Глава 4. Выбор электродвигателей для судовых механиз-

МОВ

Порядок проектирования электроприводов

Производственный механизм может работать а максимальной производительно

стью в том случае, если электродвигатель будет наиболее полно соответствовать условиям его работы.

Судовые механизмы работают в разных режимах работы. Например, насосы и вент

иляторы, как правило, работают с неизменной нагрузкой в течение десятков суток, элек-

троприводы грузовых лебедок и кранов работают с частыми пусками и остановками и из-

меняющейся нагрузкой неделями практически без перерывов, и т.п.

Из сказанного следует, что режим работы электродвигателя ему «задает» механизм.

Поэтому к разработчикам ( проектировщикам ) электроприводов предъявляются следующие требования:

1. они должны знать устройство и особенности работы механизма;

2. они должны знать электромеханические свойства электродвигателей.

Расчет получается успешным, если электромеханические свойства электродвига

елей соответствуют особенности работы механизма.

Чтобы обеспечить указанные требования, проектирование надо вести в такой последовательности:

1. изучить назначение и технологический процесс производственного механизма,

построить его нагрузочные диаграммы ( см. ниже ), учесть частоту пусков и влияние переходных процессов на работу механизма;

2. выбрать тип привода ( регулируемый или нерегулируемый );

3. выбрать род тока, напряжение питающей сети и тип двигателя;

4. рассчитать мощность двигателя и выбрать его из каталога;

5. при необходимости построить нагрузочную диаграмму двигателя ( по нагрузоч

ной диаграмме механизма ), проверить двигатель на устойчивость к опрокидыванию, теп-

ловой нагрев и число циклов в час;

6. разработать схему управления и выбрать аппаратуру и другие элементы схемы;

7. выполнить конструктивную разработку узлов и определить размещение электрооборудования на судне.

Номинальная мощность и перегрузочная способность электродвигателей

При проектировании электропривода выбирают двигатель необходимой мощности из определенной серии, выпускаемой за­водами, в соответствии с предполагаемой нагруз-

кой и ожидае­мым режимом работы. .

Выбор двигателя с завышенной мощностью ведет к недоис­пользованию активных материалов, затраченных на его из­готовление, и обусловливает работу с низким к. п.д,. а в асин­хронных двигателях —и с низким cos ср. Все это удорожает установку и ухудшает ее эксплуатационные показатели.

Занижение установленной мощности двигателя также недо­пустимо, ибо вызывает перегрузку и перегрев обмоток двига­теля, что приводит к резкому сокращению срока его службы. Так, при номинальной нагрузке и без перегрева двигатель ра­ботает 15—20 лет, 25-процентная же перегрузка по току сокра­щает срок службы до 1>5 месяцев, а при на-

грузке, равной 1,5/в, двигатель может выйти из строя уже после нескольких часов работы.

Таким образом, нормальные условия работы двигателя опре­деляются его номиналь

ной мощностью.

Номинальной называется мощность, развивая которую двигатель, работающий в указанном для него режиме, не перегревается свыше допустимой температуры. Вместе с другими номинальными данными номинальная мощность указывается на заводском щитке двигателя.

Различные узлы двигателя допускают различные максималь­ные температуры, при которых еще возможна нормальная ра­бота. Наиболее чувствительна к повышению температуры изоля­ция обмоток, класс которой практически определяет допусти­мый нагрев двигателя, а следовательно, его номинальную мощность. Все электроизоляционные материалы, применяемые в электрических машинах и аппаратах, делятся на семь классов, которым соответствует диапазон предельно допустимых темпе­ратур от 90 до 180° С.

( таблица *** ).

Таблица В.8.

Класс изоляции	А	Е	В	F	Н	С
Предельная температура, ºС	105	120	130	155	180	>180

На судах морского флота применяют изоляцию таких классов:

1. для обмоток статоров – изоляцию классов Н и В;

2. для обмоток роторов – изоляцию классов Н, В и F.

В настоящее время все более широкое применение находят кремнийорганические изоляционные материалы класса Н, вы­держивающие температуру нагрева до 180°С, что позволяет значительно увеличить номинальную мощность двигателя без увеличения его габаритов и веса.

