Выбор электродвигателя по условиям нагрева
3.1.1. По заданной нагрузочной диаграмме (рис.3.1) определить режим работы электродвигателя.
3.1.2. Рассчитать эквивалентный момент сопротивления на валу механизма за время работы в течение одного цикла по формуле:
, (3.1)
где Мmi—момент сопротивления на валу механизма в i-м интервале времени ti; (i 0);
т — число ступеней нагрузки в одном цикле.
Формула (3.1) применяется для ступенчатой нагрузочной диаграммы с постоянными значениями Мmi на ступенях. В случае, если нагрузочная диаграмма содержит наклонные трапецеидальные участки, их надо предварительно заменить эквивалентными ступенями.
Значение момента такой эквивалентной ступени на i-м трапецеидальном участке с начальным значением момента Мнач и конечным Мкон может быть рассчитано по формуле:
. (3.2)
Это значение и подставляется затем на соответствующем i-м участке в формулу (3.1) для расчета Ммэ.
3.1.3. Определить эквивалентный момент Мэ на валу двигателя.
3.1.4. Найти наибольшую требуемую угловую скорость wmax и частоту вращения электродвигателя nmax.
3.1.5. Рассчитать эквивалентную мощность Рэ на валу двигателя при наибольшей угловой скорости.
3.1.6. Определить расчетную мощность на валу электродвигателя Ррасч с учетом режима его работы и допустимого по условиям нагрева вращающего момента. Методы определения Ррасч для электроприводов постоянного и переменного тока различны.
Электропривод постоянного тока. Для привода постоянного тока предлагается выбрать электродвигатель серии ПБСТ закрытого необдуваемого исполнения. Электродвигатели этой серии рассчитаны для работы в продолжительном режиме. Условия охлаждения двигателей ПБСТ при снижении скорости не ухудшаются, поэтому допустимый по условию нагрева момент при регулировании скорости можно приближенно считать постоянным и равным номинальному моменту электродвигателя.
В зависимости от режима работы расчетная мощность двигателя определяется по одной из следующих формул:
- при продолжительном режиме работы
Ррасч = Рэ; (3.3)
- при кратковременном режиме работы
Ррасч = ; (3.4)
- при поворотно – кратковременном режиме
Ррасч = , (3.5)
где dм и kм — коэффициенты механической перегрузки, допустимой по условию нагрева двигателя.
Для расчета dм или kм или ннаходят постоянную времени нагрева электродвигателя Тн по формуле (1.20). Для кратковременного или повторно-кратковременного режима необходимо выбрать предварительно электродвигатель (приложение I). По значению Тн надо рассчитать dм или kм, а затем - Ррасч.
Электропривод переменного тока. Для привода переменного тока предлагается выбрать трехфазный асинхронный, короткозамкнутый обдуваемый электродвигатель с повышенным скольжением. Электродвигатели этой серии рассчитаны для работы в повторно - кратковременном или продолжительном режиме. При снижении скорости условия охлаждения ухудшаются, а тепловые потери при постоянном моменте сопротивления возрастают пропорционально скольжению. Поэтому расчетная мощность электродвигателя зависит не только от нагрузки на его валу Рэ и продолжительности включения ПВ, %, но и от его диапазона регулирования D и относительной продолжительности работы на пониженной скорости.
(3.6)
Из-за повышения тепловых потерь приходится завышать мощность электродвигателя по сравнению с Рэ. Коэффициент завышения мощности можно определить по известным значениям D и пользуясь графиком функции , приведенном на рис. П1 в приложении 1. График заимствован из каталога на тиристорные станции управления серии ТСУР [15], предназначенные для управления скоростью асинхронных короткозамкнутых двигателей изменением напряжения статора.
Расчетная мощность определяется при продолжительном режиме по формуле
, (3.7)
а при поворотно – кратковременном режиме по формуле -
, (3.8)
где ПВрасч — расчетное значение продолжительности включения по нагрузочной диаграмме, %; ПВст — стандартное значение продолжительности включения, ближайшее к ПВрасч, %.
3.1.7. Выбрать двигатель по частоте вращения и по мощности по условиям
; (3.9)