9.8. Расчет мощности и выбор электродвигателя

Условие максимальной производительности, надежности и экономичности электропривода может быть выполнено только в случае правильного расчета мощности электродвигателя.

Двигатель заниженной мощности не обеспечивает заданной про­изводительности, чрезмерно перегревается, быстро изнашивается и является причиной возникновения аварий и простоев. Двигатель завышенной мощности работает с низким к.п.д., стоимость электрооборудования и эксплуатационных расходов при этом возрастает.

Расчет необходимой мощности двигателя производят на основании ряда технико-экономических требований, но одним из основных условий правильного выбора электродвигателя является его нагрев.

Наиболее уязвимой с точки зрения нагрева является изоляция обмоток двигателя.

Если температура окружающей среды принята ГОСТом равной 40°С, то превышение температуры изоляции обмоток над температурой окружающей среды допускается в пределах от 65° С (для изоляции класса А) до 115°С (для изоляции класса F), а для некоторых нагревостойких материалов на основе слюды, стекла и керамики — до 140°С.

Превышение температуры изоляции обмоток сверх установленной ГОСТом недопустимо, так как это ведет к разрушению изоляции и сокращению срока службы двигателей.

При рассмотрении тепловых процессов в двигателе для упрощения задачи полагают, что двигатель является однородным сплошным телом, а теплоемкость и теплоотдача пропорциональны разности температур двигателя и окружающей среды.

В соответствии с этим изменение температуры перегрева т в зависимости от начальной τ_нач и конечной τ_уст температур выражается уравнением

Если же начальное превышение температуры τ_нач = 0 при t — 0, то уравнение приводится к виду

На рис. 9.13 изображены кривые нагревания двигателя при раз­личных мощностях нагрузки.

Нагрузке P₁= Р_и соответствует кривая 1, нагрузке Р₂ — кривая 2 и т. д. Из рисунка видно, что двигатель может длительно работать без перегрева в том случае, когда развиваемая им мощность не превышает номинальной. Если эта мощность выше номинальной, то время работы двигателя должно быть уменьшено с таким расчетом' чтобы его температура не превышала τ_доп (t₂, t₃ на рис. 9.13).

Начальная температура перегрева τ_нач изменяет лишь скорость увеличения температуры двигателя, не изменяя характера процесса (рис. 9.14)

В этом случае уравнение температуры перегрева имеет вид

Разность τ_нач - τ_уст может быть положительной или отрицательной и температура двигателя будет соответственно расти или убывать (рис. 9.14).

Первому случаю соответствует кривая 1 на рис. 9.15 второму случаю - кривые 2 к 3. Постоянная времени охлаждения Т₀ неподвижного двигателя больше постоянной времени нагревания (охлаждения) Т вращающегося двигателя. Вообще же постоянная времени двигателя пропорциональна его объему. Кроме того, у вентилируемых машин постоянная времени меньше по сравнению с невентилируемыми машинами тех же габаритов.