Пример расчета мощности двигателя для кратковременного режима

Пример. Требуется выбрать трехфазный асинхронный двигатель для электропривода заслонки трубопровода.
Частота вращения n₂ = 930 ± 20 об/мин.
Режим работы кратковременный t_p = 15 мин.
Статический момент сопротивления на валу двигателя реактивный M_c = 60 Н•м.
Способ монтажа IM1001.
Двигатель должен быть закрытого исполнения.
Климатические условия и место размещения УЗ.
Нагрузочная диаграмма кратковременного режима работы и график для определения коэффициента механической перегрузки:

Решение.

Асинхронный двигатель — это ➠

Определяем требуемую мощность двигателя по формуле:
$P_{kp}=0,105*10^{-3}*M_c*n_2=0,105*10^{-3}*60*930=5,86$ кВт.

Выбираем двигатель серии 4А (основное исполнение), степень защиты IP44; постоянная нагревания Т_н = 30 мин, относительное значение времени рабочего цикла
t*= $t_p/T_{H}=15/30=0,5.$

По графику определяем коэффициент механической перегрузки p_М — 2,2.

Вычисляем мощность двигателя продолжительного режима, используемого в кратковременном режиме, по формуле:
$P{prime}_{HOM.kp}={P_{kp}}/{p_{M}},$
где $P_{kp}$ — мощность кратковременного режима;
$p_{M}$ — коэффициент механической перегрузки.
Тогда
$P{prime}_{HOM.kp}={P_{kp}}/{p_{M}}={5,86}/{2,2}=2,66$ кВт.

По каталогу двигателей серии 4А (основное исполнение) принимаем двигатель типа 4А112МВ6УЗ номинальной мощностью P_ном = 3,0 кВт, номинальным скольжением 5,5 %, перегрузочной способностью 2,2; кратность пускового момента 2.

Учитывая перегрузку двигателя, определяем частоту вращения при кратковременной нагрузке P_кр = 5,86 кВт
$n{prime}_{HOM}=n_1-P_{kp}*{{{n_1-n_{HOM}}/{P_{HOM}}}}=1000-5,86*{{1000-945}/3}=893$ об/мин,
где $n_{HOM}$ — частота вращения двигателя в продолжительном номинальном режиме: $n_{HOM}=1000*(1-0,055)=945$ об/мин.

Рассчитаем момент на валу двигателя, соответствующий кратковременной нагрузке P_кр = 5,86 кВт и частоте вращения n_кр = 893 об/мин:
$M_{kp}=9,55*10^{3}*{{5,86}/893}=62,34$ Н•м,
т.е. момент на валу двигателя при кратковременной нагрузке P_кр = 5,86 кВт превышает заданное значение статического нагрузочного момента, M_кр > M_c → 62,34 > 60.

Вычисляем номинальный вращающий момент двигателя в продолжительном режиме:
$M_{HOM}=9,55*10^{3}*{{P_{HOM}}/{n_{HOM}}}=9,55*10^{3}*{{3}/{945}}=30,3$ Н•м.

Определяем максимальный момент двигателя:
$M_{Makc}=30,3*2,2=66,7$ Н•м.

Находим действительную перегрузочную способность двигателя:
${M_{Makc}}/{M_c}={66,7}/65=1,03$ .

При возможном уменьшении напряжения сети на 5 % перегрузочная способность составит 1,03 • 0,952² = 0,93.

Вычисляем пусковой момент двигателя: M_п = 30,3 • 2 = 60,6 Н•м, что превышает статический момент M_с = 60 Н•м. Значит, выбранный двигатель удовлетворяет требованиям электропривода по пусковому моменту и перегрузочной способности.

Выполняем проверку двигателя по минимальному моменту: для выбранного двигателя кратность минимального момента ${M_{min}}/{M_{HOM}}=1,6$ , значит, $M_{min}=1,6*M_{HOM}=1,6*30,3=48,48$ Н•м, а это меньше статистического момента нагрузки M_с = 60 Н•м.

Двигатель мощностью 3 кВт не прошел проверку по минимальному моменту, выбираем двигатель типа 4А112МВ6УЗ номинальной мощностью P_ном = 4,0 кВт, номинальным скольжением 5,1 %, перегрузочной способностью 2,2; кратность пускового момента 2.

Частота вращения при кратковременной нагрузке P_кр = 5,86 кВт:
$n{prime}_{HOM}=n_1-P_{kp}*{{{n_1-n_{HOM}}/{P_{HOM}}}}=1000-5,86*{{1000-949}/4}=925$ об/мин,
где $n_{HOM}$ — частота вращения двигателя в продолжительном номинальном режиме: $n_{HOM}=1000*(1-0,051)=949$ об/мин.

Момент на валу двигателя, соответствующий кратковременной нагрузке P_кр = 5,86 кВт и частоте вращения n_кр = 925 об/мин:
$M_{kp}=9,55*10^{3}*{{5,86}/925}=60,5$ Н•м,
т.е. момент на валу двигателя при кратковременной нагрузке P_кр = 5,86 кВт превышает заданное значение статического нагрузочного момента, M_кр > M_c → 60,5 > 60.

Номинальный вращающий момент двигателя в продолжительном режиме:
$M_{HOM}=9,55*10^{3}*{{P_{HOM}}/{n_{HOM}}}=9,55*10^{3}*{{4}/{925}}=41,3$ Н•м.

Максимальный момент двигателя:
$M_{Makc}=41,3*2,2=90,86$ Н•м.

Находим действительную перегрузочную способность двигателя:
${M_{Makc}}/{M_c}={90,86}/60=1,514$ .

При возможном уменьшении напряжения сети на 5 % перегрузочная способность составит 1,514 • 0,952² = 1,37.

Пусковой момент двигателя: M_п = 41,3 • 2 = 82,6 Н•м, что превышает статический момент M_с = 60 Н•м. Значит, выбранный двигатель удовлетворяет требованиям электропривода по пусковому моменту и перегрузочной способности.

Проверяем двигатель по минимальному моменту: для выбранного двигателя кратность минимального момента ${M_{min}}/{M_{HOM}}=1,6$ , значит, $M_{min}=1,6*M_{HOM}=1,6*41,3=66,08$ Н•м, что превышает статистический момент нагрузки M_с = 60 Н•м.

Окончательно выбираем электродвигатель типа 4А112МВ6УЗ номинальной мощностью P_ном = 4,0 кВт.

Подобные расчеты

Расчет мощности электродвигателя вентилятора ➠
Расчет мощности двигателя насоса ➠
Расчет мощности двигателя центробежного водяного насоса ➠
Расчет мощности двигателя транспортера ➠
Расчет мощности двигателя для пилорамы ➠
Определение мощности двигателя круглопильного станка ➠
Выбор электродвигателя токарного станка ➠

Поделитесь с друзьями: