Вибір електродвигуна в залежності від умов його роботи

Вибір електродвигунів здійснюється за такими параметрами і показниками: родом струму і номінальної напруги, номінальною потужністю і частотою обертання, виглядом звичайної механічної характеристики, а також пусковими, регулювальними, гальмівними якостями і конструктивним виконанням. Важливим завданням є правильний вибір двигуна для роботи в певних умовах навколишнього середовища.

При виборі двигуна за потужністю важливо передбачити повне використання її в процесі роботи. Двигун завищеної, у порівнянні з потрібною потужністю працює недовантаженим і має гірший ККД і коефіцієнт потужності. Двигун заниженої потужності буде перевантажений струмом, що призведе, до значних втрат енергії і, як наслідок, перегрівання його обмоток понад допустиму норму. Тому температура обмоток двигуна є головним, критерієм, за яким вибирають двигун за потужністю.

В ряді випадків завдання по вибору двигуна за потужністю ускладнюється ще я тим, що навантаження на його валі в процесі роботи не залишається постійним, а змінюється, в часівнаслідок чого змінюється температури обмоток двигуна. Якщо зміна навантаження на валі двигуна відома, то можна судити про характер зміни втрат енергії в двигуні, що дозволяє вибрати двигун таким чином, що б температура його обмоток не перевищувала допустиму. При цьому буде збережена умова забезпечення надійної роботи двигуна впродовж всього терміну його експлуатації.

Для короткочасної роботи можуть використовуватись двигуни, призначені для довготривалого режиму роботи.

Для роботи у повторно – короткочасних режимах використовуються зазвичай спеціально призначені двигуни. Всі їхні механічні дані наводяться в каталогах для стандартних значень ТВ (по рос ПВ). Наприклад, якщо у паспорті двигуна для приводу компресора електровозу вказано, що ТВ=50% (21 кВт), то можна реалізувати потужність 21 кВт, не боячись перегрівання двигуна тільки в продовж робочого часу, що складає 50% тривалості циклу. Решту часу циклу (50%) двигун не повинен працювати (пауза). Один і той самий двигун допускає роботу при різноманітних ТВ. Але чи більша ТВ, тим меншою має бути її навантаження.

Довготривалий режим роботи може протікати з постійним, або змінним навантаженням. Номінальна потужність, вказана в каталозі і є та найбільша потужність, яка може бути розвинена двигуном при постійному навантаженні на його валі.

Вибір двигуна, що працює довготривалий час зі змінним навантаженням (діаграма навантаження показана на рис.15.2) здійснюється за методом середніх втрат або методом еквівалентних струму, моменту і потужності.

Методи середніх втрат. Заснований на тій же умові, що двигун буде працювати за заданим графіком навантаження без перевищення допустимої температури, якщо середні втрати цього графіку навантаження не перевищує повних втрат енергії при номінальному режимі роботи двигуна , тобто зберігається умова

(15.16)

Знаючи номінальні значення ККД і корисної потужності і використовуючи формулу (13.8), можна визначити повні втрати в ньому складають . Тоді середні витрати за ввесь час роботи двигуна

(15.17)

Нехай будь-якому відрізку часу , згідно навантажувальної діаграми зміни втрат на рис.15.2, відповідає реалізована двигуном потужність при якій повні втрати в ньому складають . Тоді середні втрати за весь час роботи двигуна

Метод середніх втрат достатньо точний і може бути використаний при виборі електродвигуна будь якого типу. Але він вимагає проведення конкретних розрахунків втрат для кожної ділянки, що не завжди можна виконати.

Метод еквівалентного струму. Оснований на використанні

Рис.15.2. Навантажувальна діаграма і зміна втрат в двигуні при довготривалому режимі роботи і змінному навантажені

Методу середніх втрат. При цьому вважається, що середні втрати створюються у двигуні, навантаженому таким розрахунковим (еквівалентним) струмом і , що виділяє за час роботи ту ж кількість теплоти, що і дійсні струми. Відповідний струму коефіцієнт навантаження назвемо еквівалентним: . Тоді згідно з виразами (13.7) і (15.8), маємо:

Підставивши сюди значення коефіцієнтів навантаження, і забравши члени з , скоротивши інші на і перетворивши, знайдемо значення еквівалентного струму

(15.19)

де - тривалість повного циклу роботи двигуна. Двигун вибраний правильно, якщо справджується умова

(15.20)

Метод еквівалентного струму, заснований на методі середніх втратдля вибору будь-яких двигунів.

Метод еквівалентного моменту. Нагадаємо, що обертальний момент двигунів постійного струму. паралельного і незалежного збудження, а також синхронних, згідне виразу (7.16), .

Ця обставина дозволяє ввести поняття еквівалентного моменту М_ек, відповідного еквівалентному струмові

або

Отже, аналогічно (15.19) вираз еквівалентного моменту має вигляд.

(15.21)

Умова правильного вибору двигуна

(13.22)

Метод еквівалентної потужності. Дозволяє через еквівалентну незмінну потужність (потужність, яка за умовами нагрівання рівноцінна діючій змінній напрузі), оцінити нагрівання двигуна. Цей метод застосовується у тих випадках, коли при зміні навантаження кутова швидкість двигуна залишається сталою або змінюється незначно, тобто (жорстка звичайна механічна характеристика)

Оскільки і , з (15.21) отримаємо вираз еквівалентної потужності

(15.23)

Двигун вибраний правильно, якщо виконується умова

(15.24)

Методи еквівалентних моменту і потужності можуть застосовуватися для попереднього вибору і розрахунків, що не вимагають великої точності. Ці методи неприйнятні для двигунів постійного струму послідовного збудження, так як у них магнітний потік і частота обертання різко змінюються зі зміною струму навантаження.

Вибраний по будь-якому з методів двигун необідно перевірити також на допустиме перевантаження, щоб максимальні значення струму, обертального моменту або потужності (за навантажувальною діаграмою) не перевищили відповідних величин, допустимих для даного двигуна.

Контрольні запитання

1. Чим визначаються розміри якоря електричної машини?

2. Чому вигідно збільшувати частоту обертання машини в номінальному режимі?

3. Як впливає частота напруги живлення на розміри електричних машин і трансформаторів?

4. Чому на моторвагонному складі встановлюють синхронний генератор, який напругою частотою 400 Гц живить допоміжні асинхронні двигуни.

5. Як впливає діапазон регулювання тягових двигунів на їх розміри і потужність?

6. Які вимоги висувають при виборі двигуна? В яких випадках застосовують методи середніх втрат і еквівалентних величин?

Дата добавления: 2014-12-25