Расчет мощности и выбор электродвигателей для ЭП

Расчет мощности и выбор электродвигателей для ЭП

Выбор электродвигателя предполагает:

а) выбор рода тока и номинального напряжения, исходя из экономических соображений, с учетом того, что самыми простыми, дешевыми и надежными являются асинхронные дви­гатели, а самыми дорогими и сложными — двигатели посто­янного тока.

б) выбор номинальной частоты вращения,

в) выбор конструктивного исполнения двигателя, учиты­вая три фактора: защиту его от воздействия окружающей среды, способ и обеспечение охлаждения и способ монтажа.

Расчет мощности двигателей для длительного режима работы

При постоянной нагрузке (рис. 17.3, а) определяется мощ­ность Рс или момент Mс механизма, приведенные к валу дви­гателя, и по каталогу выбирается двигатель, имеющий бли­жайшую не меньшую номинальную мощность

Для тяжелых условий пуска осуществляется проверка ве­личины пускового момента двигателя так, чтобы он превышал момент сопротивления механизма. Пусковой момент, Н*м,

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

При длительной переменной нагрузке (рис. 17.3, б) 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 ΔРН и средних потерь ΔРср, опреде­ляемых по диаграмме нагрузки, температура двигателя не будет превышать допустимую, °С:

1. Определяется средняя мощность нагрузки, кВт,

2. Предварительно подбирается двигатель с номинальной мощностью Рн. При этом

3. Определяются номинальные потери подобранного дви­гателя, кВт,

4. Определяются по диаграмме потери ΔP1, ΔР2,. ΔРп, кВт,

где ηп — КПД, соответствующий мощности Рп и зависящий

от загрузки двигателя. При

5. Определяются по диаграмме средние потери, кВт,

где а — отношение постоянных потерь в двигателе, указанных в каталоге, к номинальным

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, А,

2. По каталогу выбирают двигатель, номинальный ток ко­торого равен или несколько больше 1$.

3. Двигатель проверяют по перегрузочной способности: отношение наибольшего момента сопротивления к номиналь­ному не должно превышать допустимого значения, приводи­мого в каталогах (см. также, например, гл. 6 и 7).

или эквивалентного момента, Н*м:

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

Расчет мощности двигателей

для повторно-кратковременного

и кратковременного режимов работы

Повторно—кратковременный режим работы (рис. 17.3, б).

По нагрузочной диаграмме определяют среднюю мощ­ность Рср.

Выбирают двигатель, номинальная мощность которого не меньше средней мощности.

Определяют эквивалентную мощность Р$ ( или Мэ).

Эквивалентную мощность (момент, ток) пересчитывают для ближайшего стандартного значения ПВНМ:

По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью Рн при ПВНМ так, чтобы Рн ≥ Р.

Выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способ­ности.

Кратковременный режим работы (рис. 17.3, а).

Стандартные продолжительности рабочего периода для этого режима составляют 15, 30, 60 и 90 мин. Мощность двигателя определяется по методу эквивалентных величин.

В этом режиме могут использоваться и двигатели» рассчитанные на длительный режим работы. Двигатель вы­бирают заниженной мощности. Следовательно, ток двигателя в период работы в этом режиме может существенно превышать номинальный, однако превышение температуры при этом не должно быть больше допустимого, X:

Ток двигателя в кратковременном режиме работы, допус­тимый в течение времени tP, A:

— постоянная времени нагрева двигателя, с.

Коэффициент тепловой перегрузки двигателя

Если постоянные потери К неизвестны, то для номинального режима их ориентировочно принимают равными переменным

потерям в двигателе, Вт:

Если известны потери ΔРкр и ΔРн, то постоянная времени, с, определяется из соотношения

После несложной процедуры регистрации Вы сможете пользоваться всеми сервисами и создать свой веб-сайт.

Эквивалентный режим работы двигателя

Рис. 41. График нагрузки двигателя

Рис. 42. График нагрузки двигателя к примеру

Вместо метода эквивалентного тока для определения мощности двигателя во многих случаях может быть использован метод эквивалентного момента. При этом принимаются моменты нагрузки, приведенные к валу двигателя. Метод эквивалентного момента не пригоден для электродвигателей постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения.

