Другой режим работы (повторно-кратковременный вместо длительного, упрощенный перерасчет)

Ситуация. Требуется АД для работы в повторно-кратковременном режиме, характеризующемся продолжительностью включения ПВ (Раздел 6.12). В распоряжении имеются АД различной номинальной мощности Р _д, предназначенные для использования в длительном режиме. Необходимо определить: двигатель с какой номинальной мощностью можно использовать.

В процессе определения требуемой мощности двигателя при его работе в повторно-кратковременном режиме было получено значение Р _пк.

Для надежной работы АД соотношение мощностей Р _пк и Р _д должно быть следующим [24]:

где β₀ – коэффициент, учитывающий уменьшение теплоотдачи при стоянке двигателя; k ₀ – отношение потерь холостого хода к потерям при нагрузке

Коэффициенты β₀ и k ₀  зависят от числа пар полюсов (как правило, увеличиваются с ростом числа пар полюсов) и от высоты оси вращения (уменьшаются с ростом высоты оси вращения) (табл. 7, [50]).

Таблица 7 – Коэффициенты β₀ и k ₀

6.15.3. Другая температура окружающей среды [15]

Предельные температуры обмоток двигателей с различными классами изоляции (Раздел 6.14.3) соответствуют номинальной нагрузке двигателей и температуре окружающей среды +40°С. Если действительное значение температуры Θ_окр <+40°С, то двигатель без опасности перегрева может быть нагружен несколько выше номинальной нагрузки; при Θ_окр > +40°С нагрузка двигателя должна быть снижена против номинальной.

Поэтому, если температура окружающей среды, при которой будет работать двигатель, значительно отличается от установленной по стандарту +40ºС, то необходимо выполнить перерасчет его номинальной мощности, т.е. определить мощность двигателя, с которой он, работая в предназначенном режиме, не будет перегреваться.

Введем коэффициент λ:

Р _λ = λ* Р _н,

где Р _λ - номинальная мощность двигателя при температуре окружающей среды, отличной от базовой.

Установившееся значение перегрева двигателя в номинальном режиме при базовой температуре окружающей среды прямо пропорционально соответствующей мощности потерь:

τ _{у н} = Θ_пред - 40° ≡ Δ Р _н,

где Θ_пред- предельная температура изоляции согласно классу изоляции двигателя.

При работе двигателя с действительной температурой окружающей среды:

τ _у = Θ_пред - Θ_окр ≡ Δ Р _λ,

Разделив почленно записанные соотношения, получим:

(1)

Потери в двигатели можно разделить на постоянные ΔР_пост (не зависящие от нагрузки) и переменные Δ Р _пер.

Обозначим их соотношение через k = Δ Р _пост/ Δ Р _{пер ном}

Для различных типов двигателей, в зависимости от их быстроходности и конструкции, значение коэффициента k может меняться в пределах от 0.4 до 1.1 [15].

Выражение (1) примет вид:

Разделим числитель и знаменатель левой части равенства на Δ Р _{пер.ном} и примем в качестве допущения, что отношение переменных потерь пропорционально отношению квадратов мощностей:

Получим:

После преобразований будем иметь:

При Θ_окр>40 ºС λ<1 Р _λ < Р _н.

При Θ_окр<40 ºС λ>1 Р _λ > Р _н.

Например, для серийно выпускаемых АД, в каталогах приведены следующие соотношения номинальной мощности в зависимости от температуры окружающей среды (табл. 8) [35].

Таблица 8 – Соотношения номинальной мощности АД