Проверка выбранного двигателя

Проверка выбранного двигателя на втором этапе производится по универсальной методике из условия соответствия теплового режима двигателя конкретным режимам работы механизма. Формула для определения (уточнения) номинальной мощности двигателя имеет вид:

. (2.14)

Здесь: η₀ и η_э – эквивалентный базовый и эквивалентный КПД, зависящие от вида электропривода и определяемые по кривым η_э=ƒ[n_вк J_Σ/(1,2J_д)] (рис. 2.1) соответственно: η₀ при числе включений в час n_вк=0 (табл. 2.5); η_э – для приведенного числа включений в час n΄_вк, которое находится по формуле

n΄_вк= n_вк J_Σ/(1,2J_д), (2.15)

где n_вк – число включений механизма в час (см. табл. 2.3);

J_Σ – суммарный момент инерции двигателя и механизма, кг·м²;

J_д – момент инерции двигателя, кг·м² (J=GD²/4);

k_н – коэффициент, учитывающий изменение потерь холостого хода от - 5 до +10 %, для электродвигателей переменного тока значение k_н принимается равным 1, для двигателей постоянного тока k_н≈1,05. При колебаниях напряжения сети переменного тока в пределах ±15% номинального напряжения (строительные краны и др.) k_н принимается равным 1,15.

k_э – коэффициент, учитывающий степень загрузки электродвигателя (табл.2.6); ПВ_д, ПВ_м – относительные продолжительности включения, соответственно, двигателя, выбираемого по каталогу, и механизма (см. табл.2.3);

k_0­ – коэффициент, характеризующий изменение потерь холостого хода в зависимости от ПВ_д; находится по кривым рис.2.2;

k_р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках для систем с параметрическим управлением:

k_р=1-1,2 (ε_р – 0,05) – см. табл. 2.6;

k_Д – коэффициент, учитывающий влияние динамических потерь энергии на нагрев двигателя (см. табл. 2.5).

Проверка выбранного двигателя по условиям пуска производится в соответствии с условием:

M_max>k_зм(M_{c max}+M_дин), (2.16)

где M_max – максимальный момент выбранного двигателя, Н·м;

k_зм=1,25 – коэффициент запаса по моменту;

M_{c max} – максимальный момент статической нагрузки, Н·м;

M_дин – динамический момент, определяемый из условий обеспечения заданного ускорения, Н·м

Если предварительно выбранный двигатель не удовлетворяет условию (2.13), принимается двигатель большей мощности и расчет повторяется.

Рис. 2.1. Зависимости η_э=ƒ[n_вк J_Σ/(1,2J_д)] для различных электроприводов:

1 – с двухскоростными короткозамкнутыми двигателями при 2р=4/24;

2 – с параметрическим регулированием двигателей с фазным ротором при торможении противовключением;

3 – с трехскоростными коротко-замкнутыми двигателями при 2р=4/8/24;

4 – с параметрическим регулированием двигателей с фазным ротором с динамическим торможением и двигателей постоянного тока, а также с односкоростными короткозамкнутыми двигателями при 2р=6;

5 – с трехскоростными короткозамкнутыми двигателями при 2р=6/12/24;

6 – с регулированием двухскоростных короткозамкнутых двигателей при наличии зоны частотного регулирования для 2р=4/6;

7 – с тиристорными электроприводами постоянного тока;

8 – с частотным регулированием односкоростными короткозамкнутыми двигателями

Рис.2.2. Зависимости k₀=ƒ(ПВ­_Д) для различных крановых двигателей:

1 – невентилируемых:

2 – для двигателей постоянного тока;

3 – вентилируемых малооборотных;

4 – вентилируемых высокооборотных (серии MTF и MTH);

5 – вентилируемых высокооборотных (серии МАП)