Рис. 43. График нагрузки двигателя к примеру

Определение эквивалентной мощности по приведенной формуле (61) ограничивается двигателями постоянного тока параллельного возбуждения и, с некоторым приближением, асинхронными двигателями, работающими с незначительными изменениями номинальной скорости.

При окончательном выборе мощности двигателя желательно, чтобы его номинальный ток, момент или мощность не превышали более чем на 5—10% соответствующие эквивалентные величины.

Выбор мощности электродвигателя для кратковременного режима работы. При кратковременном режиме работы двигателя перегрев отдельных частей машины при неизменной температуре окружающего воздуха не достигает установившегося значения, а за период остановки машина остывает и достигает температуры окружающей среды. При кратковременном режиме двигатель может быть нагружен больше, чем при длительном режиме, без опасности его перегрева. Использовать для работы при кратковременном режиме двигатели нормальных -серий, предназначенные для длительной работы, нецелесообразно. Для кратковременного режима работы электропромышленность выпускает специальные двигатели. Продолжительность их работы при указанных номинальных мощностях составляет 15, 30, 60 и 90 мин. Двигатели постоянного тока, выпускаемые для кратковременного режима работы, обладают большой перегрузочной способностью и имеют усиленные коллекторы и обмотки возбуждения.

Выбранный по каталогу двигатель должен быть проверен на перегрузочную способность и пусковой момент.

Рис. 44. Двухступенчатый график нагрузки двигателя при кратковременном режиме работа

Рис. 45. График работы двигателя при повторно-кратковременном режиме работы

Выбор мощности электродвигателя для повторно-кратковременного режима работы. Режим работы машины называется повторно-кратковременным, если кратковременные рабочие периоды чередуются с кратковременными периодами отключения — паузами.

В реальных графиках нагрузки имеют место случаи нерегулярного чередования рабочих периодов и пауз.

Для улучшения экономических показателей электроприводов при повторно-кратковременном режиме их работы электропромышленность выпускает специальную серию двигателей. Мощности двигателей специальной серии отнесены к определенному стандартному значению ПВ. При определении мощности расчетным путем можно не учитывать пауз, так как продолжительность последних уже учтена при подсчете величины ПВ, которой соответствует выбранный по каталогу двигатель.

Эквивалентный режим работы двигателя

Главное меню

• Главная
• Паровые машины
• Двигатели внутреннего сгорания
• Электродвигатели
• Автоматическое регулирование двигателей
• Восстановление и ремонт двигателей СМД
• Топливо для двигателей
  • Реактивные и дизельные топлива
  • Очистка топлива
  • Топливо для судовых двигателей
  • Испытания и обслуживание фильтров
  • Расчет топливных сепараторов
• Карта сайта

Судовые двигатели

• Судовые двигатели внутреннего сгорания
• Судовые паровые турбины
• Судовые газовые турбины
• Судовые дизельные установки

Выбор мощности исполнительных двигателей по методике эквивалентного КПД . Как было сказано, неопределенность ре­жима работы крановых механизмов в большинстве случаев не позволяет использовать изложенные методы расчета крановых двигателей на нагрев. В связи с этим заводом «Динамо» разрабо­тана методика выбора мощности крановых двигателей, учитыва­ющая как параметры режима работы механизмов, так и энерге­тические свойства конкретных систем регулирования, которая может быть применена для всех крановых механизмов и всех имеющихся в настоящее время типов электроприводов. Параметры режима работы определяют среднестатические нагрузочные диаг­раммы работы электроприводов, которые характеризуются фактической продолжительностью включения ? , продолжительностью включения при регулировании ? _р , эквивалентным моментом ста­тической нагрузки М _{экв. ст} и эквивалентным числом включений двигателя за определенный период времени (1 ч). Под эквива­лентным числом включений понимают число включений двига­теля до полной частоты вращения, эквивалентное по нагреву реальному числу включений под нагрузкой М _экв . _ст .

Эквивалентный момент статической нагрузки

где k _экв — коэффициент эквивалентной статической нагрузки, который пред­ставляет собой отношение эквивалентного момента статической нагрузки к но­минальному.

В соответствии с предлагаемой методикой по заданным пара­метрам режимов работы рассчитывают все составляющие потерь с учетом их влияния на нагрев обмоток двигателя и сравнивают эти потери с допустимыми в нормированном режиме работы машины.

