Определение расчетной мощности двигателя.

Ориентировочно расчетный момент двигателя

где — эквивалентный момент нагрузки; —коэффициент запаса, учитывающий динамические режимы электродвигателя, когда он работает с повышенными токами и моментам.

Если момент нагрузки М_с изменяется во времени и нагрузочная диаграмма имеет несколько участков, как это показано на рис. 9.1а,

то М_сэ определяется как среднеквадратичная величина

где соответственно момент и длительность i-го участка нагрузочной диаграммы.

Для рассматриваемого графика движения расчет­ная скорость двигателя . Если скорость исполнительного органа регулируется, то расчетная скорость определяется более сложным путем и за­висит от ее способа регулирования/

Определим расчетную мощность двигателя

Выбор двигателя

Выбор двигателя. По каталогу выбираем двигатель ближайшей большей мощности и скорости. Выбирае­мый двигатель при этом должен по роду и величине напряжения соответствовать сетям переменного или постоянного тока данного предприятия; по конструк­тивному исполнению — условиям его компоновки с ис­полнительным органом и способам крепления на рабочей машине, а по способу вентиляции и защиты от действия окружающей среды — условиям его работы.

Выбранный двигатель- проверяется до перегрузоч­ной способности. Для этого рассчитывается зависи­мость момента двигателя от времени M(t) называ­емая нагрузочной диаграммой двигателя. Она строится с помощью уравнения механического движения, записанного в виде

Динамический момент определяется сум­марным приведенным моментом инерции J и задан­ными ускорением на участке разгона и замедлением на участке торможения диаграммы (рис. 9.1,6). Если принять график на участках разбега и торможения линейным, то динамический момент на этих участках

Зная график динамического момента (рис. 9.1, в) при постоянных ускорений и замедлений и зависи­мость M(t), построенную на основании (9.8), со­поставим максимально допустимый момент двига­теля с максимальным моментом (рис. 9.1, г). Для рассматриваемого случая должно выполняться соотношение

Если соотношение (9.10) выполняется, то двига­тель обеспечит заданное ускорение на участке разгона (см. рис. 9.1), если нет—график движения на этом участке будет отличаться от заданного и необходимо выбирать другой двигатель.

Для двигателя постоянного тока обычного ис­полнения и синхронного двигателя =(1_|5.,.2,5) , для АД с фазным ротором этот момент может быть принят примерно равным кри­тическому.

Проверка двигателей по нагреву прямым методом

Электрический двигатель при своей работе может нагреваться лишь до определенной, допустимой тем­пературы, определяемой в первую очередь нагревостойкостью применяемых изоляционных материалов. Соблюдение установленных заводом-изготовителем ограничений по допустимой температуре нагрева, что заложено в номинальные (паспортные) данные двигателя, обеспечивает нормативный срок его служ­бы в пределах 15—20 лет. Превышение допустимой температуры ведет к преждевременному разрушению изоляции обмоток и сокращению срока службы электрических двигателей. Так, для изоляций класса А превышение допустимой температуры нагрева на 8—I0 С сокращает срок ее службы вдвое.

Сущность проверки двигателя по нагреву состоит в сопоставлении допустимой для него температуры с той, которую он имеет при работе. Очевидно, что если рабочая температура двигателя не превыша­ет допустимую, то двигатель работает в допустимом тепловом режиме и наоборот. Обычно оценивается не абсолютная температура, а так называемый перегрев который представляет собой разность температур двигателя t° и окружающей среды :

При выполнении тепловых расчетов принимается стандартная температура окружающей среды, равная 40° С, которой соответствует номинальная мощность двигателя, указанная на его щитке. При более низкой температуре окружающей среды двигатель может быть нагружен несколько выше номинальной мощ­ности, а при более высокой температуре его нагрузка должна быть снижена или следует предпринять меры по дополнительному охлаждению двигателя или его замене на более мощный двигатель.

При использовании понятия перегрева двигатель будет работать в допустимом тепловом режиме при выполнении условия

где —допустимый (нормативный) перегрев двига­теля, определяемый классом его изоляции максимальный перегрев при работе двигателя. Про­верка условия (9.13) может быть выполнена прямым методом, предусматривающим построение кривой перегрева за цикл работы двигателя. Из этой кривой определяется который составляется с . Для использования прямого метода необ­ходимо иметь математическое описание теплового режима двигателя.

Постоянная времени нагрева двигателя. Для приня­тых допущений изменение перегрева двигателя во времени составляет

где — установившееся превышение темпе­ратуры двигателя, —постоянная времени нагрева двигателя, с; —потери мощности в двига­теле, Вт; А—теплоотдача двигателя—количество тепла, отдаваемого двигателем в окружающую среду за 1 с при разности температур двигателя и окру­жающей среды 1° С Дж/(сек*С); С—теплоемкость двигателя—количество тепла, необходимое для по­вышения температуры двигателя на 1° С Дж/°С.

Отметим, что физический смысл постоянной вре­мени нагрева состоит в том, что она равна времени нагрева двигателя до установившегося пе­регрева , если бы отсутствовала отдача тепла окружающей среде.