1.7. Режими роботи електродвигунів

Розрізняють три основних режими роботи електродвигунів: довготривалий, короткочасний і повторно-короткочасний.

У короткочасному режимі за час роботи двигун не встигає досягнути сталої температури, а під час паузи він охолоджується до температури навколишнього середовища. Наприклад, двигуни жалюзі вентиляційних систем, пересування упору ножиців, двигуни засувок, тощо.

У тривалому режимі період роботи настільки великий, що температура двигуна досягає свого сталого значення. Наприклад, двигуни довгостроково працюючих вентиляторів, конвеєрів, насосів, перетворювачів, та інших агрегатів.

У повторно-короткочасному режимі за час роботи двигун не встигає нагрітися до сталої температури, а за час паузи, протягом якої він відключається від мережі, охолонути до температури навколишнього середовища. При тривалості циклу 10 хвилин можна в розрахунках нагрівання враховувати середню сталу температуру, нехтуючи коливаннями її за час навантаження і пауз. У такому режимі працюють більшість двигунів кранів, ліфтів, металорізальних верстатів.

У вибраного двигуна постійна часу нагрівання повинна бути більше часу роботи під навантаженням.

Перетворення споживаної двигуном електричної енергії в механічну супроводжується її втратами. Вони складаються із втрат: на подолання сил тертя у підшипниках; в стальних листах осердя статора і ротора, обумовлених гістерезисом і вихровими струмами; в обмотках статора і ротора. Всі втрати енергії в двигуні виділяються у вигляді тепла, що призводить до його нагрівання.

Температура нагрівання з часом зростає нерівномірно. Спочатку тепло майже повністю витрачається на підвищення температури двигуна і тільки незначна його частина віддається у навколишнє середовище. Тому температура двигуна в цей час швидко зростає. Але одночасно збільшується тепловіддача в навколишнє середовище, тому підвищення температури сповільнюється і настає момент, коли все тепло, яке виділяється в двигуні," віддається в навколишнє середовище. В електродвигунах малої і середньої потужності стала температура встановлюється через півтори-дві години після початку роботи.

1.8. Розрахунок потужності двигунів в електроприводі

1.8.1. Розрахунок та вибір двигуна м1- головного приводу

Двигун працює в повторно-короткочасному режимі.

При цьому період навантаження =3+2с, а період відключення (паузи) =2+3с. Статичний момент навантаження на валу двигуна дорівнює Мс=20,40 Нм при частоті обертання на валу 1400 і 1380 об/хв. Перенавантажувальна здатність повинна бути не менше 1,3. Живляча мережа трифазна, напругою 380В. Розрахувати потужність і вибрати по каталогу трифазний асинхронний двох швидкісний двигун для даних умов роботи.

Визначаємо відносну тривалість включення.

*100, % (1,7)

- час навантаження, с

– час паузи, с

*100=60%

*100=40%

Визначаємо розрахункову потужність двигуна при тривалому режимі роботи.

Ррас=0,105* Мс* * , кВт (1,8)

де Мс – статичний момент на валу, Нм

- швидкість обертання валу двигуна, об/хв.

Підставляючи значення першого навантаження в формулу (1,9) отримуємо

Ррас=0,105* 40*1380* =5,7 кВт

Підставляючи значення другого навантаження в формулу (1,10) отримуємо

Ррас=0,105* 20*1400* =2,94 кВт

Розраховуємо потужність двигуна.

*Ррас, кВт (1,11)

де Ррас – розрахункова потужність двигуна при тривалому режимі роботи, кВт

ПВ – фактична тривалість включення двигуна, %

ПВст – стандартна тривалість включення двигуна, %

Розраховуємо потужність двигуна для першого навантаження, підставляючи значення в формулу (1,11) отримуємо.

*2,94=2,27 кВт

Розраховуємо потужність двигуна для другого навантаження, підставляючи значення в формулу (1,11) отримуємо.

*5,7=3,6 кВт

Приймаємо трифазний асинхронній двох швидкісний двигун типу 4А132 S4-2Y3, вибраний за літературою 5(1). Рном=6 кВт =1460/2910 об/хв. ƛm=1,8.

Визначаємо номінальний навантажувальний момент двигуна

, Нм (1,12)

де Рном – номінальна потужність, кВт

– номінальна швидкість обертання, об/хв.

Підставляючи значення в формулу (2,4) отримуємо

=19,6 Нм

Визначаємо перевантажувальну здатність асинхронного двигуна при навантажувальному моменті Мс=40 Нм.

= (1,13)

де ƛm – перевантажувальна здатність двигуна

Мном – номінальний момент на валу, Нм

Мс – момент статичного навантаження на валу, Нм

Підставляючи значення в формулу (1,13) отримуємо

= 0,88

Тобто обраний двигун не задовольняє умовам навантаження через недостатню перевантажувальну здатність. Приймаємо наступне більше значення потужності і вибираємо двигун типу 4А132М4/2У3 двохшвидкісний, [5]

Рном=9,5 кВт =1460/2910 об/хв. ƛm=1,8.

Визначаємо за формулою (1,12) номінальний навантажувальний момент двигуна

=31,1Нм

Визначаємо перевантажувальну здатність асинхронного двигуна при навантажувальному моменті Мс=40 Нм

Підставляючи значення в формулу (1,13) отримуємо

= 1,4

Що не більше ніж 1,3.