Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Выбор электродвигателя в зависимости от условий его работы

Выбор электродвигателя в зависимости от условий его работы

электродвигатели

Выбор электродвигателей производится по следующим параметрам и показателям: роду тока и номинальному напряжению, номинальным мощности и частоте вращения, виду естественной механической характеристики, а также по пусковым, регулировочным, тормозным качествам и конструктивному исполнению. Важной задачей является правильный выбор двигателей для работы в определенных условиях окружающей среды.
При выборе двигателя по мощности важно предусмотреть полное использование ее в процессе работы. Двигатель завышенной, по сравнению с требуемой, мощности работает недогруженным и имеет худшие КПД и коэффициент мощности. Двигатель заниженной мощности будет перегружен током, что приведет к большим потерям энергии и, как следствие, превышению температуры его обмоток сверх допустимой. Поэтому температура обмоток двигателя является главным критерием, по котором у выбирают двигатель по мощности.
В ряде случаев задача выбора двигателя по мощности осложняется еще и тем, что нагрузка на его валу в процессе работы не остается постоянной, а изменяется во времени, вследствие чего изменяется температура обмоток двигателя. Если изменение нагрузки на валу двигателя во времени известно, то можно судить о характере изменения потерь энергии в двигателе, что позволяет выбрать двигатель таким образом, чтобы температура его обмоток не превышала допустимой. При этом будет соблюдено условие обеспечения надежной работы двигателя в течение всего срока его эксплуатации.
Для кратковременной работы могут использоваться двигатели, предназначенные для продолжительного режима.
Для работы в повторно-кратковременных режимах используются, как правило, специально предназначенные двигатели. Все их технические данные приводятся в каталогах для стандартных значений ПВ. Например, если в паспорте двигателя для привода компрессора электровоза указано, что ПВ = 50 % (21 кВт), то можно реализовать мощность 21 кВт, не опасаясь перегрева, только в течение рабочего времени, составляющего 50 % продолжительности цикла. Остальное время цикла (50 %) двигатель должен не работать (пауза). Один и тот же двигатель допускает работу при различных ПВ. Но чем больше ПВ, тем меньше должна быть его нагрузка.
Продолжительный режим может протекать с постоянной или переменной нагрузкой. Номинальная мощность, указанная в каталоге, и есть та наибольшая мощность, которая может быть развита двигателем при постоянной нагрузке на его валу.
Выбор двигателя, работающего продолжительное время с переменной нагрузкой (нагрузочная диаграмма показана на рис. 1), производится по методу средних потерь или методам эквивалентных тока, момента и мощности.

Метод средних потерь.

Основан на том предположении, что двигатель будет работать по заданному графику нагрузки без превышения допустимой температуры, если средние потери этого графика нагрузки Σрср не превышают полных потерь энергии при номинальном режиме работы двигателя Σрном, т. е. соблюдается условие
(1)
Зная номинальные значения КПД т]ном и полезное мощности и используя формулу , можно определить полные потери энергии в номинальном режиме:
(2)
Пусть любому отрезку времени tu согласно нагрузочной диаграмме изменения потерь на рис. 1, соответствует реализуемая двигателем мощность Pi, при которой полные потери в нем составляют 2/7/. Тогда средние потери за все время работы двигателя
(3)
Метод средних потерь достаточно точен и может быть использован при выборе электродвигателя любого типа. Однако он требует проведения конкретных расчетов потерь для каждого участка, что не всегда выполнимо.
Метод эквивалентного тока.
Основан на использовании метода средних потерь. При этом считается, что средние потери   создаются в двигателе, нагруженном таким расчетным неизменяющимся (эквивалентным) током /эк, который выделяет за время работы то же количество теплоты, что и действительные токи. Соответствующий току /эк коэффициент нагрузки назовем эквивалентным: ku э = /эк/Uном.
Тогда, согласно выражениям (13,7) и (15.8), имеем:
Нагрузочная диаграмма и изменение потерь в двигателе в переменной нагрузке

Рис. 1. Нагрузочная диаграмма и изменение потерь в двигателе при продолжительном режиме работы в переменной нагрузке
Подставив сюда значения коэффициентов нагрузки, исключив члены с р0, сократив остальные на Рм.вомUном и преобразовав, найдем значение эквивалентного тока
(4)
где in — продолжительность полного цикла работы двигателя. Двигатель выбран правильно, если соблюдается условие
(5)
Метод эквивалентного тока, основанный на методе средних потерь, также может быть использован для выбора любых двигателей.

Метод эквивалентного момента.

Напомним, что вращающий момент двигателей постоянного тока параллельного и независимого возбуждений, а также синхронных, согласно выражению, М = с'м/I
Это обстоятельство позволяет ввести понятие эквивалентного момента МЭК  соответствующего эквивалентному току /эк:

Следовательно, аналогично (15.19) выражение эквивалентного момента имеет вид
(6)
Условие правильного выбора двигателя
(7)
Метод эквивалентной мощности. Позволяет через эквивалентную неизменную мощность Рэк (мощность, которая по условиям нагрева равноценна действительной изменяющейся мощности) оценить нагревание двигателя. Этот метод применим в тех случаях, когда при изменении нагрузки угловая скорость двигателя остается постоянной или меняется незначительно, т. е. Ω = const (жесткая естественная механическая характеристика).
Поскольку Рном = МномΩном и Рэк = А*экΩном- из (6) получим выражение эквивалентной мощности
(8)
Двигатель выбран правильно, если выполняется условие
(9)
Методы эквивалентных момента и мощности применимы для предварительного выбора двигателя и расчетов, не требующих большой точности. Эти методы совершенно неприемлемы для двигателей постоянного тока последовательного возбуждения, так как у них магнитный поток и частота вращения резко меняются с изменением тока нагрузки.
Выбранный по любому из методов двигатель необходимо проверить также на допустимую перегрузку, чтобы максимальные значения тока, вращающего момента или мощности (по нагрузочной диаграмме) не превзошли соответствующих величин, допустимых для данного двигателя.

 
« Выбор электрических машин для взрывоопасных зон   Выбор электродвигателя за 5 шагов »
электрические сети