Под эквивалентной нагрузкой подразумевается такая неизменная по значению нагрузка, при которой за время работы двигателя выделяется такое же количество тепловой энергии, какое фактически выделяется при изменяющейся нагрузке за тот же промежуток времени.
При расчетах
мощности электродвигателей эквивалентное количество выделившейся тепловой энергии для упрощения заменяют эквивалентными параметрами. Такими параметрами могут быть ток, мощность, вращающий момент, мощность потерь.
Мощность потерь двигателя складывается из двух составляющих:
где Р0 = const — постоянные потери, не зависящие от нагрузки двигателя; Рп = kI2 — переменные потери, зависящие от нагрузки (это потери в меди обмоток двигателя); k — коэффициент пропорциональности.
При переменной нагрузке двигателя за интервал времени dt выделяется
количество теплоты:
и
за время рабочего периода:
Количество выделившейся теплоты при неизменной эквивалентной мощности потерь ΔР
эк:
Приравнивая эти значения, получим формулу
средних потерь:
Эта формула неудобна в обращении, так как требует определения мощности потерь в двигателе, которая обычно неизвестна. Для получения более удобной формулы подставим в формулу количества теплоты за время рабочего периода значение:
тогда:
а по формуле количества выделившейся теплоты при неизменной эквивалентной мощности потерь определим:
где Iэк — ток двигателя при эквивалентной нагрузке.
Приравнивая Q и Q
эк, получим:
откуда
эквивалентный ток двигателя:
Для двигателей с неизменным значением
магнитного потока (двигателя постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением), у которых зависимость между моментами и током линейна:
может быть использована
формула эквивалентного момента:
Мощность двигателя Р = Мω. Если двигатель имеет жесткую характеристику, то ω = const. В этом случае, пренебрегая изменением угловой скорости, можно получить
формулу эквивалентной мощности:
При определении эквивалентных величин необходимо вычислить определенные интегралы. Методы решения их выявляют способом задания подынтегральной функции. При аналитическом задании интеграл определяют аналитически. При графическом, как это чаще всего бывает, используются графические или графоаналитические методы решения.
По значению эквивалентного параметра выбирают электродвигатель, причем номинальный параметр должен быть больше эквивалентного. Номинальная мощность двигателя при этом должна соответствовать его режиму работы.
Выбираемый двигатель также должен быть проверен на допустимую перегрузку из условия:
где Mmax — максимальное значение момента фактической нагрузки двигателя: λ — допустимый коэффициент перегрузки двигателя по моменту.
В заключение следует отметить, что из всех рассмотренных методов наиболее точными являются методы средних потерь и среднего квадратичного тока, поэтому их использование предпочтительно.
Методы средних квадратичных момента и мощности не применимы для двигателей, у которых магнитный поток не остается постоянным (
двигатели с последовательным и смешанным возбуждением).
