Пример расчета мощности электродвигателя подъемного механизма

Пример. Рассчитать мощность и выбрать для электропривода подъемного механизма трехфазный асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором серии МТКН.
Частота вращения двигателя: 700±10 об/мин.
Пуск двигателя под нагрузкой.
Режим работы: повторно-кратковременный S3.
Нагрузочная диаграмма:

М₁ = 310 Н•м; М₂ = 200 Н•м; М₃ = 150 Н•м;
t₁ = 5 с; t₂ = 9 с; t₃ = 12 с; t_п = 116 с.

Решение:

Электродвигатель — это ➠

Поставленную задачу решаем методом эквивалентного момента.

Определяем эквивалентный момент:
М_экв
Н•м.

Вычисляем эквивалентную мощность двигателя:
P_экв = 0,105 • М_экв • n_ном = 0,105 • 206,668 • 700 = 15,19 кВт.

Находим продолжительность цикла:
t_ц = t_р + β • t_п= 26 + 0,5 • 116 = 84 с,
где t_р = t₁ + t₂ + t₃ = 5 + 9 + 12 = 26 с, время работы;
t_п — время паузы.

Получаем расчетное значение ПВ’:
ПВ’ = (t_р ÷ t_ц) • 100 = (26 ÷ 84) • 100 = 30,9 %.

Рассчитаем мощность двигателя при номинальном
ПВ = 40 %:
P_пкр = P_экв = кВт.

По каталогу выбираем электродвигатель типа МТКН-411-8 с номинальными данными: P_ном = 15 кВт при ПВ = 40%; 220/380 В; n_ном = 695 об/мин; n₁ = 750 об/мин; M_макс = 657 Н•м; M_п = 638 Н•м.

Вычислим номинальный момент на валу двигателя:
Н•м.

Определим частоту вращения на ступени диаграммы
M₁ = 310 Н•м:

об/мин.

Наибольший момент на валу двигателя M_наиб = M₁ = 310 Н•м, значит M_наиб < M_п.

Найдем перегрузочная способность двигателя:
λ_м =

В итоге получается, что выбранный двигатель по перегрузочной способности и пусковому моменту удовлетворяет заданным условиям.

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 ➠
• Выбор двигателя для электропривода заслонки трубопровода ➠

Поделитесь с друзьями:

Опубликовано 17 октября 201624 октября 2016Автор adminРубрики Основы электротехники

Расчет мощности и выбор электродвигателей для ЭП

Элементы электропривода

Выбор электродвигателя предполагает:

а) выбор рода тока и номинального напряжения, исходя из экономических соображений, с учетом того, что самыми простыми, дешевыми и надежными являются асинхронные дви­гатели, а самыми дорогими и сложными — двигатели посто­янного тока.

б) выбор номинальной частоты вращения,

в) выбор конструктивного исполнения двигателя, учиты­вая три фактора: защиту его от воздействия окружающей среды, способ и обеспечение охлаждения и способ монтажа.

Расчет мощности двигателей для длительного режима работы

При постоянной нагрузке (рис. 17.3, а) определяется мощ­ность Рс или момент Mс механизма, приведенные к валу дви­гателя, и по каталогу выбирается двигатель, имеющий бли­жайшую не меньшую номинальную мощность

 

Для тяжелых условий пуска осуществляется проверка ве­личины пускового момента двигателя так, чтобы он превышал момент сопротивления механизма. Пусковой момент, Н*м,

где λ — кратность пускового момента двигателя, выбираемого по каталогу.

При  длительной переменной нагрузке (рис. 17.3, б) определение номинальной мощности двигателя производят по

методу средних потерь, либо методу эквивалентных ве­личин (мощности, момента или тока).

Расчет мощности двигателя по методу средних потерь

Метод основан на предположении, что при равенстве но­минальных потерь двигателя ΔРН и средних потерь ΔРср, опреде­ляемых по диаграмме нагрузки, температура двигателя не будет превышать допустимую, °С:

 

1. Определяется средняя мощность нагрузки, кВт,

 

2. Предварительно подбирается двигатель с номинальной мощностью Рн. При этом

 

3. Определяются номинальные потери подобранного дви­гателя, кВт,

 

4. Определяются по диаграмме потери ΔP1, ΔР2,…, ΔРп, кВт,

 

где ηп — КПД, соответствующий мощности Рп и зависящий

от загрузки двигателя. При

5. Определяются по диаграмме средние потери, кВт,

где а — отношение постоянных потерь в двигателе, указанных в каталоге, к номинальным

 

 

6. Проверяется условие равенства средних и номинальных потерь. При их расхождении более чем на 10% подбирают другой двигатель и повторяют расчет.

Расчет мощности двигателя по методу эквивалентных величин

Метод основан на понятии среднеквадратичного или экви­валентного тока (мощности, момента). Переменные потери в двигателе пропорциональны квадрату тока нагрузки. Эквива­лентным, неизменным по величине током называют ток, создающий в двигателе такие же потери, как и изме­няющийся во времени фактический ток нагрузки.

1. Определяют величину эквивалентного тока, А,

2. По каталогу выбирают двигатель, номинальный ток ко­торого равен или несколько больше 1$.

3. Двигатель проверяют по перегрузочной способности: отношение наибольшего момента сопротивления к номиналь­ному не должно превышать допустимого значения, приводи­мого в каталогах (см. также, например, гл. 6 и 7).

или эквивалентного момента, Н*м:

Если мощность и вращающий момент двигателя пропорцио­нальны величине тока, то для расчета можно воспользоваться выражениями для эквивалентной мощности, кВт:

 

 

 

Расчет мощности двигателей

для повторно-кратковременного

и кратковременного режимов работы

Повторно—кратковременный режим работы (рис. 17.3, б).

По нагрузочной диаграмме определяют среднюю мощ­ность Рср.

Выбирают двигатель, номинальная мощность которого не меньше средней мощности.

Определяют эквивалентную мощность Р$ ( или Мэ).

Эквивалентную мощность (момент, ток) пересчитывают для ближайшего стандартного значения ПВН0М:

По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью Рн при ПВН0М так, чтобы Рн ≥ Р.

Выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способ­ности.

Кратковременный режим работы (рис. 17.3, а).

Стандартные продолжительности рабочего периода для этого режима составляют 15, 30, 60 и 90 мин. Мощность двигателя определяется по методу эквивалентных величин.

В этом режиме могут использоваться и двигатели» рассчитанные на длительный режим работы. Двигатель вы­бирают заниженной мощности. Следовательно, ток двигателя в период работы в этом режиме может существенно превышать номинальный, однако превышение температуры при этом не должно быть больше допустимого, X:

Ток двигателя в кратковременном режиме работы, допус­тимый в течение времени tP, A:

 

— постоянная времени нагрева двигателя, с.

Коэффициент тепловой перегрузки двигателя

Если постоянные потери К неизвестны, то для номинального режима их ориентировочно принимают равными переменным

потерям в двигателе, Вт:

Если известны потери ΔРкр и ΔРн, то постоянная времени, с, определяется из соотношения

← Предыдущая |
Следующая →
… содержание …

Мощность двигателя по сравнению с кВт электродвигателя

Нас часто спрашивают: «Как соотносится мощность бензинового или дизельного двигателя с мощностью электродвигателя в кВт?»

Простой ответ, направленно правильный, но не точный, заключается в том, что электродвигатель мощностью X кВт сравним с бензиновым или дизельным двигателем мощностью в 1,3-3 раза выше. Это широкий диапазон, потому что они не сравниваются напрямую.

Вот настоящий ответ. И это идет с предупредительной этикеткой, следующее объяснение слишком сложно из-за включения истории, математики и разницы между оптимальными и реальными результатами.

Во-первых, мы должны посмотреть, откуда взялась лошадиная сила. Джеймс Уатт, который усовершенствовал паровой двигатель для поездов, нуждался в способе объяснить, какую работу может выполнять паровой двигатель.

Он подсчитал, что лошадь может переместить 33 000 фунтов на один фут за одну минуту или 550 фунтов в секунду. Большая проблема с лошадьми (и двигателями) заключается в том, что они не могут выполнять эту работу вечно — сохраните этот самородок, мы к нему вернемся.

Двигатели фактически создают крутящий момент или вращательный эквивалент линейной силы. Помните, что лошадиные силы — это всего лишь маркетинговая аналогия, придуманная мистером Ваттом, поэтому для измерения мощности двигателя необходимо преобразовать крутящий момент в лошадиные силы. Формула преобразования крутящего момента в лошадиные силы: крутящий момент = (лошадиные силы x 5252) ÷ об/мин. Таким образом, мощность в лошадиных силах измеряет величину крутящего момента, который может быть создан для вращения гребного винта на определенных оборотах и ​​заставляет лодку двигаться вперед.

Итак, нам действительно нужно подумать о крутящем моменте, и это подводит нас к тому, почему электродвигатели лучше бензиновых.

Бензиновые и дизельные двигатели имеют кривую крутящего момента с заметным пиком, поскольку вы можете достичь такой мощности только при определенном уровне оборотов, на который двигатель рассчитан производителем. Кроме того, на выходной крутящий момент газа или дизель. Из-за этого вы почти никогда не получите номинальную мощность двигателя в лошадиных силах (точно так же, как лошадь не может раскрыть свой потенциал мощности в палящий жаркий день по сравнению с хорошим прохладным утром). Эта неспособность бензиновых и дизельных двигателей достичь своей номинальной мощности затрудняет сравнение л. с. с киловаттами. Электродвигатели имеют более постоянную мощность в различных условиях, поэтому потенциальная мощность двигателя доступна вам все время.

Как яхтсмен, вам действительно нужно знать, что любой электрический или газовый двигатель, который у вас есть, соответствует размеру вашей лодки.

Для этого вам нужно будет использовать водоизмещение лодки, длину ватерлинии, размер и форму киля, размер и форму руля и несколько других факторов, чтобы оценить потребляемую мощность в киловаттах для достижения скорости. Это кривая энергопотребления для Salona S44, сделанная Oceanvolt. Цель состоит в том, чтобы получить двигатель, достаточно большой для достижения скорости корпуса, но не пытаться протолкнуть лодку мимо него. Как вы можете видеть на графике ниже, это требует огромного количества энергии, которая быстро разряжает вашу батарею только при незначительном увеличении скорости. Основываясь на этой кривой энергопотребления, компания Oceanvolt рекомендовала двигатель мощностью 15 кВт для Salona S44. Вы можете видеть, что двигатель мощностью 10 кВт, вероятно, будет работать, но может быть немного меньше, а двигатель мощностью 20 кВт будет излишним.

Таким образом, в конце концов, важнее правильно подобрать размер электродвигателя, а не сравнивать киловатты с лошадиными силами. Если вы зададите нам в Green Yachts этот вопрос, мы будем рады помочь вам выяснить, какая мощность требуется для электродвигателя на любой лодке. Нам гораздо больше нравится помогать яхтсменам разобраться в этом, чем чувствовать себя неловко, давая приведенные выше слишком простые или слишком сложные ответы, когда нас просят сравнить мощность двигателя в лошадиных силах с киловаттами электродвигателя!

 

В чем разница между BHP, HP, кВт и PS?

Производители часто могут выбирать между блоками питания, поэтому вот краткое изложение того, что они все приравнивают к

.

Напомнить позже

Силовые агрегаты

всегда являются главными цифрами, связанными с любым новым автомобилем с высокими характеристиками, и могут обеспечить интересные сравнения между автомобилями по всему спектру автомобильного производства.

Мощность как сущность является мерой того, как быстро и насколько далеко двигатель может толкать автомобиль вперед, причем эта сила представляет собой крутящий момент, создаваемый внутренним сгоранием. В технике это обобщается как количество «работы», которую должен выполнять автомобиль, чтобы двигаться вперед, и с первых дней внутреннего сгорания принимало множество форм. Обычно разделенные на три основные единицы, используемые в разных областях по всему миру, давайте углубимся в то, что означает каждая единица измерения и как они соотносятся друг с другом.

Киловатт

1 кВт = 1,341 л.с.

