Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Для одного и того же двигателя соотношения между его продолжительной перегрузочной и кратковременной перегрузочной мощностями зависят от характеристик и конструкции двигателя. 17,4, ВЫБОР МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ Правильный выбор мощности двигателя для привода должен удовлетворять требованиям экономичности, производительности и надежности рабочей мапмны. Установка двигателя большей мощности, чем это необходимо по условиям привода, вызывает излишние потери энергии при работе машины, обусловливает дополнительные капитальные вложения и увеличение габаритов двигателя. Установка двигателя недостаточной мощности снижает производительность рабочей машины и делает ее ра. боту ненадежной, а сам двигатель в подобных условиях легко может быть поврежден.
Двигатель должен быль выбран так, чтобы его мощность использовалась возможно полнее Во время работы двигатель должен нагреваться примерно до предельно допустимой темперзтуры, но не выше ее. Кроме того, двигатель должен нормально работать при возможных временных перегрузках и развивать пусковой момент, требуемый для данной ра. бочей машины, В соответствии с этим мо1пность двигателя выбирается в большинстве случаев на основании условий нагрева (выбор мощности по нагреву), а затем производится проверкз соответствия перегрузочной способности двигателя условиям пуска машины н временным перегрузкам. Иногда (при большой кратковременной перегрузке) приходится выбирать двпщтсль по требуемой максимальной мощности, В подобных условиях длительная лхпшщсть двигателя часто полностью не используется. А, Выбор мощности дзига~ела лля привода с продолжительным режимом работы.
При постоянной илн мало изменяющейся нагрузке на валу мощность двигателя должна быть равна могпности нагрузки. Проверки на нагрев и перегрузку во время работы не нужны. ОД17зко необходимо проверить, дос1аточсн ли пусковой момент двигзтеля для пусковых условий данной машины. Мощность продолжительной нагрузки ряда хорошо изученных механизмов определяется на основании проверенных практикой теоретиче. ских расчетов.
Например, мощность двш атсля (в кВТ) для вентилятора Р = )'ЬР/10007) Ц где à — количество нагнетаемого пли всасываемого воздуха, м 7с, др — перепад, Пз; ц,н — КПД вентилятора [у крьщьчатых венти. 517 ляторов 0,2 — 0,35, у центробежных — до 0,8); и — КПД передачи аер от двигателя к ве ~ нлятору; произведение атхр представляет собой полезну1о мощность вентилятора, а 1000 — коэффициент для перевода мощности в киловатты. Во многих случаях мощность двигателя приводов с продолжительным режимом рабопа рассчитывается по эмпирическим формулам, проверенным длительной практикой, Для малоизученных приводов продолжительной нагрузки мощность двигателя часто определяется на основании удельного расхода энергии при выпуске продукции или экспериментально путем испьпания привода Б.
Выбор мощности двигателя при кратковременном и повторно- кратковременном режимах работы. При кратковременном, повторно- кратковременном и продолжительном с переменной нагрузкой режимах важно знать закон изменения во времени превышения температуры д двигателя над температурой окружающей среды. Электрическая машина с точки зрения нагрева представляет собой весьма сложное тело. Тем не менее при расчетах, не требующих большой точности, можно с штать электрическую машину однородным телом Это дает возможность применить к ней упрощенное уравнение нагрева ц,дг = Сад а Ндпг, (17,10) где С вЂ” теплоемкость мацыны; Н вЂ” ее теплоотдача; !2а — теплота, выделяющаяся в машине в единицу времени. Так как при г -~ изменения температуры нет, т. е.
Цас11 =Нд с!1 мах н д „= Оа)Н, то вместо (17.10) можно записать С д Ж = — Ыд + дс11. гаах решая это уравнение методом разделения переменных, получаем Ае Нг=д — д юах где г = С)Н вЂ” постоянная времени нагрева машины, определяемая экспериментально. При г = 0 начальное превышение температуры д = да, так что настоянная А = д — да, и закон нарастания превышения температуры ма~иах шины; д )е — Нг (17.1! ) Таким образом, в данном случае, как и при да = О, превышение температуры возрастает по экспоненциальному закону, стремясь к значению д „. Начальное превьццение температуры изменяет лишь скорость изменения температуры, но не характер процесса (рис.
