Расчет мощности двигателей для длительного режима работы

В длительном режиме работы различают два вида нагрузки: постоянную нагрузку и переменную.

При постоянной нагрузке (см. рис. 1) определяется мощность Р_С или момент М_С механизма, приведенные к валу двигателя, и по каталогу выбирается двигатель, имеющий ближайшую не меньшую номинальную мощность Р_Н: Р_Н ≥ Рс. Для тяжелых условий пуска осуществляется проверка величины пускового момента двигателя так, чтобы он превышал момент сопротивления механизма. Пусковой момент:

          М_П = М_Нλ,

          М_Н = Р_Нω_Н,

где λ - кратность пускового момента двигателя, выбираемого по каталогу.

При длительной переменной нагрузке (см. рис. 2) определение номинальной мощности двигателя производят по методу средних потерь, либо методу эквивалентных величин (мощности, момента или тока).

Расчет мощности двигателя по методу средних потерь.

Метод основан на предположении, что при равенстве номинальных потерь двигателя ΔР_Н и средних потерь, определяемых по диаграмме нагрузки, температура двигателя не будет превышать допустимую

          т_Н = ΔРн / А = ΔР_ср / А, °С.

1.    Определяется средняя мощность нагрузки

          Р_СР = (Р₁t₁ + Р₂t₂ + ... + Р_nt_n)/(t₁ +t₂+ ... +t_n), кВт.

2.    Предварительно подбирается двигатель с номинальной мощностью Р_Н. При этом:

          Р_Н = (1,2 ÷ I,З)Р_СР, кВт.

3.    Определяются номинальные потери подобранного двигателя

          ΔР_Н = Р_Н(1 - ŋ_Н) / ŋ_Н, кВт.

_4.        Определяются по диаграмме потери ΔР₁, ΔР₂, ... ΔР_n

          ΔP_n = P_n(1 - ŋ_n) / ŋ_n, кВт,

где ŋ_n - КПД, соответствующий мощности Р_n и зависящий от загрузки двигателя, т. е. k = Р_n,/Р_Н

          ŋ_n,= 1 / {1 +(1/ ŋ_Н - 1)[(α / k + k) / (α + 1)]},

где α - отношение постоянных потерь в двигателе к номинальным.

5.    Определяются по диаграмме средние потери

          ΔР_СР = (ΔР₁t₁ +ΔР₂t₂+ ...+ΔР_nt_n) / (t₁ + t₂ + ... + t_n), кВт.

6.    Проверяется условие равенства средних и номинальных потерь. При их расхождении более чем на 10% подбирают другой двигатель и повторяют расчет.

Расчет мощности двигателя по методу эквивалентных величин.

Метод основан на понятии среднеквадратичного или эквивалентного тока (мощности, момента). Переменные потери в двигателе пропорциональны квадрату тока нагрузки. Эквивалентным, неизменным по величине током называют ток, создающий в двигателе такие же потери, как и изменяющийся во времени фактический ток нагрузки.

1.    Определяют величину эквивалентного тока

2.    По каталогу выбирают двигатель, номинальный ток которого равен или несколько больше I_Э.

3.    Двигатель проверяют по перегрузочной способности: отношение наибольшего момента сопротивления к номинальному не должно превышать допустимого значения, приводимого в каталогах.

Если мощность и вращающий момент двигателя пропорциональны величине тока, то для расчета можно воспользоваться выражениями для эквивалентной мощности

          или эквивалентного момента