Расчет мощности двигателя

Правильный выбор мощности ЭД привода обеспечивает при прочих равных условиях минимальную стоимость оборудо­вания, меньшие потери энергии, большие значения cosφи КПД, наибольшую производительность и наивысшее качество продукции. Такой выбор должен непременно соответствовать нормальным тепловым нагрузкам ЭД, а его номинальный режим – номинальному режиму работы технологической машины или нагрузочной диаграмме ЭП.

Выбор мощности ЭД режима S1 для электропривода с длительной постоянной нагрузкой. Условием правильного выбора мощности в этом случае является тождественное неравенство

Р_н ≥ Р,

где Р_н– каталожное (паспортное) значение установленной мощности номинального режима ЭД; Р – расчетное значение требуемой мощности на валу ЭД.

Расчет значения Р осуществляется по аналитическим зависимостям либо по результатам опытных замеров.

Пример. Для безредукторного индивидуального ЭП (η_p = 1) центробежного насоса выбрать мощность и тип асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, если производительность насоса Q = 0,05 м³/с, частота вращения п = 1460 мин^–1, КПД η = 0,55,напор воды Н = = 18,5 м, а ее удельный вес γ = 1000 кг/м³.Режим работы насоса – продолжительный.

Требуемая мощность вращательного движения Р, кВт:

Р = (QHγ)/(102ηη_p) = (0,05 ∙ 18,5 ∙ 1000)/(102 ∙ 0,55 ∙ 1,0) = 16,49 кВт

По каталогу для Р_н> Р = 18,5кВти п_н= 1460мин^–1 подходит асинхронный двигатель типа RA180M4 с КПД η_н= 90,5%.

Выбор мощности ЭДУ режима S1 для ЭП с длительной переменной нагрузкой.Для того чтобы правильно выбрать ЭД режима S1 для длительной переменной механической нагрузки по условиям тепловых перегрузок, необходимо реальный график механических нагрузок заменить расчетным (рис.33.3), эквивалентным действительным электрическим потерям энергии в электрическом двигателе.

Рис.33.3. Нагрузочная диаграмма электропривода длительной работы
с переменной нагрузкой

Если имеется такой расчетный график нагрузок М(t)и известно приведенное эквивалентное сопротивление R_э, при котором потери энергии ΔW в ЭДУ определяются выражением

ΔW=(I₁²t₁ + I₂²t₂ + I₃²t₃ +…+ I₈²t₈)R_э,

то его эквивалентом может явиться такой график, при котором потери энергии в том же ЭД будут равны реальным:

ΔW_э = R_э I_э t_ц,

где t_ц – время цикла t_ц ≈ t_р+αt₀; t_р – время работы; t_р = t₁ + … + t₈; t₀ – время останова ЭДУ; α – коэффициент ухудшения теплоотдачи ЭДУ при ω = 0.

Тогда можно написать, что

R_э I_э² t_ц = R_э(I₁²t₁ + I₂²t₂ + I₃²t₃ +…+ I₈²t₈)

и, следовательно, эквивалентный ток ЭД:

I_э = .

Величина эквивалентного тока определяет и эквивалентные величины вращающего момента и мощности на валу ЭД, если известны зависимости

М = С_МI; Р = Мω:

Здесь условием правильно выбранного ЭД будет универсальное неравенство

P_э ≤ Р_н.

Особенности выбора мощности ЭД режима S3 с заданной ПВ_СТ для работы в электроприводе с иной продолжительностью включения.Выбор мощности ЭД повторно-кратковременного номинального режима с заданной стандартной продолжительностью включения ПВ_СТдля работы ЭП в режиме S3, но с иной действительной ПВ_дотличается тем, что величина Р_э,рассчитанная для ПБ_днагрузочной диаграммы привода, пересчитывается на заданную стандартную продолжительность включения ЭДУ по формуле

Такой пересчет объясняется необходимостью учета тепловых режимов ЭД при работе электропривода на конкретную действительную нагрузку с

Правильно выбранный ЭД должно соответствовать неравенству

Р_н >Р_э.СТ.

Обычно выбранные ЭД проверяются на тепловую перегрузку по неравенствам мощностей, а на механическую – по неравенствам моментов.

Пример.Выбрать мощность ЭДУ номинального режима S3с ПВ_СТ = 15% и основным параметрам ω = 100с^–1 для электропривода с нагрузочной диаграммой P(t)(рис.33. 4) t₁ = t₂ = t₃ = t4 = t₀ и P_max = 100кВт.

Действительная продолжительность включения привода по диаграмме

ПВ_д = (t_р/t_ц)100% = (4t₀ ∙ 100)/(5t₀) = 80%.

Требуемый максимальный вращающий момент ЭД в приводе, Н∙м:

M_maх= P_max/ω= 100000/100 = 1000

Эквивалентная мощность (кВт) ЭД по нагрузочной диаграмме и при α = 0,25

Рис.33.4. Расчетная нагрузочная диаграмма

с максимальной нагрузкой 100 кВт

Требуемая мощность (кВт) ЭД для того, чтобы он не перегревался в условиях работы при ПВ_дс учетом Р_э.СТ = Р

.

Проверка выбранного двигателя (Р_н = 145кВт; β_mах = 1,2, п_н = 960 мин^–1): на тепловую нагрузку – Р < Р_н; на механическую перегрузку по номинальному вращающему моменту, Н∙м:

М_н = 30Р_н/πn_н = 30 ∙ 145 000/π960 ≈ 1442,

M_max = β_max М_н = 1,2 ∙ 1442=1730 > = 1000.

Расчет мощности и выбор асинхронного ЭД режима S1,питающего кабеляи плавкой вставки предохранителей по каталогу на электродвигатели для индивидуального привода с режимом S3механизма 1-го класса. Целью работы является выбор электродвигательного устройства, кабеля и плавкой вставки предохранителей для электропривода с заданной нагрузочной диаграммой.

Следует выполнить расчет эквивалентной нагрузки на двигатель по заданной нагрузочной диаграмме, выбрать тип ЭД, предназначенного для режима S1 (ПВ = 100%), по каталогу и его проверить его на тепловую и механическую перегрузки. По данным выбранного двигателя затем необходимо рассчитать сечение кабеля и выбрать плавкую вставку предохранителей.

Исходными данными являются график относительной нагрузки (рис.33.5) m(t)),где m = [(М/М_mах)100](%); М_mах – величина максимальной нагрузки, Н∙м; t_ц и t₀ – время цикла работы и паузы ЭП, с; п – частота его вращения, мин^–1.

Рис.33.5. Расчетная нагрузочная диаграмма с максимальной нагрузкой 100кВт