Номинальная мощность двигателя зависит также от условий охлаждения. Поэтому закрытые двигатели при одних и тех же размерах имеют меньшую номинальную мощ-

ность, чем от­крытые.

Часто двигателю приходится преодолевать кратковременные пики нагрузки, которые ввиду малой продолжительности, кък правило, не вызывают его перегрева, но могут явиться причиной возникновения ненормальных, а иногда и аварийных режимов работы электропривода. .

Поэтому двигатели необходимо выбирать не только из усло­вий их нагрева, но и по перегрузочной способности, под кото­рой, как известно, понимают отношение:

λ =

где М и М — соответственно максимальный момент, разви­ваемый двигателем, и номи

нальный момент, определяемый его нагревом.

Так как максимальный момент электродвигателя опреде­ляется его электромехани-

ческими свойствами, то перегрузочная способность различных двигателей при одинако-

вых условиях теплового режима может быть различной.

У двигателей постоянного тока, исходя из условий коммута­ции,

λ = 2,5…3,0.

У большинства асинхронных двигателей, в зависимости от величины максималь-

ного (опрокидывающего) момента,

λ =1,7…2,5. v

У синхронных двигателей, в зависимости от синхронизирую­щей силы или макси-

мального момента, при котором двигатель все еще способен работать в синхронном режи-

ме,

λ = 2,0 ч-2,5.

Следует также иметь в виду, что у закрытых двигателей пе­регрузочная способность выше, чем у аналогичных двигателей открытого исполнения. Это объясняется заниженной номиналь­ной, мощностью закрытых двигателей ввиду их худшего охлаж­дения. ... .

Нагрузочные диаграммы

Нагрузочные диаграммы используются при выборе электродвигателя для опреден-

ного механизма.

Различают два вида нагрузочных диаграмм:

1. нагрузочные диаграммы механизмов;

2. нагрузочные диаграммы электродвигателей.

Нагрузочной диаграммой механизма называют графически выраженную зависи-

мость мощности механизма или его момента от времени.

Нагрузочной диаграммой электродвигателя называют графически выраженную за

висимость полезной мощности электродвигателя или его полезного момента или тока, потребляемого двигателем из сети, от времени.

Таким образом, в общем случае нагрузочные диаграммы бывают трех видов:

1. зависимость мощности от времени Р(t) – для механизмов и электродвигателей;

2. зависимость момента от времени М (t) - для механизмов и электродвигателей;

3. зависимость тока от времени I (t) – только для электродвигателей.

Нагрузочные диаграммы .механизмов и электродвигателей подобны друг другу, но

значения мощности и моментов нагрузочных диаграмм электродвигателей несколько больше на величину потерь в кинематических звеньях передачи.

Кроме того, последние более сглажены благодаря инерции движущихся масс приво

да.

Рассмотрим нагрузочные диаграммы электродвигателей, работающих в трех харак

терных для судовых электроприводов режимах – продолжительном S1, кратковременном S2 и повторно-кратко-временном S3.

Продолжительный режим S1

Продолжительным называют режим, при котором температура двигателя τ за время

работы поднимается от температуры окружающей среды θ до установившейся θ

( рис. В.2, а ).

Рис. В.2. Нагрузочные диаграммы и кривые нагрева двигателя при продол-

жительном S1 ( а ), кратковременном S2 ( б ) и повторно-кратковременном

S3 ( в ) режимах работы

Двигатель используется по мощности полностью, если установившаяся температу-

ра θ равна максимально допустимой для класса изоляции θ ( таблица 1 ).

Таблица В.8.

Класс изоляции	А	Е	В	F	Н	С
Предельная температура, ºС	105	120	130	155	180	>180

На судах морского флота применяют изоляцию таких классов:

3. для обмоток статоров – изоляцию классов Н и В;

4. для обмоток роторов – изоляцию классов Н, В и F.

Двигатель не используется по мощности полностью, если установившаяся темпера

тура θ меньше максимально допустимой для класса изоляции θ .

