10.7 Розрахунок потужності і вибір двигуна для режиму s3.

Для цього режиму характерним є графік навантаження і зміни температур на рис. 10.4. Але може бути багатоступінчатий графік, коли цикл утримує з різними потужностями. Такий, або ще складніший графік (наприклад, для режимів S4, S5) можливо привести до еквівалентного одноступінчатого, якщо використовувати формули (10.20) або (10.21).

Очевидно, якщо , то через n циклів температурний режим досягне квазісталого значення.

Як відомо, , то хай буде . Якщо у одноступінчатого графіка tр i t0 від циклу незмінні і величина , то із каталогу слід вибрати двигун для цього стандартного значення εст, щоб потужність Р1≤ Рст.

Але можливо, що , тоді середня температура двигуна при не буде перевищувати допустиму температуру, якщо середні витрати за цикл при Р1 и ε1 не будуть перевищувати середні витрати за той же цикл при Рном и εст, тобто якщо

або . (10.33)

Умову ( 10.33) можливо перевірити так , де ро=const, а змінні витрати пропорційні відношенню . У цьому разі , а .

Ці останні вирази використаємо в (10.33) і отримаємо:

(10.34)

Розв’язок (10.34) відносно Icт буде:

(10.35)

Для ДПС НЗ і АД при 0<S <Sкр, тобто при магнітному потоці Ф=const, умова (10.35) перетворюється так:

(10.36)

Якщо на природній характеристиці ω≈const, то одержимо:

(10.37)

Якщо значення εст і ε1 є дуже близькими, то можливо прийняти (εст - ε1 ≈0), тоді формули (10.36) і (10.37) значно спрощуються.

Важливо відзначити, що двигуни, які призначені для режиму S1 можуть бути використані в режимі S3 без обчислювання погіршування тепловіддачі за формулами (10.35)…(10.37), якщо прийняти εст =1.

Якщо треба обчислювати погіршення тепловіддачі β0 в час паузи t0, то двигун з εст =1 для будь-якого значення ε можливо вибирати так, як сказано далі.

Повна кількість теплоти, яку віддає двигун за час tц дорівнює

(10.38)

Під час tо витрат потужності немає, тому під час tр навантаження двигуна можливо підвищити по відношенню до номінальної в режимі S1, для якого струм Iном.тр. А струм в режимі ПВ – Іпв.

Під час tр змінні витрати .

Середні витрати, які виділяються за цикл:

(10.39)

Коли режим S3 став квазісталим, тобто перегрів став Тдоп, зрівняється теплота, яка виділяється в двигуні, з теплотою, яка розсіюється в навколишнє середовище, тобто зрівняються праві частини рівнянь (10.38) і (10.39):

(10.40)

Перетворення рівняння (10.40) дасть такий результат:

Останнє рівняння розділимо на час циклу tц, тоді

(10.41)

Оскільки в (10.41) , то з урахуванням цього, розв’язання (10.41) відносно струму Іном – буде:

(10.42)

Отриманий по (10.42) струм для тривалого режиму порівнюють з номінальним струму двигуна, і якщо Іном≥Iном.тр. двигун проходить за нагрівом.

Формули, які аналогічні (10.42) можливо отримати, якщо графіки навантаження задані у вигляді М(t) або P(t).

Інколи можливо прийняти α≈0, а ε=1, (коли тепловіддача нерухомого двигуна так ж, як і для номінальної кутової швидкості) тоді рівняння (10.42) буде перетворено:

(10.43)

Рівняння (10.43) часто використовують для попередніх розрахунків, коли треба визначити струм Іпв для звичайних двигунів тривалого режиму.

Наприклад, двигун вентилятор електровоза ДЕ1 струм якого Іном.тр.=11 А, можливо використовувати для приводу компресора з ε=0.5; його струм буде Іпв=15 А, тобто потужність в режимі ПВ замість 22 кВт стала 30 кВт, що і підтверджено реальними випробуваннями.

Можливий випадок, коли навантажувальна діаграма має вигляд на рис. 10.7. а.

Рис. 10.7. а,б

Цю діаграму необхідно замінити на еквівалентну у відношенні нагріву, яка приведена рис 10.7. б. Тут ; ; .

Потім треба визначити середні витрати потужності еквівалентних струму, моменту, і потужності, як це робилося раніше:

(10.44)

Для визначення величин по (10.44) необхідно враховувати можливі зміни коефіцієнта тепловіддачі. Після цього слід провести перевірку з використанням рівняння (10.42).

Якщо режими близькі до S4, S5 треба також враховувати втрати в перехідних режимах.