Таблица 2.5

Коэффициенты для выбора двигателя

Вид электропривода	η0	kд	kт
Подъем при [JΣ/(1,2Jд)]≤2, передвижен и поворот при [JΣ/(1,2Jд)]≤5 для режимов	Передвижение и поворот при [JΣ/(1,2Jд)]>5 для режимов
Л	С	Т	ВТ	Л	С	Т	ВТ
АД с числом пар полюсов 2p: односкоростной при 2р=6;	0,83	4,0	1,35	1,00	0,65	0,30	0,20	—	—	—
двухскоростной при 2р=4/24;	0,83	4,0	0,80	0,70	—	—	—	—	—	—
трехскоростной при 2р=4/8/24.	0,83	4,0	1,30	0,95	0,55	0,20	—	—	—	—
односкоростной в системе частотного регулирования;	0,94	1,25	1,45	1,30	1,15	1,05	1,15	1,10	0,85	0,70
с фазным ротором при торможении противовключен.;	0,76	1,25	1,45	1,20	0,95	0,75	0,75	0,65	0,35	0,20
с фазным ротором при динамическом торможении.	0,81	1,25	1,50	1,30	1,10	0,90	0,90	0,85	0,50	0,30
ДПТ с параметрич. регулированием	0,81	1,25	2,00	1,25	1,10	0,80	1,25	0,85	0,50	0,30
Система упр.выпрямитель – ДПТ или Г-Д.	0,94	1,25	2,00	1,30	1,10	0,85	1,40	1,00	0,75	0,50

Таблица 2.6

Расчетные коэффициенты для выбора мощности двигателя

Расчетный коэффициент	Режим работы
Л	С	Т	ВТ
ПВ, % kэ εр	0,6 0,05	0,77 0,075	0,79 0,1	1,05 0,125

2.1.4. Выбор мощности электродвигателя методом эквивалентных
величин

Этот выбор целесообразно проводить при известной диаграмме нагрузки двигателя или при строго цикличном графике работы механизма. Выбор мощности сводится к определению предварительной мощности двигателя по упрощенной нагрузочной диаграмме и последующей проверке на нагрев.

Для типового режима работы механизма строится упрощенная нагрузочная диаграмма (рис. 2.3) для режимов: подъема груза (М_пг, Н∙м; t_пг, с); спуска груза (М_сг, Н∙м; t_сг, с); подъема (М_по, Н∙м; t_по, с) и спуска (М_со, Н∙м; t_со, с) с грузозахватывающего приспособления. Определяется среднеквадратический момент:

для механизма подъема

; (2.17)

для механизма передвижения

(2.18)

При отсутствии точных данных о временах разгона и торможения привода и сложности их определения принимают t_ПГ=t_СГ=t_ПО=t_СО, тогда

; (2.19)

Предварительная мощность нагрузки на валу электродвигателя находится по формуле:

Р=k₁M_п.скw10^-3, кВт, (2.20)

где k₁ – коэффициент, учитывающий увеличение мощности в переходных режимах, k₁=1,15….1,25;

w - угловая скорость двигателя, рад/с.

Рис. 2.3. Упрощенная нагрузочная диаграмма механизма подъема

Мощность нагрузки двигателя пересчитывается на стандартную продолжительность включения:

, (2.21)

где Р – мощность двигателя при фактической продолжительности включения ПВ, определяемой из упрощенной нагрузочной диаграммы, кВт.

Номинальная мощность электродвигателя Р_НОМ выбирается по каталогу из условия:

Р_НОМ ≥ Р_Н. (2.22)

Для построения полной нагрузочной диаграммы выбирается
(см. табл. 2.4) или проектируется управляющее устройство электроприводом и рассчитываются механические характеристики электропривода для выбранного варианта. На характеристики наносятся участки, соответствующие типовым пусковым и тормозным режимам. Полная нагрузочная диаграмма электропривода I=f(t) или M=f(t) для заданного цикла работы строится по данным, полученным из механических характеристик. Из нагрузочной диаграммы определяется эквивалентная сила тока (или момент) двигателя

, (2.23)

где I_п и I_т – сила тока при пуске и торможении, А;

t_п и t_т – время пуска и торможения, с;

α=0,5÷0,7 – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения при пуске и торможении для самовентилируемых двигателей;

I₁… I_n и t₁…t_n – текущие значения силы тока и времени.

Эквивалентная сила тока приводится к стандартной продолжительности включения

. (2.24)

Проверяется неравенство номинальной силы тока двигателя I_НОМ эквивалентной I_НОМ≥I_ЭСТ. При невыполнении неравенства принимается двигатель большей мощности и расчет повторяется.