Двигатель перегружен, если установившаяся температура θ больше максималь

но допустимой для класса изоляции θ . Такой режим недопустим, т.к. приводит к высы

ханию и порче изоляции. Для предотвращения такого режима применяют электротепло-

вые реле, отключающие двигатель от сети.

На судах в режиме S1 работают насосы главного двигателя, вентиляторы МО, насо-

сы электрогидравлической рулевой машины и др. Продолжительность работы электрообо

рудования в режиме S1 составляет от десятков часов до десятков суток.

Кратковременный режим S2

Кратковременным называют режим, при котором температура двигателя τ за время

работы не успевает подняться до установившейся температуры θ , но за время паузы уменьшается до температуры окружающей среды θ ( рис. В.2, б ).

Для этого режима применяют количественный показатель : «длительность работы».

Стандарты устанавливают 3 значения длительности работы электродвигателей: 10, 30 и 60 мин.

На судах в кратковременном режиме работают шлюпочные и траповые лебёдки

( длительность работы 10 мин ) и якорно-швартовные устройства ( длительность работы 30 мин ).

Повторно-кратковременный режим S3

Повторно-кратковременным называют режим, при котором температура двигателя

τ за время работы не успевает подняться до установившейся температуры θ , а за время паузы не успевает уменьшаться до температуры окружающей среды θ ( рис.В2., в ).

Этот режим состоит из чередующихся кратковременных рабочих периодов t и

пауз t . Время цикла t = t + t не должно превышать 10 мин. В противном случае наступает кратковременный режим работы S2.

Для этого режима применяют количественный показатель «продолжительность включения двигателя».

Продолжительностью включения двигателя ( ПВ, ПВ% ) называют отношение вре-

мени работы двигателя к времени цикла, выраженное в относительных единицах или про-

центах :

ПВ = t / t , или ПВ% = ( t / t )*100%.

Стандарты устанавливают 4 значения ПВ% : 15, 25, 40 и 60%. Чем больше

ПВ%, тем большую часть времени цикла работает двигатель.

На судах в повторно-кратковременном режиме работают двигатели грузовых лебё

док и кранов.

Например, три обмотки статора электродвигатель типа МАП621-4/8/24 ОМ1 с номи

нальными скоростями 170, 700 и 1400 об/мин имеют такие значения ПВ%: 15, 40 и 40.

Это означает, что обмотка первой скорости ( ПВ% = 15% ) не предназначена для длительной работы и используется как разгонная, для выхода на вторую скорость.

В то же время обмотки вторая и третья скорости ( ПВ% = 40% ) – рабочие, исполь

зуемые для перемещения груза с достаточно большими скоростями.

Выбор двигателя для работы в продолжительном режиме S1

Двигатели, работающие в продолжительном режиме, могут иметь два вида нагруз-

ки:

1. неизменную, при которой значения момента или мощности или тока двигателя

стабильны;

2. циклическую, при которой значения момента или мощности или тока двигателя

периодически изменяются ( рис. *** ).

Рис. *** Нагрузочная диаграмма исполнительного механизма при циклически изменяющейся нагрузке

В первом случае весь расчет сводится к нахождению мощности электродвигателя,

а во втором выбранный из каталога двигатель дополнительно проверяется на нагрев.

При неизменной нагрузке полезная мощность ( на валу ) электродвигателя находит

ся по формуле:

Р = , ( 214 )

где Р - заданная или найденная расчетным путем мощность механизма;

η - коэффициент полезного действия передачи от двигателя к механизму, напри-

мер, редуктора.

В случае отсутствия передачи ( насос, вентилятор и т.п. ) мощность электродвигате

ля принимается равной мощности механизма, т.е. выполняется соотношение Р = Р .

Далее по каталогу выбирают двигатель нужных параметров ( напряжение сети, ча-

стота вращения и др. ) и конструктивного исполнения ( брызго- или водозащищенное ) с номинальной мощностью Р ≥ Р .

Если номинальная мощность выбранного двигателя будет меньше расчетной мощ-

ности Р , выбранный двигатель будет перегреваться, что недопустимо.

Приведенный метод расчета применяется для двигателей судовых насосов и венти-

ляторов, нагрузка которых при работе стабильна.

