Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

Существуют различные методы выбора мощности двигателя для тех случаев, когда он должен работать с переменной нагруз­ кой.

Метод средних потерь. Двигатель выбирается предварительно по каталогу. Например, можно найти среднюю мощность по на­ грузочной диаграмме:

и умножить ее на поправочный коэффициент k — l,l-f-l,3.

Для выбранного двигателя строится зависимость r\=f(P), а если такой зависимости в каталоге нет, то можно воспользовать­ ся приближенной формулой

Каждой мощности Pi нагрузочной диаграммы соответствуют определенные потери в двигателе, которые находятся по формуле

где rji — к. п. д. двигателя, соответствующий мощности Pi и най­ денный по формуле (100) или по кривой ц=1(Р).

Далее находятся средние потери в двигателе за весь период работы:

правильно, в противном случае необходимо выбрать из каталога другой двигатель и весь расчет повторить для него.

Таким образом, метод средних потерь является методом посте­ пенных приближений, что и обусловливает его относительную тру­ доемкость. Вместе с тем этот метод достаточно точный, так как он основан на анализе всех потерь в двигателе.

Метод эквивалентного тока. Если задана нагрузочная диаг­ рамма J— f3(t), то по ней можно определить эквивалентный ток двигателя. Эквивалентным называется такой неизменный по ве­ личине ток, который, протекая по обмоткам двигателя, выделил бы столько же тепла,. сколько и действительный, меняющийся по величине ток.

Полные потери в двигателе при любой величине тока h мож­ но выразить формулой .

ДPi = k + Ij R,

256

тогда средние потери за весь период работы составят

^Рср — k + / э Rt

где k — постоянные потери;

R — сопротивление обмоток двигателя.

Подставляя оба выражения в формулу (101), получим

Двигатель выбран правильно, если /эг=Пн-

Метод эквивалентного момента. У двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и у асинхронных двигателей при работе на прямолинейной части механической характеристики по­ ток Ф почти не зависит от нагрузки, и, следовательно, на основа­ нии (88) и (92) можно в уравнении (102) токи заменить момен­ тами. Таким образом, получается уравнение для эквивалентного момента двигателя

Выполнение неравенства Л4э^Л1ц в этом случае позволяет сделать вывод о правильности выбора .двигателя по условиям нагрева.

Следует отметить, что метод эквивалентного момента не при­ меним для двигателей последовательного и смешанного возбуж­ дения и для асинхронных двигателей, работающих с частыми пусками и торможением; Во всех этих случаях поток Ф не остается постоянным.

Метод эквивалентной мощности. Если в процессе работы элек­ тропривода частота вращения изменяется незначительно, то на основании соотношения (83) в уравнении (103) моменты можно заменить мощностью:

Ограничения в применении метода эквивалентного момента, естественно, распространяются и на метод эквивалентной мощ­ ности. Кроме того, метод эквивалентной мощности не применим и для расчета электроприводов, работающих с переменной ча­ стотой вращения.

Ни один из рассмотренных методов не учитывает того обстоя­ тельства, что если самовентилируемый двигатель работает отно­

257

сительно долго при пониженной скорости, то условия охлаждения его значительно ухудшаются.

Все рассмотренные методы основаны на анализе потерь в дви­ гателе, а это значит, что двигатель выбирается по условиям его нагрева. Поэтому выбранный двигатель всегда следует проверять по его механической перегрузочной способности, выбрав из на­ грузочной диаграммы наибольшую (пиковую) нагрузку.

При выборе двигателя для повторно-кратковременного режи­ ма одновременно с определением его мощности по одному из рассмотренных методов определяется и значение ПВ, с которым будет работать двигатель. Если окажется, 4jo расчетное значение ПВ отличается от стандартного, то мощность двигателя следует пересчитать на ближайшее стандартное ПВ по формуле

пуски, особенно асинхронных короткозамкнутых двигателей. Поэ­ тому для двигателей повторно-кратковременного режима в ката­ логах указывается допустимое число включений двигателя в час. Действительное число включений двигателя в час не должно превышать каталожных данных.

§ 62. Нагрев и охлаждение электродвигателей

Физическая картина нагрева и охлаждения двигателя до­ статочно сложна. В каждый данный момент времени температу­ ра различных частей машины неодинакова. Неодинаково и на­ правление потоков тепла в разных режимах работы двигателя. При нагрузке обмотки двигателя нагреты больше железа, а на холостом ходу, наоборот, больше нагрето железо. Все это затруд­ няет анализ нагревания и охлаждения двигателя, и поэтому при­ ходится делать ряд допущений. Двигатель принимается за одно­ родное тело, теплопроводность которого равна бесконечности. Благодаря этому можно считать, что температура всех его точек в каждый данный момент одинакова. Количество тепла, отдавае­ мое в окружающую среду, пропорционально разности температур двигателя и среды.

Дифференциальное уравнение теплового баланса двигателя с учетом сделанных допущений записывается следующим образом:

258

т0 — начальный перегрев двигателя.

В частном случае, если в начальный момент времени темпера­

шейся температуре перегрева двигателя ту. Величина 7% является постоянной времени нагрева.

98% Ту. Допустимый перегрев двигателя определяется допустимой температурой нагрева его изоляции и температурой окружающей среды, т. е.

^доп = ^ д о п Я *

Двигатель, с точки зрения нагрева, будет выбран правильно, ес­ ли выполняется условие ту = ^ т доп. Причем надо.помнить, что когда ту намного меньше т доп, то двигатель завышен по мощности и не­ доиспользуется по нагреву. И тем более двигатель выбран непра­ вильно, если ту > тдоп.

259