11. Мощность двигателя, затрата энергии, к. П. Д. Установки и машины

4.12.1Мощность двигателя

Подъемный электрический двигатель должный работать с нагрузкой, при которой в течение продолжительного времени нагрев его обмоток не превышает допустимых норм. Двигатель подъемной установки работает в тяжелых условиях с переменным вращающим моментом и изменяющейся частотой вращения, причем эти величины меняются периодически, через промежутки времени, равные продолжительности подъемной операции. Поэтому в разные периоды подъемной операции изменяется количество выделяемой в обмотке двигателя теплоты.

В соответствии с характером нагрузочных диаграмм на подъемный двигатель мощность его должна удовлетворять: нормальному нагреву средним квадратичным током: допустимым перегрузкам, которые имеют место как при движении подъемных сосудов, так и в экстренных случаях. К последним относится выполнение маневров, регулирование длины подъемных канатов и т.п.

На основании понятия о среднем квадратичном токе вытекает понятие об эквивалентном усилии двигателя ели при системах с органами навивки постоянного радиуса и эквивалентном моменте обращение двигателя при системах с органами навивки переменного радиуса.

Эквивалентное усилие (момент) — это абстрактное, постоянное по величине усилие (момент), действующее беспрерывно, включая и паузу между движениями подъемных сосудов, и вызывающее такой же нагрев двигателя как имеющие место фактические усилия (моменты) по погрузочным диаграммам на двигатель.

При подъемных системах с органами навивки постоянного радиуса, статически уравновешенных, и трехпериодной диаграмме скорости (см. рис. 48, б) эквивалентное усилие

(141)

Знаменатель подкоренного выражения формулы (141)

Т_n' = k_уд (t₁ + t₃) + t₂ + k_nt_n (142)

где k_у.д и k_n - коэффициенты, которые учитывают ухудшение условий охлаждение во время соответственно ускоренного и замедленного движения, а также паузы между движением подъемных сосудов; по данным акад. М. М. Федорова k_у.д = 1 и k_п = 0,38 ХЭМЗ рекомендует k_у.д = 0,5 и k_п = 0,25.

При подъемных системах с органами навивки постоянного радиуса без уравновешивающего и с тяжелым уравновешивающим канатом, когда на протяжении каждого периода времени подъемной операции изменяются F₁ до F₂, F₃ до F₄ и т.д. и при трехпериодной диаграмме скорости (см. рис. 48, а и в) эквивалентное усилие

(143)

В общем случае для подъема систем с органами навивки постоянного радиуса при любых диаграммах скорости

(144)

То же, с органами навивки переменного радиуса

(145)

Необходимо иметь в виде, что при определении F_экв (или М_экв) при механическом торможении отрицательные усилия (моменты) в подкоренное выражение не вводятся, а при электрическом торможении — вводятся, так как в первом случае они не способствуют нагреванию двигателя, а во втором способствуют.

Отношение максимального движущего усилия при системе с постоянным радиусом навивки по погрузочной диаграмме (или максимального вращающего момента) к F_экв (или М_экв) называется коэффициентом перегрузки при подъеме

(146)

При асинхронном двигателе k_под ≤ 1,6 ... 1,8, при системе привода с двигателем постоянного тока k_под ≤ 1,8 ... 2.

Кроме перегруза при подъеме имеет место перегруз от экстренных усилий (моментов).

При наличии кулаков максимальные экстренные усилия (моменты) при маневрах могут быть в следующих случаях:

1) при поднимании верхней груженой клети, когда нижняя, стоит на кулаках,

(147)

(148)

где — коэффициент сопротивления движению одного подъемного сосуда и его области каната; R_k и R_H — соответственно конечный и начальный радиусы навивки;

2) при удлинении каната, когда нижняя клеть с порожними вагонетками поднимается, а верхняя стоит на кулаках,

(149)

(150)

При отсутствии кулаков или наличии их только на верхней приемной площадке, а внизу при наличии качающихся площадок и когда при подъеме нижняя порожняя клеть массой Q_с поднимается без вагонеток (при регулировке каната),

(151)

(152)

где — масса порожних вагонеток.

Коэффициент перегруза от экстренных усилий (моментов)

(153)

Для асинхронного двигателя допускается k_э ≤ 1,8...2 и для системы привода с двигателем постоянного тока k_э ≤ 2 … 2,2.

При системах с органами навивки переменного радиуса k_под и k_э определяют как отношение соответственно М_max„ и М_эк.max и М_экв.

Значение k_э и k_под не должны превышать допустимых значений, причем для соблюдения этого может возникнуть необходимость в увеличении F_экв, (или М_екв). Увеличение должно быть не более 30 % при асинхронном двигателе и не более 40% при системе привода с двигателем постоянного тока. В противиом случае уменьшение k_под и к_э достигается не увеличением F_экв (или М_екв), а уменьшением F_max (или М_max ) и F_эк.max (или М_эк.max ). В связи с этим может возникнуть необходимость в уменьшении ускорения а₁ (или ε₁₎.

Определив F_экв (или М_екв), удовлетворяющее условиям допустимого нагревания двигателя током и допустимого перегруза при подъеме и от экстренных усилий, находим эквивалентную мощность (кВт) подъемного двигателя:

при системах с органами навивки постоянного радиуса

(154)

то же, переменного радиуса

(155)

Строительная мощность подъемного двигателя устанавливается увеличением N_экв к ближайшей мощности, по каталогу, причем ее рекомендуется брать на 10 - 15 % больше эквивалентной.