При циклической нагрузке мощность электродвигателя рассчитывают методом последовательных приближений в два этапа.

На первом находят мощность электродвигателя по формуле (214):

Р = ,

после чего выбирают двигатель по каталогу.

На втором выбранный двигатель проверяют на нагрев, используя один из трех методов:

1. метод средних потерь;

2. метод эквивалентного тока;

3. метод эквивалентного момента или эквивалентной мощности.

Метод средних потерь

Суть этого метода состоит в том, что по нагрузочной диаграмме ( рис. *** ) с по-

мощью уравнений ( 202 ) и (204 ) находят потери Q , Q ,…, Q , соответствующие каж-

дому значению мощности Р , Р ,…, Р .

Далее рассчитывают среднее значение тепловых потерь в двигателе по формуле:

Q = ? ( 216 )

где Q , Q ,…, Q - потери, соответствующие значениям мощности на отдельных «ступенях» нагрузочной диаграмм;

t = t + t +… t - время цикла.

После этого сравнивают значение средних потерь Q с номинальными потерями в

двигателе Q .

Двигатель при работе не перегреется, если выполняется соотношение Q ≥ Q .

При обратном соотношении, т.е. если Q < Q , двигатель при работе будет перегреваться. В этом случае надо выбрать из каталога ближайший больший по мощности двигатель и повторить проверку..

Этот метод – весьма точный и пригодный для всех типов двигателей, однако требует значительных затрат времени на расчеты.

Поэтому на практике используют менее громоздкие методы проверки двигателя на нагрев, а именно – методы эквивалентных тока, момента или мощности.

Метод эквивалентного тока

Этот метода заключается в замене протекающих в двигателе реальных токов I , I , …I фиктивным эквивалентным I , который не изменяется по величине на протяжении цикла, но вызывает такой же нагрев, как и реальные токи.

Выведем формулу такой замены.

На основании зависимости ( 201 ) уравнение ( 216 ) можно переписать в таком ви-

де:

ΔР = . ( 217 )

Из теории электрических машин известно, что потери в двигателе бывают двух видов:

1. постоянные, не зависящие от нагрузки, и состоящие из потерь в стали, механиче-

ских и дополнительных потерь;

1. переменные, зависящие от нагрузки и обусловленные тепловым действием тока

в обмотках двигателя, при этом, в соответствии с законом Джоуля-Ленца, ΔР = kI r.

Суммарные ( средние ) потери в двигателе

ΔР = ΔР + ΔР .

Подставим значения потерь в уравнение (217 ):

ΔР = ΔР + ΔР = ΔР + kI r. =

= .

После несложных преобразований получим:

kI r.= .

Сократив на kr левую и правую части уравнения, получим:

I .= ,

откуда.

I .= , (218)

где I , I ,…I - токи, соответствующие промежуткам времени t , t ,…t на нагру-

зочной диаграмме ( рис. *** ).

Далее найденный эквивалентный ток I сравнивают с номинальным током двигателя I .

Двигатель при работе не перегреется, если выполнено условие: I ≤ I .

Если по расчету окажется, что I > I , двигатель при работе перегреется. В этом случае надо выбрать из каталога ближайший больший по мощности двигатель и повто-

рить расчет.

Метод эквивалентного момента

Этот метод основан на том, что электромагнитный момент двигателя прямо пропорционален току якоря у двигателей постоянного тока М = k I или току статора асинхронного двигателя М = k' I .

Умножая с учетом этих соотношений обе части уравнения (218 ) на k , можно от формулы эквивалентного тока перейти к формуле эквивалентного момента:

М .= . ( 224 )

Далее найденный эквивалентный момент М сравнивают с номинальным момен

том двигателя М .

Двигатель при работе не перегреется, если выполнено условие: М ≤ М .

Если по расчету окажется, что М > М , двигатель при работе перегреется. В этом случае надо выбрать из каталога ближайший больший по мощности двигатель и повто-

рить расчет.

Метод эквивалентной мощности

Этот метод основан на том, что мощность двигателя при вращательном движении прямо пропорциональна его моменту, что видно из формулы Р=Мω .

