Determinación de la potencia del motor durante el funcionamiento transitorio repetitivo

El modo de funcionamiento del accionamiento eléctrico, en el que los periodos de funcionamiento son de tal duración, y se alternan tanto con pausas de cierta duración, que la temperatura de todos los dispositivos que componen el accionamiento eléctrico no alcanza un valor estable, ni durante cada período de trabajo, ni durante cada descanso, se llama interrupción.

El régimen de carga periódica corresponde a gráficos similares a los que se muestran en la Fig. 1. El sobrecalentamiento del motor eléctrico varía a lo largo de la línea discontinua de una sierra que consta de segmentos alternos de curvas de calentamiento y enfriamiento. El modo de carga intermitente es típico de la mayoría de los accionamientos de máquinas herramienta.

Arroz. 1. Programa de carga intermitente

La potencia de un motor eléctrico que opera en modo periódico se determina más convenientemente mediante la fórmula de pérdidas promedio, que se puede escribir como

donde ΔA es la pérdida de energía en cada valor de carga, incluidos los procesos de arranque y parada.

Cuando el motor eléctrico no funciona, las condiciones de refrigeración se deterioran significativamente. Esto se tiene en cuenta introduciendo coeficientes experimentales β0 <1. El tiempo de pausa t0 se multiplica por el coeficiente β0, como resultado de lo cual el denominador de la fórmula disminuye y las pérdidas equivalentes ΔREKV aumentan y, en consecuencia, aumenta la potencia nominal del motor eléctrico.

Para motores protegidos asíncronos de la serie A con una velocidad síncrona de 1500 rpm y una potencia de 1-100 kW, el coeficiente β0 es 0.50-0.17, y para motores de soplado β0 = 0.45-0.3 (con un aumento en Пн , coeficiente β0 disminuye). Para motores cerrados, β0 está cerca de la unidad (0.93-0.98). Esto se debe a que la eficiencia de ventilación de los motores cerrados es baja.

Al arrancar y parar, la velocidad media del motor eléctrico es inferior a la nominal, por lo que también se deteriora la refrigeración del motor eléctrico, que se caracteriza por el coeficiente

Al determinar el coeficiente β1, se supone condicionalmente que el cambio en la frecuencia de rotación ocurre de acuerdo con una ley lineal y que el coeficiente β1 depende linealmente de él.

Conociendo los coeficientes β0 y β1, obtenemos

donde ΔР1, ΔР2, — pérdidas de potencia con diferentes cargas, kW; t1 t2 — tiempo de acción de estas cargas, s; tn, tT, t0 — tiempo de inicio, retardo y pausa, s; ΔАп ΔАТ — pérdidas de energía en el motor durante el arranque y la parada, kJ.

Como se indicó anteriormente, cada motor debe seleccionarse para condiciones de calentamiento y sobrecarga. Para aplicar el método de pérdidas promedio, es necesario configurar previamente un determinado motor eléctrico, que en este caso también se recomienda seleccionar de acuerdo con las condiciones de sobrecarga.La fórmula de potencia equivalente se puede utilizar para un cálculo aproximado en los casos en que el arranque y la parada son raros y no afectan significativamente el calentamiento del motor eléctrico.

En ingeniería mecánica, para el funcionamiento en modo de carga intermitente, se utilizan motores eléctricos diseñados para funcionar con carga continua. La industria eléctrica también produce motores especialmente diseñados para manejar cargas intermitentes, que son ampliamente utilizados en estructuras de elevación y transporte. Dichos motores eléctricos se seleccionan teniendo en cuenta la duración relativa de la inclusión:

donde tp es el tiempo de funcionamiento del motor; t0 — duración de la pausa.

Un ejemplo de elección de un motor por potencia en modo de operación múltiple a corto plazo.

Determine la potencia del motor eléctrico a n0 — 1500 rpm; el motor funciona de acuerdo con el programa de carga que se muestra en la fig. 2, un. Potencia en el eje del motor eléctrico al ralentí de la máquina Pxx = 1 kW. Momento de inercia reducido de la máquina Jc = 0,045 kg-m2.

Respuesta:

1. Preseleccione el motor eléctrico de acuerdo con las condiciones de sobrecarga, como λ = 1,6:

Según el catálogo, elegimos un motor eléctrico con la versión protegida de alta potencia más próxima (2,8 kW), en la que mon = 1420 rpm;

Para este motor λ = 0,85 • 2 = 1,7. De esta forma, el motor se selecciona con un cierto límite de sobrecarga.

La dependencia η = f (P / Pн) de este motor se muestra en la fig. 2, b.

Arroz. 2. Dependencias N = f (t) y η = f (P / Pн)

2. Según la fórmula

detectamos pérdidas en potencias 1; 3; 4,2 kW (en horario). Las pérdidas son respectivamente 0,35; 0,65 y 1kW. Encontramos pérdidas en Pn = 2,8 kW, que son ΔPn = 0,57 kW.

3. Determinar la hora de inicio y la hora de finalización por oposición:

dónde:

Obtenemos tn = 0,30 s; tt = 0,21 s.

4. Determine las pérdidas iniciales y finales:

Obtenemos ΔAp = 1,8 kJ y ΔAt = 3,8 kJ.

5. Encuentre las pérdidas equivalentes en el bucle:

dónde

Obtenemos ΔREKV = 0,44 kW. Dado que ΔPn = 0,57, entonces ΔREKV <ΔPn y, por lo tanto, el motor está correctamente seleccionado.