к3 = 1,1 т- 1,3 — коэффициент, учитывающий отли чие нагрузочной диаграммы дви гателя от диаграммы статической нагрузки; при наличии в рабочем цикле заметных динамических на грузок во время периодов пуска, электрического торможения, ревер са, изменения скорости следует при нимать большие значения к3.
В тех случаях, когда в .принципе применимы методы эквивалентных момента и мощности, предварительный выбор двигателя по мощности может быть выполнен на основаниинагрузочной диаграммы механизма по форму лам, аналогичным (11-21) и (11-23):
Мн S s М / с . э — к3
Рн к3Рс о " К
- 5 г 1
г=1
п |
|
J _ V |
p>.t. |
*ц Li |
с‘ г* |
г=1 |
|
Если же нагрузочные диаграммы двигателя и механизма совпадают, т. е. если можно не считаться с динамическими нагрузками, то расчет по (11-28) и (11-29) совпадает с расчетом соответственно по (11-21) и (11-22), а также
(11-23) и (11-24).
После предварительного выбора двигателя по мощности он, как указывалось выше, обязательно должен быть про верен по условиям нагрева. С этой целью строятся на-
.грузочные диаграммы двигателя, с помощью которых на основании одного из методов эквивалентных величин мо гут быть установлены условия нагрева двигателя в про цессе работы. Если определяемая эквивалентная вели чина — мощность, момент, ток или потери мощности — превышает соответствующую номинальную величину дви гателя, то он выбран неправильно и необходимо выбрать двигатель большей мощности. Если же она меньше или равная ей, то двигатель выбран правильно и в процессе работы его температура не превысит допустимые пределы. Выбор метода проверки зависит от типа двигателя и усло вий его работы. Отметим, что наиболее универсальным и точным является метод эквивалентных или средних потерь.
Рлс. 11-7. Тахограмма со (f) и диаграммы изменения мо мента и потерь мощности двигателя, работающего в продолжительном режиме, когда рабочий цнкл содер жит периоды пуска tn, элек трического торможения tT
и паузы /0.
В тех случаях, когда в процессе работы имеет место изменение теплоотдачи двигателя — при изменениях ско рости, пусках, торможении, остановке, при проверке двигателя методами эквивалентных велпчпп следует учитывать изменение условий теплоотдачи, что может быть выполнено на основании (11-166). Из этого выражения можно найти:
(11-20а)
(ll-2'la)
(11-23а)
В частности, если в рабочем цикле заметное время занимают периоды переходных процессов и паузы, как это показано, на
пример, в нагрузочной диаграмме на рис. 11-7, то выра жение для эквивалентных потерь имеет вид:
|
АР в = |
AiV11 -|- ДР\1\ -|- А/А А -{-... -f- A |
д -{- AWy |
(11-30) |
|
|
Р п О п + |
*т) + h + /-2 + • • • + l n + |
Ро*о |
’ |
|
а для |
эквивалентного момента |
|
|
|
|
|
|
|
ЛГЭ= |
М п1п + |
1г ^ м I |
+ |
• • • + МПгп+ |
(11-31) |
|
Р п 0 п + |
* т ) + h + |
h + ■• • + |
h i + Р о ^ о |
|
|
|
|
Здесь |
Al'Fn, A1FT — потери |
энергии |
при |
пуске |
и |
|
|
|
торможении; |
|
|
|
|
|
|
М п, М т— средние |
значения моментов при |
|
|
|
пуске и торможении; |
|
и |
|
|
tn, tT, t0 — времена |
пуска, |
торможения |
|
|
|
паузы; |
|
|
|
|
|
|
[]0 — коэффициент, учитывающий ухуд шение условий охлаждения во время паузы;
рп = (1 + рп)/2 — коэффициент, учитывающий ухуд шение условий охлаждения во время пуска и торможения.
При расчетах обычно принимают следующие значения ро: 0,25—0,35 для двигателей открытого и защищенного исполнения с вентилятором на валу; 0,30—0,55 для закры
тых обдуваемых |
двигателей с ребристой поверхностью; |
|
|
|
0,70—0,98 для двигателей за |
|
|
|
крытого исполнения |
без об |
|
|
|
дува; 1,0 для двигателей с |
|
|
|
независимой вентиляцией от |
|
|
|
отдельного вентилятора. |
|
|
|
В приведенных формулах |
|
|
|
Ро < |
1 и рп < 1, что приво |
|
|
|
дит как бы к уменьшению |
|
|
|
времени рабочего цикла, а |
|
|
|
это в свою очередь вызывает |
|
|
|
увеличение соответствующих |
Рис. 11-8. |
Нагрузочная диа |
эквивалентных величии. Тем |
грамма при непрерывном нз- |
самым при проверке двига |
мепсннп |
момента |
двигателя. |
теля |
учитывается необходи |
|
|
|
мость |
увеличения |
установ |
ленной (номинальной) мощности двигателя за счет ухудше ния теплоотдачи в отдельные периоды работы. Следует отме тить, что небольшие отклонения скорости, обусловленные изменением нагрузки на валу двигателя, практически не влияют на величину р, в связи с чем в выражениях (11-30) и (11-31) для участков нагрузочной диаграммы,- когда и сон, принято р = 1.
Нагрузочные диаграммы в отличие от представленных на рис. 11-5—11-7 могут иметь вид не ломаных линий, а кривых, как это показано, например на рис. 11-8. Для определения эквивалентных величин в этом случае можно воспользоваться приведенными ранее формулами, если заменить действительную кривую ломаной линией (рис. 11-8 пунктир). Если же действительная кривая, представляющая собой нагрузочную диаграмму М (t), содержит участки с большой крутизной, в связи с чем аппроксимация ее представленной ломаной линией, содер жащей только горизонтальные и вертикальные отрезки, может привести к заметным погрешностям при расчете, то
в этом случае в формулах для эквивалентных величин следует перейти от конечных сумм к интегралам. Напри мер, эквивалентный момент может быть определен по формуле
М в= ] / " - р \ ЦМ 2(0 dt. |
(11-216) |
ц о |
|
Аналогичные выражения могут быть записаны для определения эквивалентных потерь, тока и мощности.
11-5. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ
Нагревание двигателя, работающего в кратковременном режиме, значительно отличается от соответствующего процесса при продолжительном режиме. На рис. 11-9, а изображен упрощенный график работы электродвигателя в кратко временном режиме. В течение вре
мени ifp двигатель работает, разви вая момент М г, а затем он длитель ное время отключен от сети. При этом за время работы температура двигателя не успевает достигнуть установившейся величины, соот ветствующей нагрузке двигателя, а за время паузы он успевает охла диться до температуры охлаждаю щей среды.
Поскольку за время работы на грузка двигателя постоянна, то уравнение его нагрева имеет вид:
т = туст( 1 - е - ,/т«). (И-32)
На рис. 11-9, б изображены графики изменения превышения температуры в процессе работы двигателя. Если выбрать двигатель для продолжительного режима ра боты с номинальным моментом, ■равным М г, то при кратковремен ном режиме превышение темпера туры не достигнет установивше
Рис. 11-9. Упрощенная диаграмма изменения на грузки (а) п диаграммы превышения температу ры двигателя (б) при кратковременном режи
ме работы.