Для двигателей постоянной тока параллельного возбуждения и асинхронных ско-

рость двигателя на рабочих участках механических характеристик стабильна (ω = const ),

что позволяет перейти от уравнения (224 ) к уравнению эквивалентной мощности:

. Р .= . (225)

Далее найденную эквивалентную мощность Р сравнивают с номинальной мощностью выбранного двигателя Р .

Двигатель при работе не перегреется, если выполнено условие: Р ≤ Р .

Если по расчету окажется, что Р > Р , двигатель при работе перегреется. В этом случае надо выбрать из каталога ближайший больший по мощности двигатель и повто-

рить расчет.

Выбор двигателя для работы в кратковременном режиме работы S2

Напомним, что в кратковременном режиме работают такте судовые электроприво-

ды:

1. траповые и шлюпочные лебедки, продолжительность работы - 15 мин;

2. якорно-швартовные и подруливающие устройства – продолжительность – 30

мин.

Рис. ***. Кривые нагрева двигателя пр кратковременном режиме работы

Если электродвигатель длительного режима ( S1 ) будет работать с номинальной мощностью Р кратковременно ( t ), то за время работы его температура перегрева ( по отношению к окружающей среде ) не достигнет максимально допускаемого значения τ ,

пропорционального количеству тепла Q ( рис. 81, кривая 1 ). Иначе говоря, двигатель будет недогружен.

Если же двигатель к концу рабочего режима нагревается до установившейся темпе

ратуры режима продолжительной работы, ( рис. 81, кривая 2 ), то он используется по мощ-

ности полностью.

Для полного использования двигателя длительного режима по мощности его нагруз

ку надо увеличить до значения Р > Р , работая с которой, двигатель нагреется до τ .

Однако увеличение мощности двигателя означает увеличение прежде всего статиче

ского момента М исполнительного механизма, что может вызвать опрокидывание асин-

хронного двигателя при условии, что максимальный статический момент механизма М превысит критический ( максимальны ) момент двигателя М , т.е. если М >

М .

Поэтому для электроприводов кратковременного режима работы не применяют двигатели продолжительного режима работы. Для них применяют специально изготовлен

ные электродвигатели кратковременного режима работы, имеющие повышенную перегру

зочную способность и выдерживающие возникающие при этом тепловые перегрузки.

Порядок расчета и выбора электродвигателей для кратковременного режима состоит в следующем:

1. предварительно рассчитывают мощность двигателя по формуле

Р = ,

После чего выбирают его из каталога;

2. проверяют двигатель на перегрузочную способность, при этом должно быть

выполнено условие М > М , т.е критический момент двигателя должен быть больше максимального статического момента механизма. Если это условие не выполняется, т.е.

М < М , то из каталога выбирается ближайший больший по мощности двигатель, после чего проверка повторяется;

3. строят нагрузочную диаграмму I (t) или М (t) или P (t) и проверяют двигатель на нагрев одним из рассмотренных выше способов, т.е. методом эквивалентного тока или эквивалентого момента или эквивалентной мощности.

В случае отсутствия двигателей кратковременного режима допускается использова

ние двигателей повторно-кратковременного режима, исходя из следующих соотношений:

Двигатели кратковременного режима работы S2	Двигатели повторно-кратковре- менного режима работы S3
Продолительность работы, мин	Продолительность включения, ПВ%
15	-
30	15
60	25
90	40

Выбор двигателя для работы в повторно-кратковременном режиме работы S3

В повторно-кратковременном режиме работают судовые грузоподъемные механиз-

мы – грузовые лебедки и краны.

Работа этих механизмов связна с частыми пусками и остановками, тем не менее эти двигатели нагреваются до меньших температур по сравнению с двигателями продолжи-

тельного режима ( рис. 78). Последнее объясняется тем, что двигатели продолжительного режима работают непрерывно, а двигатели повторно-кратковременного режима часто оста

навливаются.