17.5), 518 Рис. !7 5 Рис. 17.6 При различных значениях продолжительной нагрузки одной и той же машины зависимости д(Г) различаются лишь ординатами (рис. 17,6), Наибольшее допустимое для данной машины превышение температуры равно д . Прямая д = д, параллельная оси абсцисс, ном' мом' пересекает в различных точках кривые д(г), соответствующие различным значениям мощности нагрузки Р электродвигателя. Абсцисса к точки пересечения определяет тот промежуток времени Г , в течение К' которого мощность двигателя может быть временно равна мощности Р, представляющей собой перегрузку по отношению к его номи. к' нальной мощности в продолжительном режиме.
График нагрева, асимптотически приближающийся к д, соответствует номинальной мощном' ности двигателя Ри . При нагрузках, меньших Р, мощность двигателя полностью не используется, Однако еа!и двигатель загружается на относителыю короткое время, то по существу он тоже используется неполностью. Целесообразно его кратковременно перегрузить, н чем мальца продолжительность работы, тем больше должна быть эта перегрузка. Предел повышения нагрузки двигателя по мере уменьшения продолжительности включения определяется мгновенной перегрузочной мощностью двигателя, зависящей от его электрических свойств (максимального момента у асинхронного дни~а~ела, условий коммутации у машин постоянного тока и т.
п.) . При повторно-кратковременном режиме двигатель попеременно то нагревается, то охлаждается. Изменешсе его температуры в течение времени каждого цикла зависит при этом от предыдущего теплового состояния. Зависимость нагрева и охлаждения машины от времени в подобных условиях показана на рис. 17,7, Конечное превышение температуры каждой данной части цикла равно начальному превышению температуры для последующей части цикла. Если во время той или иной части цикла наступает значительное изменение условий охлаждения (остановка двигателя или заметное изменение частоты вращения), то изменяется постоянная времени т = С/О нагрева двигателя.
что должно быль учтено при построении графиков. 5!9 Рнс. 17.7 Определение мощности двигателя по условиям нагрева посредством построения графиков нагрева (или соответствующим аналитическим методом) требует значительной затраты времени и не дает точ. ных результатов, Здесь эти построения приведены лишь для того, чтобы наглядно показать картину изменения нагрева двигателя при переменной нагрузке, В большинстве случаев для выбора мощности двигателя применяются более простые методы, в частности метод эквивалентного гока. В основу этого метода положено допущение, что при переменной нагрузке двигателя его средние потери должны быть равны потерям при продолжительной (номинальной) нагрузке.
Как известно, мощность потерь двигателя складывается из постоянных Р и переменных пост Р мощностей, Мощность постоянных потерь равна сумме мошно. пер сти потерь на трение, в магнитопроводе (у асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением), на возбуждение у синхронных двигателей и двигателей с параллельным возбуждением.
Мощность переменных потерь можно считать пропорциональной квадрату рабочего тока 1 двигателя и сопротивлению соответствующей обмотки г, причем приближенно можно считать последнее постоянным. Если ток изменяется в течение отдельных промежутков времени, то за все рабочее время Хг = Т суммарные потери энергии в двигателе будут пост з) ' 5 т г1 )Гэ - 0 + ь г1а') га + ., ь 1Р„, + г1')г При эквивалентной неизменной нагрузке током 1 за то же время Т эк потери энергии в двигателе должны быть равны Нагревание двигателя, обусловленное потерями, в обоих случаях должно быть одинаковым.
На этом основании определяем эквивалентный гокс (17.12) эк 520 Зная эквивале>юный ток, поминальное напряжение и номинальный коэффициент мощности, можно опрецелить номинальную мощность двигателя Р ~и ком ком эк «ом Метод эквивалентного тока можно применять лишь при постоянстве мощности потерь в магнитопроводе и на трение, а также сопротивлений обмоток в течение всего рабочего времени. Такому условию, например, не удовлетворяет двигатель с последовательным возбуждением, у кото.
рого при изменениях нагрузки сильно изменяэотся поток и частота вра. щения (следовательно, мощность потерь в стали магнитопровода и на трение). В ряде случаев условия нагрузки определяют непосредственно момент, требуемый от двигателя, а не ток, В этих случаях можно пользоваться методом эквивалентного момента: у всех электродвигателей вращающий момент пропорционален произведению тока и потока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
