Выбор мощности двигателей при продолжительном режиме работы

Метод средних потерь
На рисунке приведены графики нагрузки двигателей при продолжительном режиме работы. Первый из них соответствует случаю, когда нагрузка двигателя остается постоянной длительное время. Второй график характерен для меняющейся во времени нагрузки на валу двигателя.
Если при продолжительном режиме работы мощность Р на валу двигателя не изменяется, то номинальная мощность двигателя Яном выбирается равной Р. В этом случае по каталогу выбирают двигатель ближайшей большей мощности. Условие выбора двигателя имеет вид
Продолжительный режим, как показано на рис. 6.5,б, может характеризоваться и переменной в цикле нагрузкой. В этом случае в соответствии с изменением нагрузки будет меняться мощность потерь в двигателе и соответственно его температура. При возрастании нагрузки температура двигателя также растет, а при снижении — уменьшается.
Прежде чем воспользоваться изложенным ниже методом выбора мощности двигателя по средним за цикл потерям, производится ориентировочный выбор мощности. При заданном цикле работы переход от одной нагрузки к другой является динамическим процессом, для которого справедливо уравнение движения однако, пока не выбран двигатель, неизвестен момент инерции / и не могут быть оценены потери в переходных процессах. Кроме того, нельзя определить и значение мощности потерь в установившихся режимах, так как при неизвестном типе двигателя нет зависимости его КПД от мощности r\При определении мощности двигателя ее выбирают обычно на 10—30% больше, чем мощность двигателя за цикл, с учетом динамических перегрузок двигателя.
Следует отметить, что при длительных циклах работы время работы двигателя на одном участке может оказаться весьма длительным. При этом на наиболее продолжительном участке работы температура двигателя достигает установившегося значения. Если нагрузка в этом случае будет максимальной, то для выбора двигателя можно обратиться к выражению РаонЩР, где Р—мощность нагрузки на указанном продолжительном участке.
Можно доказать, что при времени цикла 7*ц, много меньшем, чем постоянная времени нагрева двигателя Та, т. е. Гц<С7н* двигатель может быть выбран по мощности на основании средних потерь мощности за цикл.
Так как превышение температуры двигателя в установившемся режиме при AP=const определяется выражением т =ЛР/А, то определяемая средними потерями температура тСр будет равна.
Таким образом, двигатель работает, не нагреваясь выше допустимой температуры, если средняя мощность потерь за цикл равна или не превышает мощности потерь, выделяющихся в двигателе при работе его с номинальной нагрузкой, т. е. когда его скорость равна номинальной и он развивает номинальную мощность или соответственно номинальный момент.
Для ЭТУ нередки случаи, когда эксплуатация двигателей ведется при температуре окружающей среды выше 40°С. Это значит, что допустимое превышение температуры Тдоп двигателя будет ниже значений, указанных в табл. 6.1. Определить мощность двигателя Pt при температуре окружающей среды, отличающейся от 40°С, можно с учетом того, что превышение температуры двигателя прямо пропорционально потерям, которые в нем выделяются при работе,
Зная график AP(t) для выбираемого двигателя, можно определить допустимую мощность, которую развивает двигатель при температуре окружающей среды, отличной от 40°С. В этом случае критерием правильности выбора двигателя является выполнение условия (6.16), в котором ДЯср следует заменить на АР.
Пример 6.1. Провести ориентировочный расчет мощности и выбор двигателя группового привода печного рольганга, кинематическая схема которого приведена на рис. 1.14. Рольганг выполняет горизонтальное перемещение поддонов общим весом G=160 кН в камере проходной печи с наибольшей регулируемой скоростью и=0,15 м/с при температуре 1000 К. Общее число роликов рольганга п=8; диаметр бочки роликов d=0,l м; коэффициент трения скольжения в цапфах роликов £п=0,006; передаточное отношение цепной передачи /ц=1,95; КПД цепной передачи ^ц=0,9; передаточное число редуктора /Р=31; КПД редуктора г|р=0,87. Режим работы привода продолжительный.
Расчет проводим в следующей последовательности.
Вычисляем угловую скорость рольганга и суммарный момент, развиваемый роликами рольганга, пренебрегая весом роликов:
Здесь /=0,5-10"2 м — коэффициент трения качения горячего металла по роликам согласно табл. 1.3.
Рассчитываем скорость двигателя и момент, приведенный к валу двигателя:
Рассчитываем требуемую мощность двигателя
Выбираем согласно условию (6.14) двигатель на длительный режим работы металлургической серии типа Д31 мощностью Рпом= =4,5 кВт>Р со скоростью лНом=1750 об/мин, что соответствует й)ном=173 с-1, на напряжение UBoм=220В.