Рис. *** Нагрузочная диаграмма двигателя при повторно-кратковременном режиме работы

Для работы в этом режиме используются двигатели специальных крановых серий,

у которых диаметр ротора меньше, чем у двигателей такой же мощности продолжительно-

го режима. Это позволяет уменьшить момент инерции ротора и тем самым уменьшить вре

мя переходных процессов при пуске и остановке двигателей. В свою очередь, это повыша

ет производительность грузоподъемных механизмов, что позволяет сократить время стоян

ки судна в портах под грузовыми операциями. Тем самым улучшаются экономические показатели работы судна в целом.

Напомним, что такие двигатели рассчитаны на одно из стандартных значений про-

должительности включения ПВ%, а именно: 15, 25 и 40%.

Расчет мощности двигателя в этом режиме сводится к следующему:.

1. по заданным значениям грузоподъемности и параметрам механизма ( передаточ

ное число, коэффициент полезного действия передачи ) рассчитывают статический мо-

мент М - на валу двигателя при подъеме номинального груза и мощность двигателя Р .

2. после этого выбирают из каталогов двигатель по условию: Р ≥ Р , при обрат

ном соотношении двигатель будет перегружаться;

3. сразу же после выбора двигателя его проверяют на устойчивость к опрокидыва

нию при снижении напряжения судовой сети на 15% ( Правила Регистра ), т.е. до значе-

ния

U' = 0,85U = 0,85*380 = 323 В.

При таком снижении напряжения новое, пониженное значение максимального ( оп-

рокидывающего ) момента понизится до значения

М' = ( 0,85 ) М = 0,7225 М ≈ 0,7 М ,

где М - максимальный ( опрокидывающий ) момент двигателя при номинальном напряжении судовой сети;

Проверка состоит в сравнении нового значения максимального момента электро-

двигателя со статическим моментом на валу двигателя при подъёме номинального груза.

Двигатель не опрокинется при условии: М' > М ,

где М - статический момент на валу двигателя при подъеме номинального груза

( см. п.1 );.

В случае опрокидывания двигателя, необходимо из справочника выбрать слідую-

щий ближайший по мощности электродвигатель и повторить проверку.

5. рассчитывают параметры нагрузочной диаграммы ( ток и время ) при подъеме и спуске номинального груза и холостого гака и строять ее график I( t);

6. проверяют двигатель на нагрев, используя метод эквивалентного тока, по форму

ле:

I .= ,

где индексы «п», «у» и «т» означают соответственно пуск, установившийся режим

и торможение, а время «t » - длительность паузы в работе двигателя ( двигатель отключен от сети );

α.- коэффициент, учитывающие ухудшение условий охлаждения двигателей при пуске и торможении, когда скорость двигателя меньше номинальной;

β.- коэффициент, учитывающие ухудшение условий охлаждения двигателей с само-

вентиляцией во время паузы в работе двигателя;

7. с помощью нагрузочной диаграммы находят расчетную продолжительность включения

ПВ = t / t

где t = ( t + t +…+ t ) – суммарное время работы двигателя на протяже-

нии цикла;

t = t + t +…+ t + t - продолжительность цикла;

8. если расчетная продолжительность включения не совпадает со стандартной про

должительностью включения выбранного двигателя ( 15, 25 или 40% ), пересчитывают эквивалентный ток на стандартную продолжительность включения выбранного двигателя

I = I

Двигатель не перегреется, если выполняется условие: I ≤ I . Если же эквива-

лентный ток больше номинального, выбирают из каталога ближайший больший по мощно

сти двигатель и повторяют расчет сначала.

9. находят расчётное число циклов в час

Z = 3600 / t .

Двигатель обеспечит необходимую производительность электропривода, если вы-полняется условие:

Z > Z ,

где Z - заданное или найденное из таблиц с нормативными требованиями к элек

троприводам лебедок ( кранов ), значение числа циклов в час.

Если это число меньше заданного или табличного, т.е. Z < Z , из каталога выбирают ближайший больший по мощности двигатель и повторяют расчет.

10. таким образом, выбранный двигатель удовлетворяет условиям работы электро-

привода, если он::

а) не опрокинется при снижении напряжения судовой сети, при выполнении усло

вия М' > М ,

б) не перегреется при работе, при выполнении условия I ≤ I .

в ) обеспечит необходимую производительность электропривода, при выполнении

условия Z > Z .