Для проведения расчета при этом необходим минимум исход­ных данных, определяемых условиями работы кранового меха­низма, максимальной статической нагрузкой и параметрами пред­варительно выбранной системы регулирования. Потери в двига­теле определяют через эквивалентный КПД ? _экв в принятой си­стеме регулирования, который характеризуется отношением за­трат энергии на выполнение полезной работы ко всем затратам энергии электропривода за принятый период времени. Значения ? _экв , определенные по выражениям табл. 6.2, приведены на рис. 6.4 для крановых электроприводов всех применяемых типов в функции эквивалентного числа включений электродвигателя в 1 ч. Графики рассчитаны для суммарных маховых моментов электропривода, равных 1,2 СD _дв 2 . Для других отношений вра­щающихся масс

где ? _экв — эквивалентный КПД при z=0; ? _{экв. z} — эквивалентный КПД для заданного z _экв .

Расчетная формула для определения мощности кранового двигателя по нагреву помимо ? _экв должна учитывать:

1) изменение соотношений между потерями в обмотках двига­теля и условий вентиляции при ? = ? _ном ;

2) изменение постоянных потерь от питающего напряжения для двигателей постоянного тока;

3) степень влияния динамических потерь на нагрев двигателя, так как в зависимости от системы регулирования часть потерь, определяющих ? _экв , выделяется не в самой машине, а в других элементах привода;

4) увеличение потерь на регулировочных характеристиках систем с параметрическим управлением.

Соотношения между потерями в обмотках двигателя в общем случае нельзя выразить аналитически вследствие их зависимости не только от режимов работы, но и от конструктивных особенностей двигателей разных исполнений. Поэтому эти потери целесообразно учитывать полученным экспериментально коэффициентом k , опре­деляющим изменение допустимой мощности потерь в функции фактической продолжительности включения ? . Зависимости k = f (? ) для крановых двигателей различных исполнений при­ведены на рис. 6.5.

Зависимость постоянных потерь от питающего напряжения может быть учтена коэффициентом

где U _ном — номинальное напряжение; U _ф — фактическое напряжение на клем­мах двигателя при продолжительности включения ? .

Влияние динамических потерь на нагрев двигателя может быть учтено коэффициентом k _д , определяемым по отношению пусковой мощности к номинальной; для систем параметрического регулиро­вания короткозамкнутых двигателей k _д = 4, для электроприводов остальных типов k _д = 1,25.

Практически увеличение потерь на регулировочных характе­ристиках для систем с параметрическим управлением может быть учтено коэффициентом

где ? _р — продолжительность включения при регулировании; ? _р.б — базовая продолжительность включения, ? _р.б = 0,05.

Изложенное отражено в общей расчетной формуле номиналь­ной мощности кранового двигателя при продолжительности вклю­чения ? _ном :

где Р _ст.н — расчетная статическая мощность; k _з — коэффициент, учитывающий закладываемый запас мощности при проектировании электропривода и определяе­мый требованиями к его надежности.

В табл. 6.3 приведены значения входящих в выражение (6.25) параметров ? , k _экв , ? _p , k _з и соответствующие по нагреву числа включений z _экв .

Для предварительного выбора мощности двигателя коэффи­циенты, стоящие перед Р _ст . _н , можно объединить одним общим коэффициентом k _т , зависящим от режима работы и выбранной системы электропривода (табл. 6.4). Тогда мощность двигателя для предварительного выбора его определяется из выражения

Таким образом, расчет может быть выполнен в три этапа: на первом этапе выбирают двигатель по формуле (6.26) для принятой системы электропривода и известного режима работы; на втором этапе выбранный двигатель проверяют по выражению (6.25); на третьем этапе проверяют двигатель на обеспечение пускового режима по максимально допустимому вращающему моменту двигателя

где М _{ст mах} — максимально возможный момент статической нагрузки, приве­денный к валу двигателя; М _д — динамический момент, определяемый из условия обеспечения заданного ускорения; k _з . _м — коэффициент запаса по моменту, k _з . _м = 1,1. 1,2.

Если предварительно выбранный двигатель не удовлетворяет одному из условий — (6.25) или (6.27), следует принять двигатель большей мощности и повторно проверить правильность его выбора.

Эквивалентный режим работы двигателя

Рейтинг 2.1/5 (44 голосов)

Расчет мощности двигателей для повторно-кратковременного и кратковременного режимов работы

Для повторно-кратковременного режима работы.

1. По нагрузочной диаграмме определяют среднюю мощность Р_СР.

