ВЫБОР МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКЕ

При постоянной нагрузке нужно выбирать двигатель с номинальной мощностью Р_Н, равной или несколько большей мощности Р, полученной расчетом,

Р_Н ≥ Р (347)

Статическую мощность машины определяют по формулам.;. которые имеются в литературе, описывающей конструкции машин и механизмов лесозаготовительных предприятий.

Статическую нагрузку можно также определять из графика механической нагрузки. Тогда номинальную мощность двигателя Р_Н при длительной постоянной нагрузке Р выбирают непосредственно из каталога согласно выражению Р_Н ≥ Р .

Если нагрузка, представленная графиком, зарегистрирована ваттметром, то номинальную мощность двигателя выбирают с учетом его к. п. д.

Р_Н ≥ Р _η (346!

Если нагрузка длительная, но меняющаяся по величине, то выбор необходимой мощности двигателя производится методом эквивалентного (среднеквадратичного) тока, сущность которого заключается в следующем.

При работе двигателя с нагрузкой, меняющейся в отдельные промежутки времени t₁,t₂,t₃…t_n, выделяются соответствующие количества тепла Q₁, Q₂, Q₃…Q_n, согласно закону Ленца — Джоуля пропорциональные квадрату тока., сопротивлению обмотки и времени. Тогда количество тепла, выделившееся в обмотке двигателя за время одного цикла t_ц = t₁+ t₂+ t₃+…+ t_n, составит

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + … + Q_n = r (I t₁ + I t₂ + I t₃ + … + I t_n) (349)

где r — активное сопротивление обмотки двигателя.

То же количество тепла в той же обмотке двигателя за то же время может быть выделено некоторым постоянным током I_экв

Q = I r (t₁ + t₂ + t₃ + ... + t_n) = I r t_ц (350)

Так как этот ток производит то же тепловое действие, что и меняющиеся токи переменной нагрузки, он получил название эквивалентного. Его величину можно найти, приравняв правые части выражений (349) и (350)

r (I t₁ + I t₂ + I t₃ + … + I t_n) = I r t_ц

откуда

I = (351)

По найденной величине I в каталоге выбирают электодвигатель. исходя из условия

I ≥ I

где I — номинальный ток нагрузки выбранного двигателя.

Выбранный двигатель проверяют на перегрузочную способность так, чтобы

I ≥ I

где:

I — максимальный ток выбранного двигателя;

I — максимальный ток по графику нагрузки.

Если известен эквивалентный ток, то можно подсчитать и соответствующую ему эквивалентную мощность двигателя

Р = U_Н I η_Н cosφ_H 10^-3 квт (354)

где U_Н , η_Н и cosφ_H — номинальные значения напряжения, к. п. д.и коэффициента мощности.

При незначительном изменении скорости вращения двигателя во время работы под нагрузкой мощность изменяется пропорционально току нагрузки. Кроме того, в современных двигателях при изменении нагрузки в пределах от 50% до номинальной к. п. д. и коэффициент мощности изменяются незначительно. Поэтому можно считать, что в указанных пределах между мощностью и силой тока сохраняется прямая пропорциональность. Это даст возможность подсчитать эквивалентную мощность двигателя, если в расчетную формулу (351) вместо значения токов подставить значения мощностей

Р = (355)

В этом случае двигатель выбирают по каталогу, исходя из условий, что

(356)

Когда график мощности составлен по данным ваттметра, то при выборе мощности двигателя необходимо учесть также его

к. п. д.

(357)

Если в графике переменной нагрузки имеются пуск, торможение и останов двигателя, то для двигателей с самовентиляцией подсчет эквивалентной мощности ведется с учетом поправочных коэффициентов α и β, учитывающих ухудшение теплоотдачи при снижении скорости вращения пли останове двигателя. Тогда уравнение (355) примет вид

Р = (358)

где:

— время разгона или торможения двигателя;

— время паузы.

Коэффициенты α и β определяют экспериментально. Ориентировочно их можно принять равными α = 0,75-0,5 и β = 0,5 - 0.25. Бóльшие значения этих коэффициентов соответствуют двигателям постоянного тока, а меньшие — асинхронным двигателям.

Если график нагрузки имеет наклонные участки (рис. 63), эквивалентную мощность определяют по формуле

Р = (359)

Рис. 63. Спрямление графика фактической нагрузки

Если график нагрузки задай в виде М=f(t), то эквивалентный момент подсчитывают по формуле

М = (360)

а мощность двигателя определяют из выражения

(361)

где —номинальная скорость вращения двигателя.

Выбранный по методу эквивалентной мощности или эквивалентного момента двигатель проверяют на перегрузочную способность по формулам

(362)

(3б3)

где:

и - кратности максимальных момента и мощности двигателя, выбранного по каталогу;

и максимальные момент и мощность из графиков нагрузки.

Если график нагрузки отражает мощность, потребляемую из сети, то отношение. (362) примет вид

где — к. п. д. двигателя, выбранного по каталогу.

Асинхронные двигатели целесообразно проверять на перегрузку с учетом возможного падения напряжения в сети из условия

0,8 ≥ (365)

0,8 ≥ (366)

§63. Выбор мощности двигателя