Общие условия выбора электродвигателей для судовых электроприводов

Таких условий четыре:

1. номинальное напряжение выбранного двигателя и напряжение судовой сети

должны быть одинаковыми;

2. режимы работы выбранного электродвигателя и механизма должны быть одина

ковыми;

3. номинальная ( по справочнику ) и расчётная ( по расчёту )мощности двигателя

должны быть одинаковыми;

4. номинальная ( по справочнику ) и расчётная ( по расчёту ) частоты вращения

двигателя должны быть одинаковыми.

При нарушении 1-го условия двигатель сгорит ( если напряжение сети больше на-

пряжения двигателя ) или будет развивать пониженный момент ( если напряжение сети меньше напряжения двигателя ).

При нарушении второго условия двигатель окажется либо перегруженным, либо

недогруженным.

Например, если выбрать для брашпиля ( режим S2, 30 мин ) двигатель продолжи-

тельного режима, последний не успеет за 30 мин работы нагреться до максимально допу-

стимой классом изоляции температуры, т.е. не будет полностью использован по мощно-

сти.

Если выбрать в качестве для электродвигателя охлаждающего насоса главного двигателя ( режим S1 ) двигатель кратковременного режима ( например, S2, 30 мин ), он за короткое время перегреется и выйдет из строя.

При нарушении 3-го условия двигатель окажется либо перегруженным, либо недо-

груженным. Например, если выбирать двигатель, номинальная мощность которого мень-

ше расчётной, он окажется перегруженным. Лучше выбрать двигатель с небольшим запа-

сом по мощности.

Нарушение 4-го условия на практике неизбежно, т.к. трудно выбрать двигатель,

номинальная скорость которого в точности совпадает с расчётной.

В этом случае считают выбор удовлетворительным, если номинальная скорость отличается от расчётной не более чем на ± 5%.

Неодинаковость скоростей электродвигателя и механизма ухудшает условия рабо-

ты как электродвигателя, так и механизма, и может стать причиной аварии электропри-

вода.

Приведем пример.

У центробежного насоса его основные параметры – напор Н ( м ), подача Q ( м / час ) и мощность P ( кВт ) прямо пропорциональны соответственно первой, второй и третьей степени частоты вращения:

Н ≡ ω, Q ≡.ω , Р ≡.ω .

Отсюда следует, что если скорость электродвигателя больше номинальной скоро-

сти насоса, например, на 10%, т.е. ω' = 1,1 ω , то новые значения напора, подачи и мощно

сти составят соответственно

Н' ≡ ω' = 1,1 Н ,

Q' ≡.( ω') = ( 1,1) Q = 1,21 Q ,

Р' ≡.( ω') = ( 1,1 ) Р = 1,331 Р ,

т.е. напор увеличится на 10%, подача – на 21%, а мощность насоса ( равная мощно

сти электродвигателя ) - на 31%.

В результате увеличения напора возможен разрыв трубопровода или повреждение арматуры ( клапанов ), а увеличение мощности, развиваемой электродвигателем, приведет

к перегрузке и последующему его отключению тепловыми реле.

Наоборот, если скорость электродвигателя меньше номинальной скорости насоса, например, на 10%, т.е. ω' = 0,9 ω , то новые значения напора, подачи и мощности соста-

вят соответственно

Н' ≡ ω' = 0,9 Н ,

Q' ≡.( ω') = ( 0,9) Q = 0,81 Q ,

Р' ≡.( ω') = ( 0,9 ) Р = 0,729 Р ≈ 0,73 Р ,

т.е. напор уменьшится на 10%, подача – на 19%, а мощность насоса ( равная мощ-

ности электродвигателя ) - на 27%.

В результате уменьшения напора и подачи возможны нарушения в работе системы,

которую „обслуживает” насос. В то же время электродвигатель окажется недогруженным ( недоиспользованным ) по мощности.

Примеры расчета мощности и выбора электродвигателей механизмов, работа-

ющих в продолжительном режиме S1

Ниже приводятся примеры расчета мощности и выбора электродвигателей механиз

мов, работающих в продолжительном режиме S1 – насосов, вентиляторов, компрессоров.