1.7 Предварительный выбор мощности электропривода

Предварительный выбор мощности двигателя в немаховичном электроприводе выполняется либо с помощ

Рисунок 1.19

ью информации об установленной мощности на аналогичных механизмах, либо по заданной или рассчитанной нагрузочной диаграмме, установившейся скорости и коэффициенту динамичности, учитывающему нагрев двигателя в пуско-тормозных режимах.

Номинальная мощность (Р_Н) двигателя при предварительном выборе определяется по соотношению:

, кВт, (1.26)

где М_СР – средний статический момент за цикл работы электропривода, определяемый, как было указано в разделе 1.6, по нагрузочной диаграмме:

, Нм; (1.11)

К_Д – коэффициент динамичности.

Значения К_Д для электроприводов некоторых механизмов указаны в таблице 1.5.

Таблица 1.5 – Значения коэффициента динамичности К_Д

Наименование механизма	Величина КД
1. Лебедка механизма подъема мостового крана	1,3-1,5
2. Стол продольно-строгального станка	1,2-1,4
3. Шахтный подъемник с неуравновешенным канатом	1,3-1,5
4. Реверсивный рольганг черновой клети толстолистового прокатного стана	1,4-1,6
5. Рычажный сталкиватель проката с рольганга	1,2-1,4
6. Клеть «Кварто» толстолистового прокатного стана (главный привод)	1,4-1,6

Неверно принятое значение величины К_Д при предварительном выборе двигателя не опасно. Это может лишь увеличить число вариантных расчетов при проверке мощности выбранного двигателя по нагреву.

Здесь уместно еще раз отметить, что проверка выбранной мощности двигателя по нагреву для всех режимов, кроме режима S1, производится методом последовательных приближений, при выполнении которых надо подобрать мощность двигателя и загрузку его, обеспечивающую использование выбранного оборудования по нагреву на 85-90%.

1.8 Расчет мощности двигателя при продолжительном режиме работы

Большое число производственных механизмов работают в продолжительном режиме (режим S1) с неизменной или маломеняющейся нагрузкой и без регулирования скорости. Примерами таких механизмов могут служить вентиляторы, насосы, конвейеры и т.п. В этом случае выполняется расчет мощности, потребляемой рабочей машиной, и по каталогу выбирается ближайший больший по мощности двигатель. В необходимых случаях вносится поправка, учитывающая изменение температуры окружающей среды. В режиме S1 двигатель работает с редкими пусками, поэтому пусковые потери не учитываются при расчете мощности двигателя, проверяется лишь достаточность пускового момента, развиваемого двигателем [1,2].

Например, расчетная мощность двигателя для привода вентилятора определяется по формуле:

, кВт, (1.27)

где V – производительность вентилятора, м³/с; h – напор, Н/м²; η_В – КПД вентилятора; η_ПЕР – КПД передач между двигателем и вентилятором.

Для привода насоса расчетная мощность двигателя определяется по аналогичной формуле:

, кВт, (1.28)

где V – производительность насоса, м³/с; ν – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³; Н – расчетная высота подъема жидкости (включая высоту всасывания), м; η_НАС – КПД насоса; g=9,81 – ускорение силы тяжести, м/с².

Если температура окружающей среды отличается от стандартной (40ºС), то рассчитанная по условиям статической нагрузки мощность будет либо недостаточной, либо избыточной. В этом случае надо внести в расчет поправку, учитывающую реальные условия работы двигателя.

При номинальной нагрузке двигателя и стандартной температуре окружающей среды установившийся перегрев машины равен допустимому значению:

, (1.29)

где Q_Н – номинальные потери в двигателе за единицу времени, Дж/с; q_ПОСТ – постоянные потери, не зависящие от нагрузки (потери на трение о воздух и трение в подшипниках, потери в стали), Дж/с; q_{ПЕР.НОМ} – переменные потери в меди обмоток при номинальной нагрузке, Дж/с; – отношение постоянных потерь к номинальному значению переменных потерь (коэффициент потерь);А – теплоотдача электрической машины, т.е. количество тепла, рассеиваемое ее поверхностью в 1 с при разности температур машины и окружающей среды в 1ºС, Дж/град·с.

Примерные значения коэффициента потерь для различных электродвигателей при номинальной нагрузке указаны в таблице 1.6.

Таблица 1.6 – Коэффициенты потерь для электродвигателей при номинальной нагрузке

Тип двигателей	Тихоходные двигатели, п<1000 об/мин	Быстроходные двигатели, п>1000 об/мин
Постоянного тока параллельного возбуждения	1,0	1,5
Постоянного тока последовательного возбуждения	0,5	0,9
Асинхронные общего назначения с к.з. ротором	0,5	0,7
Асинхронные краново-металлургические с к.з. ротором*)	0,4-0,5	-
Асинхронные краново-металлургические*) I-VI габаритов VII габарита
	0,45-0,6 0,9-1,0	- -
Синхронные	1,0	2,0

Если температура окружающей среды отличается от стандартной на , то неизменное значение допустимого нагрева изоляции будет получено при новом значении допустимого перегрева, который соответствует работе двигателя с мощностью и потерями, отличающимися от номинальных, а именно:

^*) Меньшие значения коэффициента относятся к двигателям меньшей мощности.

. (1.30)

В данном случае ток двигателя отличается от номинального (), а переменные потери. Соотношение (1.30) для продолжительного режима работы может быть записано так:

, (1.31)

где κ – коэффициент загрузки двигателя по току при отклонении температуры окружающей среды от стандартной.

Разделив (1.31) на (1.29), получим

, (1.32)

откуда

. (1.33)

Мощность двигателя с поправкой на изменение температуры окружающей среды определяется по выражению:

. (1.34)

При вычислении коэффициента κ по (1.33) необходимо брать знак «+» под радикалом в том случае, если температура окружающей среды на меньше стандартной. Тогда. В противном случае (повышение температуры окружающей среды). Прикоэффициент.

Важность введения указанной выше поправки проиллюстрируем следующим примером.

Если а=2 (быстроходная синхронная машина), τ_ДОП=65º (изоляция класса А) и Δτ=16ºС (перегрев в машинном зале прокатного цеха), то . В этом случае лишь половина номинальной мощности двигателя расходуется на преодоление полезной нагрузки, а половина – на потери холостого хода.

Поправка на изменение температуры окружающей среды должна быть учтена при расчетах мощности двигателей, работающих не только в режиме S1, но и для других режимов работы.