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 (прил. 3).

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 продолжительности 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. 1 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.