Выбор мощности двигателя при длительном режиме работы

Длительный режим работы двигателя характеризуется продолжительным включением двигателя с постоянной или переменной нагрузкой. В таких режимах работают двигатели вентиляторов и дымососов вагранок, компрессоров, конвейеров, очистных барабанов, дробеметных головок, пескометов и т. п. При длительном режиме работы(t > 4) с постоянной нагрузкой двигатель нагревается до установившейся температуры (рис. 25).

Определение мощности двигателя в этом случае достаточно просто. Согласно условию нагрева номинальная мощность двигателя должна равняться мощности, необходимой для работы машины.

Если в каталоге не оказывается двигателя с номинальной мощностью, равной расчетной, то выбирают двигатель ближайшей большей мощности. Потери при пуске и торможении двигателя превышают потери при номинальной нагрузке. Но в рассматриваемом режиме процессы пуска и торможения повторяются редко, и поэтому их не учитывают.

В длительном режиме с переменной нагрузкой двигатели работают во многих литейных машинах: смешивающих бегунах, выбивных решетках, станках для зачистки отливок и т. д. Нагрузочные графики двигателей литейных машин, работающих в автоматическом режиме, имеют обычно цикличный характер (рис. 26).

Двигатели, применяемые для привода литейных машин, обычно нормированы по длительному режиму работы с постоянной нагрузкой. Поэтому для определения необходимой мощности двигателя следует найти такой режим его работы с постоянной нагрузкой, который в отношении нагрева двигателя был бы эквивалентен данному режиму с переменной нагрузкой. Другими словами, определяют такую постоянную эквивалентную мощность , при которой за время цикла в двигателе выделится столько же тепла, сколько и при работе по фактическому нагрузочному графику, представленному, например, на рис. 27.

Таким образом, можно записать равенство

(47)

где– количество теплоты, выделяющееся в двигателе в секунду при работе с эквивалентной мощностью

– время цикла;

– количество теплоты, выделяемое в двигателе при работе с нагрузками

– время работы двигателя с нагрузками

Количество теплоты, выделяющейся в двигателе в секунду, пропорционально потерям мощности в нем , поэтому равенство (47) можно записать в виде

(48)

откуда получим формулу средних потерь

(49)

Для практического определения мощности двигателя при длительном режиме работы с переменной нагрузкой формулу (49) можно упростить. Разделив в формуле (49) потери на постоянные и переменные (пропорциональные квадрату тока), получим

(50)

где b – величина, постоянная для данного двигателя.

Так как постоянные потери мало зависят от нагрузки, то, решая уравнение (50) относительно тока получим формулу эквивалентного тока

(51)

Если момент двигателя пропорционален току, что справедливо для двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением, то из формулы (51) легко получить формулу эквивалентного момента

(52)

Для асинхронных двигателей, наиболее часто применяемых в литейных машинах, момент и потребляемый из сети ток не пропорциональны. Однако в пределах рабочей части механической характеристики момент можно считать пропорциональным току и пользоваться формулой эквивалентного момента (52).

Если скорость вращения двигателя во время работы изменяется незначительно, что имеет место для двигателей с жесткими механическими характеристиками, то мощность пропорциональна моменту, и тогда можно использовать формулу эквивалентной мощности

(53)

Нагрузочные графики, например рис. 26, часто имеют криволинейные участки. Эти участки при расчете разбивают на ряд прямоугольных ступеней, или при неизвестном законе изменения нагрузки считают нарастание (уменьшение) нагрузки линейным, или пользуются выражениями

и .(54)

После выбора двигателя по эквивалентному моменту или эквивалентной мощности его надо проверить по условию перегрузки

(55)

где – номинальный момент двигателя; – наибольший момент по нагрузочному графику; – коэффициент допустимой перегрузки двигателя.