Технически эта форма измерения является наиболее унифицированным методом измерения мощности и используется всеми инженерами во всем мире. Ватты — это единица СИ (Международная система), что означает, что они основаны на метре, килограмме, джоуле и секунде, которые составляют метрическую систему. Это измерение передачи энергии с течением времени, и это именно та работа, которую выполняет двигатель внутреннего сгорания.

Используемый в качестве единицы для автомобилей в основном в Южном полушарии, киловатт можно измерить, найдя значение крутящего момента от колес на катящейся дороге, а затем применив следующее уравнение:

киловатта — это современный взгляд на выходную мощность автомобиля, и я не удивлюсь, если использование этой формы станет нормой в Европе, хотя может потребоваться гораздо больше, чтобы убедить американцев сделать переход.

Хотя с учетом появления электромобилей было бы очень разумно начать переход, поскольку возможности электродвигателей измеряются в кВтч (киловатт-часах), что определяет, как долго электродвигатели могут производить определенное количество энергии. мощность для.

Лошадиная сила

Созданная мастером парового двигателя — мистером Джеймсом Ваттом — эта единица мощности каким-то образом дожила до наших дней в качестве основной единицы измерения мощности новых автомобилей там, откуда я родом. Лошадиная сила считалась эквивалентной лошади, передвигающей 33 000 фунтов массы на один фут за одну минуту. Теперь никто не знает, насколько большой была эта лошадь, была ли она особенно здоровой или нет… но давайте просто продолжим. Эта новообретенная единица позволила Уатту провести прямое сравнение между его паровозами и обыкновенными лошадьми, которые доминировали в транспортном бизнесе вплоть до изобретения парового двигателя.

Лошадиные силы по-прежнему остаются основным источником энергии для нас, автолюбителей в Великобритании и многих других в США, предотвращая любое внешнее влияние из континентальной Европы и Австралазии. Опять же, этот силовой агрегат можно найти путем преобразования крутящего момента, используя уравнение, аналогичное тому, что и у Ватта:

.

Это может показаться немного беспорядочным, но это уравнение упрощается до чего-то очень похожего на уравнение Ватта 9.Однако 0002 Лошадиная сила может оказаться непростым делом, поскольку значения измеряются по-разному. BHP (тормозная мощность) относится к оборудованию, необходимому для проверки двигателей на их выходную мощность, с большим барабаном с водяным тормозом внутри него, измеряющим тормозную силу, когда двигатель вращается с желаемой скоростью. В США это измеряется только с некоторыми вспомогательными компонентами, прикрепленными к трансмиссии, без таких вещей, как насос гидроусилителя руля, что привело бы к отсутствию паразитных потерь, если бы они были на месте. Поэтому в США рассчитываются более высокие показатели «HP», чем значения BHP, рассчитанные в Европе, где каждый компонент остается на месте.

WHP, или мощность на колесе, является более важным показателем полезной мощности, производимой двигателем, поскольку она рассчитывается с использованием точного крутящего момента, который проходит через трансмиссию и приводит в движение колеса.

ПС

1 л.с. = 0,986 л.с.

л.с. расшифровывается как pferdestärke, что переводится просто как лошадиная сила, но у него были некоторые метрические настройки, чтобы попытаться вывести старый добрый HP в 21 век. Эта метрическая лошадиная сила была принята по всей Европе в качестве нового стандарта измерения мощности и, вероятно, полностью проникнет в сознание британцев в недалеком будущем.

Официальным техническим стандартом для метрической лошадиной силы является мощность, необходимая для подъема груза массой 75 кг на один метр по вертикали за одну секунду, что после преобразования британских единиц в метрические соответствует цифре на 1,4 % больше, чем старые имперские единицы. Производители часто выбирают между PS и HP в зависимости от того, какая цифра кажется более округлой и презентабельной. Хотя я всегда видел PS как «лошадиные силы плюс несколько».

Чтобы обобщить эти три единицы мощности, давайте разберем известные автомобили и их соответствующие цифры, чтобы сравнить новые и старые единицы измерения:

Nissan Skyline GTR R34: 206 кВт = 276 л.с. = 280 л.с. (рекламируется)

McLaren 570S: 419 кВт = 562 л.