса, равный 0,65-0,85 для поршневых, 0,6-0,8- для центробежных насосов; 0,3-0,5 – для вихревых, причём 0,5 соответствует более мощным насосам.

- КПД механической передачи.

Конвейер (транспортёр)

,

Где Q – подача конвейера, кг/с

с – коэффициент движению равный: для ленточных конвейеров 0,26-0,33; для скребковых с роликовыми цепями 0,7-2,25, с безроликовыми 1,6-4,2, для винтовых конвейеров для перемещения сухой земли или песка 2,5, а цемента, глины, извести – 4,

L – длина конвейера по горизонтали, м

H – высота перемещения груза (+вверх, - вниз), м, - общий КПД всех механических передач из n ступеней, . Для одной ступени: цапфы опор с подшипниками скольжения 0,94 … 0,97, то же самое с подшипниками качения 0,98 – 0,99, цилиндрическая передача – 0,96 – 0,99, первичная передача – 0,6 – 0,8, клиноремённая передача 0,85 – 0,95; фрикционная передача 0,7 … 0,8.

Грузоподъёмный механизм.

Где G – общий вес поднимаемого груза, н, v – скорость подъёма груза, м/с, - общий КПД механических передач.

Механизм поступательного передижения.

,

Где – коэффициент трения-движения, равный тангенсу угла наклона поверхностью движения к горизонту, при котором под действием веса механизма он начинает равномерное движение;

G – общий перемещаем вес,

V - скорость перемещения, м/с

- общий КПД механической передачи.

Нагрузочные режимы двигаелей ЭП.

Продолжительность нагрузки двигателя ЭП и её значение определяется технологическим процессом, в котором используют конкретно электропроводную установку.

Различный характер работы технологических установок обусловил выделенрие восьми стандартизированныйх нагрузочных режиов работы двигателя ЭП, условные обозначение которых, представленное на паспортном щитке ЭД, S1, S2, … S8. Из них S1 – продолжительный, S2 – кратковременный, S3 – повторнократковременный и S6 – перемещающийся – основные, а S4 – повторно-кратковременный с частыми пусками, S5 – повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением, s7 – перемещающийся с частыми реверсами и S8 – перемещающийся с изменением частоты вращения – дополнительные режимы.

Дополнительный нагрузочный режим работы S1 двигателя ЭП, характеризующийся длительной номинальной мощностью, которую указывают на паспортном щитке ЭД. С этой мощностью двигатель может работать неограниченно долго. При этом температура всех частей ЭД достигает установившихся значений. Для кратковременного нагрузочного режима работы S2 помимо мощности указывают и предельную продолжительность работы с этой мощностью. ЭД режима S2 выпускают на стандартные продолжительности работы 10, 30, 60 90 минут.

На грузочный режим повторно-кратковременный S3 дополнительно к паспортной мощности характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ),

;

Где , , продолжительности работы отключения и одного цикла при 10 мин

Стандартые значения ПВ:15, 25, 40 и 60%.

Режимы нагрузки двигателя ЭП повторно-кратковременый с частыми пусками S4 и повторно-кратковременными с частыми пусками и электрическим торможением S5, помимо значения мощности и ПВ ещё характеризуется допускаемой частотой включений в час (h) со стандартными значениями 30, 60, 120, 240 при оговорённом коэффициенте инерции ЭП со стандартными значениями 1,2; 1,6; 2,5 и 4. Электродвигатели перемещающегося режима S6 наряду с номинальной мощностью характеризуются номинальным значением продолжительностью нагрузки (ПН)

Где – продолжительности работы х.х. и одного цикла при 10 мин .

Стандартные значения ПН: 15, 25, 40, 60%.

Для режима перемещающегося с частыми реверсами S7 дополнительно указывают числа реверса в час (станд. Значения 30, 60, 120, 240 рев/ч при F𝚥=1,2; 1,6; 2,5 и 4), а для перемещающегося режима с изменением частоты вращения S8 – продолжительность работы с разной частотой вращения.

В случае измененной нагрузки двигателя ЭП ее из условия сохранения средних потерь мощности и соответственно среднего превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды заменяют среднеквадратической, являющейся эквивалентной постоянной:

,

Где , – значения показателя и продолжительности нагрузки для i-го участка нагрузочной диаграммы ЭП, m-число участкой нагрузочной диаграммы. При постоянной нагрузке её значение для одного участка нагрузки (m=1) совпадает с эквивалентным значением