2. Выбирают двигатель, номинальная мощность которого не меньше средней мощности.

3. Определяют эквивалентную мощность Р_Э (или М_Э) .

4. Эквивалентную мощность (момент, ток) пересчитывают для ближайшего стандартного значения ПВ_НОМ:

5. По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью Р_Н при ПВ_НОМ так, чтобы P_H≥P.

6. Выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способности.

Для кратковременного режима работы.

Для этого режима используются двигатели кранового типа с продолжительностью 15, 30, 60 и 90 мин, для которых указываются соответствующие номинальные мощности. Мощность двигателя определяется по методу эквивалентных величин.

В этом режиме могут использоваться и двигатели, рассчитанные на длительный режим работы. Двигатель выбирают заниженной мощности. Следовательно, ток двигателя в период работы в этом режиме может существенно превышать номинальный, однако превышение температуры при этом не должно быть больше допустимого

Ток двигателя в кратковременном режиме работы, допустимый в течение времени t_KP:

Коэффициент тепловой перегрузки двигателя

Если постоянные потери неизвестны, то для номинального режима их ориентировочно принимают равными переменным потерям в двигателе:

Если известны потери ΔР_КР и ΔР_Н, то постоянная времени определяется из соотношения

Т_Н = t_KP / ln[p_Т /(p_Т — 1)], с.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Метод — эквивалентный ток

К ним относится метод эквивалентного тока , метод эквивалентного момента и метод эквивалентной мощности. [17]

Таким образом, метод эквивалентного тока основан на анализе потерь, вызывающих нагрев двигателя во время работы с переменной нагрузкой. [18]

На их основе методом эквивалентного тока или мощности определяют необходимую номинальную мощность двигателя по условиям нагрева. Выбранный двигатель должен быть проверен по условию пуска и условию преодолевания пиковой нагрузки. [19]

Следует отметить, что метод эквивалентного тока предполагает независимость потерь в стали и механических потерь от нагрузки и постоянство сопротивления главной цепи двигателя на всех участках графика нагрузки, поэтому при несоблюдении этих условий применять его нельзя. [20]

Следует отметить, что метод эквивалентного тока можно применять только при условии постоянства потерь ДРМ и АРмех. [21]

Следует: отметить, что метод эквивалентного тока предполагает независимость ( постоянство) потерь на возбуждение, потерь в стали и механических потерь от нагрузки и постоянство сопротивления главной цепи двигателя на всех участках графика нагрузки. [22]

Имея эти диаграммы и пользуясь методом эквивалентного тока или другим ему аналогичным методом, находят нужную мощность двигателя. Далее проверяют двигатель найденной мощности на перегрузочный и пусковой момент. Если полученная мощность двигателя совпадает с ориентировочно принятой в начале расчета, то на этом подсчет заканчивается. В противном случае за исходную мощность двигателя должна быть принята мощность, полученная из полного расчета, а анализ переходных режимов и определение мощности двигателя должны быть проделаны вновь. Так поступают до примерного совпадения исходной и полученной мощности двигателя. [23]

В этом случае необходимо пользоваться методом эквивалентного тока . [24]

В дополнение к указанным условиям применимости метода эквивалентного тока при использовании метода эквивалентного момента должно соблюдаться условие постоянства магнитного потока двигателя во всем цикле работы, а при использовании метода эквивалентной мощности — еще и постоянства скорости. [25]

Проверка резистора по нагреву обычно производится методом эквивалентного тока . [26]

Основным методом расчета двигателя по нагреву является метод эквивалентного тока . Если при всех условиях работы данного графика мощность или момент пропорциональны току, могут быть использованы также методы эквивалентной мощности или момента. Метод эквивалентного момента не пригоден для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при частых пусках, для двигателей постоянного тока параллельного возбуждения с регулированием скорости путем ослабления магнитного потока, а также для двигателей постоянного тока последовательного возбуждения. [27]

Из трех рассмотренных методов наиболее точным является метод эквивалентного тока . [28]

Из трех рассмотренных методов наиболее точным является метод эквивалентного тока . Метод этот неприменим также и для короткозамкнутых двигателей с глубокими пазами или двойной клеткой, так как вторичное сопротивление их сильно изменяется в пусковых и тормозных режимах. Здесь следует применять методы, основанные на непосредственном определении потерь. [30]