1.12 Выбор электродвигателя по допустимому числу включений в час

Некоторые электроприводы механизмов прокатных станов (например, сбрасыватели, кантующие муфты и др.) работают в тяжелом режиме частых включений. Нагрев электродвигателя в этом случае существенно зависит от потерь энергии при пуске и торможении. Поэтому требуется проверка предварительно выбранной мощности электродвигателя по величине допустимых потерь. Решение этой задачи может быть сведено к определению допустимого для электродвигателя числа включений в час при заданной статической и динамической нагрузке. В такой постановке решение задачи наиболее целесообразно для электроприводов с асинхронными короткозамкнутыми двигателями, для которых применение других методов затруднено или невозможно.

Допустимое число включений в час определяется из уравнения теплового баланса, дающего соотношение между энергией потерь в электродвигателе и количеством энергии, рассеиваемой им в окружающую среду в течение одного рабочего цикла.

Расчет допустимого числа включений в час (Z_ДОП) несколько различается для асинхронных двигателей, предназначенных для продолжительного или повторно-кратковременного режимов работы. Однако в любом случае проверка правильности предварительно выбранного двигателя выполняется по условию

, (1.90)

где Z_Т – число включений в час, необходимое для осуществления какого-либо технологического процесса.

1.12.1 Расчет для асинхронных короткозамкнутых двигателей, предназначенных для продолжительного режима работы

Если асинхронный двигатель продолжительного режима будет работать с номинальной скоростью в режиме S5, то при каком-то числе циклов пуска и торможения двигателя в час перегрев его обмоток достигает допустимого значения. Это и определит величину . Мощность потерь, отдаваемых двигателем в окружающую среду при работе с номинальной (или близкой к ней) скоростью, будет равна, за периоды пуска и торможения –, а за время пауз –. Потери энергии, выделяющиеся в двигателе за один цикл повторно-кратковременного режима, состоят из потерь при пуске и торможении (), а также из потерь при установившейся скорости (). После ряда циклов температура двигателя устанавливается, и будет справедливо следующее уравнение теплового баланса [1]:

(1.91)

,

где t_П, t_Т, t_У и t₀ – соответственно время пуска, торможения, установившегося режима и паузы.

Если учесть, что ,и(гдеt_Ц – время одного цикла), то подставляя эти соотношения в уравнение (1.91) и решая его относительно Z_ДОП, получим

.(1.92)

Соотношение (1.92) значительно упрощается, если учесть, что потери, выраженные третьим слагаемым знаменателя, составляют примерно 3% от суммы потерь за периоды пуска и торможения () и если учесть, что, как правило, двигатели работают с нагрузкой, близкой к номинальной (). В этом случае

. (1.93)

Для режима S4 расчетные формулы для определения Z_ДОП получаются как частный случай из формул (1.92) и (1.93) для режима S5, если принять и.