Расчет мощности двигателя при кратковременном режиме работы S2

Нагрузочная диаграмма двигателя, работающего в кратковременном режиме, приведена на рис. 6.9.

Если для работы в этом режиме выбирать двигатель длительного режима, то, как было сказано в п. 6.6, для его полного использования по нагреву необходимо выбирать двигатель с меньшей номинальной мощностью. При этом степень перегрузки двигателя определяется коэффициентом термической перегрузки:

(6.51)

,

где ΔP_н и ΔP_к – номинальные потери двигателя режима S1 и потери при его работе в режиме S2.

Зависимость величины этого коэффициента от относительного времени работы в режиме S2 представлена на рис. 6.12а. Там же представлена кривая коэффициента механической перегрузки p_м­, который определяется соотношением:

(6.52)

,

и ограничивается допустимой перегрузочной способностью двигателя того или иного типа длительного режима S1.

Из анализа кривых рис. 6.12а видно, что уже при относительном времени работы t_p/T_н=0,35 - коэффициент механической перегрузки становится равным 2.5, что для большинства типов двигателей режима S1 является предельным. Таким образом, учитывая небольшую длительность работы в режиме S2, двигатели продолжительного режима, используемые для кратковременного режима работы, в большинстве случаев выбираются по величине перегрузочной способности, и недоиспользуется по нагреву.

Поэтому для механизмов с кратковременным режимом работы желательно применение двигателей специального назначения, отличающихся повышенной перегрузочной способностью.

Если фактическое время работы механизма совпадает с номинальной (15, 30, 60, 90 мин), двигатель выбирается с этой номинальной длительностью работы с соблюдением условия P_к≤P_к.н.

Когда фактическое время работы двигателя не совпадает с номинальным, необходимо пересчитать реальный график нагрузки на ближайший номинальный, исходя из следующих соображений.

Превышение температуры двигателя с номинальным временем работы и номинальной нагрузкой равно:

(6.53)

.

При отличных от номинальных значениях нагрузки и времени работы эта же температура будет равна:

(6.54)

.

В обоих случаях превышение температуры должны быть одинаково и равно допустимому значению. Соответственно, коэффициент термической перегрузки из (6.53) и (6.54) определяется как: .

(6.55)

С другой стороны коэффициент термической перегрузки, определенной через постоянные и переменные потери двигателя в номинальном режиме, будет равен:

(6.56)

,

где - отношение постоянных потерь к переменным в номинальном режиме работы.

Приравняв (6.55) и (6.56) с учетом того, что двигатели в номинальном режиме имеют примерно равные постоянные и переменные потери, получим:

(6.57)

.

В случае если график работы двигателя будет многоступенчатым (рис. 6.12б), его необходимо привести к эквивалентному одноступенчатому, используя выражение (6.49):

(6.58)

.

Если фактическое время работы t_р.ф меньше номинального t_р.н, в соответствии с (6.57) двигатель должен быть перегружен (Р_к.ф>Р_к.н), и тогда его необходимо проверить на допустимую нагрузку.

На основании уравнения (6.57) можно вывести формулу для расчета требуемой мощности двигателя кратковременного режима, работающего время t_к.ф, отличное от номинального t_к.н:

(6.59)

Нагрузочные диаграммы двигателя могут быть построены в виде I=f(t) или М=f(t). В этом случае в выражениях (6.57) и (6.58) значения мощностей должны быть заменены на токи или моменты.