Выбор мощности двигателя и построение механической характеристики по данным каталога

Выбор мощности двигателя

Выбор электрического двигателя по мощности является самым распространенным методом. Выбор мощности происходит в соответствии с характером нагрузки рабочей машины/механизма, которая оценивается по номинальному режиму работы и потребляемой мощности. Существуют три основных режима работы:

1. Кратковременный.
2. Повторно-кратковременный.
3. Продолжительный.

В продолжительном режиме работы нагрев электрического двигателя достигает установившегося значения. В кратковременном режиме работы длительность рабочего периода недостаточна для того, чтобы достичь температуры нагрева, которая соответствует данной нагрузке. Для повторно-кратковременного режима работы длительность рабочего цикла не превышает десяти минут. По характеру изменения потребляемой мощности различают:

1. Пульсирующую нагрузку (изменения мощности непрерывны).
2. Переменная нагрузка (мощность меняется периодически).
3. Постоянную нагрузку (величина мощности постоянная или отклонения незначительны).

Правильно выбранным считается тот электрический двигатель, который функционирует по графику, задаваемым рабочей машиной и достигает полного нагрева все составляющих. Если выбрать двигатель с некоторым запасом, то создается его недоиспользование, что способствует росту капитальных и эксплуатационных затрат. Если электродвигатель должен работать с постоянной нагрузкой, то определение его мощности заключается в специальных расчетах формул, в состав которых входят эмпирические коэффициенты.

В случае работы электрического двигателя в кратковременном режиме выбирается тот двигатель, у которого длительная мощность не превышает мощность, отвечающей кратковременной нагрузке. В данном случае выбор двигателя осуществляется аналитически или графически. Перечисленные способы выбора очень сложны, поэтому, как правило, предпочтение отдается методу эквивалентных величин, состоящему из трех способов - квадратичного тока, момента или мощности.

Построение механической характеристик электрического двигателя по каталогу (паспортным данным)

Механическая характеристика электродвигателя может быть естественной и искусственной. Естественная механическая характеристика соответствует паспортной (каталожной) характеристике. Искусственная механическая характеристика получается тогда, когда включаются дополнительные элементы, такие как реактор, резисторы, конденсаторы. В случае питания электрического двигателя не номинальным напряжением, его механическая характеристика также будет отличаться от каталожной характеристики. Механические характеристики представляют собой удобный инструмент, который используется при анализе динамических и статических режимов электрического привода.

Расчет механической характеристики электрического двигателя необходим для определения его статической устойчивости. Исходными данными для расчета являются информация каталога двигателя - паспортные данные. Сначала рассчитывается номинальный момент по следующей формуле:

$Мн = 9,55 * (Рн*nн)$

где Рн - номинальная мощность двигателя; nн - номинальная частота вращения ротора.

По паспортным данным можно определить кратность максимального момента:

$mk = Mk/Mн$

где Mк - критический момент

Пусковой момента рассчитывается следующим образом:

$mп = Mп/Мн$

где Мп - пусковой момент.

Теперь можно рассчитать реальные критический и пусковой моменты:

$Mk = mk*Mн$

$Мп = mп*Мн$

На практике часто применяется упрощенный метод расчета, который основан на определении четырех характерных точек механической характеристики электрического двигателя. Суть такого метода состоит в следующем. Сначала выписываются следующие данные каталога:

1. Тип электрического двигателя.
2. Номинальная мощность.
3. Номинальная частота вращения ротора.

Затем рассчитывается кратность пускового и максимального моментов. Для построения механической характеристики, пример которой приведен на рисунке ниже, определяются четыре характерные точки.

Рисунок 1. Механическая характеристика. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Первой такой точкой является точка идеального холостого хода:

n0 = (60*f) / p

где f - частота; р - количество полюсов на фазу.

В данном случае S=0

Вторая точка - точка номинального режима работы электрического двигателя, рассчитываемая по формуле:

$Мн = 9,55 * (Рн/nн)$

Точка Sн определяется следующим образом:

$Sн = ((n0-nн)n0) * 100$%

Третья точка - точка критического режима работы электрического двигателя.

$nk = n0*(1-Sk)=((60*f)/p)*(1-Sk)$

Отсюда, точку Sk можно рассчитать по формуле:

Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Четвертая точка - точка пускового режима работы электродвигателя:

$Мп=mп*Мн$