Общие указания к расчету мощности и выбору электродвигателя

Выбор электродвигателей для работы в системах автоматизированного электропривода представляет собой важную и сложную задачу. От того, насколько правильно она будет решена, зависят технико-экономические показатели работы системы: электропривод – рабочая машина.

Выбор серийных электродвигателей производится с учетом следующих показателей: рода тока, значения скорости, конструктивного исполнения, способа вентиляции и защита от действия окружающей среды, величины нагрузки.

Основным требованием при выборе электродвигателе является соответствие его мощности условиям технологического процесса рабочей машины. Надежная и экономичная работа электродвигателя возможна только при правильном выборе мощности электродвигателя. Мощность приводного двигателя должна выбираться в строгом соответствии с режимом работы и нагрузкой.

Установка электродвигателей завышенной мощности нецелесообразна. При этом неоправданно возрастают габариты двигателя, его вес и первоначальная стоимость, увеличиваются непроизводительные потери энергии за счет снижения КПД двигателя, а для асинхронного электропривода, кроме этого, снижается коэффициент мощности, удорожается эксплуатация установки.

Применение двигателя недостаточной мощности может привести к нарушению заданного цикла, снижению производительности рабочей машины. При недостаточной мощности двигателя будут иметь место также повышенный нагрев, ускоренное старение изоляции и выход двигателя из строя, что вызовет прекращение работы машины (механизма) и экономические потери.

Правильно выбранный электродвигатель при работе должен быть полностью загружен и в то же время не перегреваться сверх допустимых пределов. Кроме того его перегрузочная способность, я пусковой момент должны обеспечить преодоление кратковременных перегрузок и требуемые условия пуска.

В связи с тем, что большинство электроприводов работают с переменной нагрузкой и в различных режимах (длительной, кратковременном, повторно-кратковременном), выбор мощности электродвигателя должен быть произведен в каждом отдельном случае с учетом конкретных условий его работы. При этом основой для выбора мощности электродвигателя служит нагрузочная диаграмма, рассчитываемая по техническим параметрам работы механизма и представляющая собой зависимость момента на валу, мощности или тока двигателя от времени, т.е.

или

Наиболее просто мощность двигателя находится в электроприводах, где нагрузка, в основном, определяется статическими сопротивлениями, а динамические усилия относительно малы. В этом случае предварительный выбор мощности двигателя может быть сделан на основании определения статической мощности механизма или среднеквадратичного момента за время цикла.

Выбор электродвигателя производится обычно, в следующей последовательности;

1. расчет мощности и предварительный выбор двигателя;

2. проверка выбранного двигателя по условиям пуска и перегрузки;

3. проверка выбранного двигателя по нагреву.

Расчет мощности предварительно выбираемого электродвигателя следует начинать с определения режима работы по нагрузочной диаграмме и диаграмме скорости (тахограмме) исполнительного органа рабочей машины. Диаграммой скорости или тахограммой называется зависимость скорости движения исполнительного органа от времени или .

После этого необходимо выбирать один из приемлемых методов расчета: средних потерь, эквивалентного тока, момента или мощности [2] с.363—385; [5] с.373—407. Определение приемлемого метода производится с учетом ограничений, накладываемых на каждый из методов [l,2,3,4,5]. Выбор двигателя производится из таблиц (см. Приложение 3) [l3].

При расчете мощности двигателя для кратковременного и повторно-кратковременного режимов мощность определяется теми же методами, что и при длительном режиме работы, но с учетом времени работы при кратковременном режиме и относительной продолжительности включения при повторно-кратковременном режиме. При этом следует иметь в виду, что если расчетная величина продолжительности включения повторно-кратковременного режима отличается от стандартной, то двигатель выбирается по ее ближайшему стандартному значению. На стандартную величину продолжительность включения пересчитывается соответственно мощность двигателя [2] с.385; [5] с.396—400.

Проверка электродвигателей по перегрузочной способности во всех, случаях производится в соответствии с методикой изложенной в [2, 3, 5]. При проверке электродвигателей по условиям пуска сравнивается величина пускового момента выбранного двигателя с моментом нагрузки в период пуска.

Если предварительно выбранный двигатель удовлетворяет условию п.2, то в большинстве случаев далее осуществляется его проверка по нагреву. Этот этап подробно рассматривается ниже.

Таким образом, если выбранный в п. I двигатель удовлетворяет условиям проверки по пп. 2 и 3, то на этом выбор двигателя заканчивается. Если же выбранный двигатель не удовлетворяет условиям п., 2 или 3, то выбирается другой двигатель (как правило, большей мощности) и проверка повторяется.