Бурковский А.Н., Снопик Л.Ф., Васенева В.А.

,

где I_ном — номинальный ток обмотки; ΔP_ΣS3 — максимальное допустимое значение суммы потерь энергии в двигателе в режиме S3; ΔР_Σ1S - сумма потерь энергии в номинальном режиме S1; Р_с — потери в стали. Значение ΔP_ΣS3 вычисляют из выражения

,

где ξ - продолжительность включения (в относительных единицах); &beta — коэффициент ухудшения охлаждения обмотки статора во время паузы.
           Из табл. 1 видно, что указанная методика позволяет с удовлетворительной для практики точностью рассчитать мощность при среднем значении превышения температуры обмотки статора, равном допустимому, для данного класса изоляции. Следовательно, при расчетных значениях тока I_S3 температура изоляции обмотки статора, через которую протекает ток, будет превышать допустимую не более чем на 7-10°С [2]. Расчеты и экспериментальные исследования показали, что для поддержания требуемой надежности обмотки необходимо снизить расчетные значения тока на 6-7%. При этом всплески температур не будут превышать допустимых значений.
          Таблица 1

Тип двигателя	продолжительность включения, %, в режиме S3	IS3, A		Отклонение расчетных значений от экспериментальных, %
		расчетный	экспериментальный
ВР132М8	60	17,08	16,64	+2,64
ВР100L4	15	16,8	15,76	+6,6
ВР100L4	40	11,65	12,31	-5,35
В250М4	40	201,4	196,8	+2,34

           При определении допустимого тока следует учитывать технологические факторы (рассеяние потерь на нагрев и эффективность теплопередачи статора). Приближенная оценка по [4] показывает, что для компенсации этих факторов, а также погрешности методика нужно уменьшить расчетное значение тока еще на 7-8%.
         С учетом изложенного были рассчитаны допустимые токи при различных продолжительностях включения ПВ (рассматривали по 8-10 двигателей различной мощности каждой полюсности). Обработка данных показала, что для двигателей одной полюсности зависимости I_S3/I_НОМ = f(ПВ) в относительных единицах практически совпадают. На рисунке приведены указанные зависимости, построенные по математическим ожиданиям токов. По этим кривым можно определить допустимый из условий нагрева ток любого двигателя при условии сохранения номинального напряжения на его зажимах. Приведены также экспериментальные относительные значения тока для ряда испытанных двигателей (они расположены несколько выше соответствующих кривых).
         Из рисунка видно, что при ПВ<15% мощность двигателей можно увеличить в 1,5-1,8 раза. Кратковременно двигатели могут обеспечивать такую мощность, без снижения надежности при любом виде сочленения с механизмом. При длительном же использовании двигателей необходимо дополнительно рассматривать вопросы обеспечения требуемых долговечности подшипников (10 000 ч) и жесткости вала (прогиб не должен превышать 10% величины воздушного зазора между статором и ротором).
         Известно [5], что радиальное усилие, Н, на конце вала

где с — коэффициент, учитывающий тип сочленения; М_НОМ— номинальный вращающий момент, кг·м; D - диаметр шестерни (начальный), или шкива (наружный), или упругой муфты (по пальцам), см.

          Значение с для упругой муфты равно 0,1-0,3 для шестерни - 1,1, а для клиноременной передачи - 1,8.
          Значение М_НОМ определяют по формуле

где Р_НОМ - номинальная мошность двигателя, кВт; n - частота вращения, об/мин.
          Таким образом, радиальное усилие F пропорционально полезной мощности и зависит от вида сочленения. Коэффициент допустимого увеличения усилия k, определяемый отношением максимально допустимого радиального усилия на конец вала [1] к номинальному усилию, показывает, во сколько раз можно перегрузить двигатель при сохранении требуемых долговечности подшипников и прогиба вала. Следовательно, допустимая мощность двигателя может быть вычислена по формуле

          Расчеты показали, что при сочленении двигателя с механизмом при помощи эластичной или зубчатой муфты допустимая мощность ограничивается только характеристикой моментов:

          где k_у<1 — коэффициент уменьшения нагрузки для обеспечения устойчивой работы двигателя (зависит от характера изменения нагрузки в процессе работы); Mmах и М_НОМ — максимальный и номинальный моменты.
          При зубчатой и клиноременной передачах допустимая мощность определяется по формулам:

где k_ш и k_кр — коэффициенты допустимого увеличения мощности при сочленении с помощью шестерни и клиноременной передачи.
          Значения k_ш и k_кр при диаметрах начальной окружности ведущей шестерни D_ш=2,5d и ведущего шкива D_шк=5d (где d — диаметр конца вала двигателя) и угле обхвата шкива ремнем приведены в табл. 2. В числителе указаны значения, соответствующие клиноременной передаче, в знаменателе — зубчатой для двигателей горизонтального исполнения с частотой тока 50 и 60 Гц. Значения k_ш для двигателей мощностью 15—110 кВт с частотой вращения 3000 и 3600 об/мин не указаны, так как в этих двигателях для ограничения вибрации не применяется сочленение с помощью зубчатой передачи. Следует отметить, что данные табл. 2 справедливы для всех детерминированных режимов S2-S7.

Таблица 2

Номинальная мощность в режиме S1, кВт	Коэффициент допустимого увеличения мощности при синхронной частоте вращения, об/мин
	3000, 3600	1500, 1800	1000, 1200	750, 900
0,25	-	2.20	-	-
0,37	2,50	2,50/2,08	2,30	-
0,55	2,50	2,20	2,57/2,07	-
0,75	2,50	2,30/2,10	2,04/1,67	-
1,1	2,50/2,44	2,40/2,28	1,47/1,20	-
1,5	2,50	1,89/1,55	2,09/1,70	-
2,2	2,48/2,03	1,80/1,47	1,49/1,23	-
3	2,39/1,96	2,50/2,09	1,80/1,40	1,48/1,21
4	2,50/2,09	1,52/1,23	1,45/1,23	2,15/1,76
5,5	1,95/1,33	1,63/1,33	1,86/1,50	1,43/1,17
7,5	1,92/1,58	1,85/1,52	1,43/1,17	2,50
11	2,29/1,88	1,43/1,17	2,60/2,50	1,45/1,19
15	2,50	2,80/2,38	1,45/1,19	2,20/1,98
18,5	2,38	2,31/1,90	1,62/1,24	2,50/2,23
22	2,50	2,30/2,23	2,50	2,40/2,23
30	2,45	1,96/1,61	1,76/1,36	1,51/1,24
37	2,50	2,11/1,74	1,51/1,24	2,00
45	2,11	1,51/1,24	2,20	2,00/1,74
55	2,27	1,62/1,33	2,12/1,74	2,12/1,74
75	2,50	2,13/1,74	1,82/1,49	1,51/1,24
90	2,42	1,66/1,37	1,51/1,24	-
110	2,28	1,62/1,33	-	-

          При других значениях диаметров шестерен и шкивов коэффициенты допустимого увеличения мощности вычисляют из выражений:

          По приведенным данным в каждом конкретном случае определяются вид и размеры элементов сочлене¬ния, которые позволят полностью использовать допустимую тепловую мощность двигателя при обеспечении требуемых надежности и долговечности вращающихся частей.
         

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