电动机的功率计算,对于港口设备的设计是重要的,当设计值偏大会影响效益及港口的投资,当设计值偏小可能造成电机过载,不能正常运行,所以必须重视电动机的功率计算。 。
电动机功率估算(1)
此公式由机械方面提供,供电气传动设计者参考,但是从电气传动及机电一体化观点看,有值得商确的地方,现讨论如下。
公式; P=10×V×G/0.8×60
绿隔热玻璃式中 P 电动机功率 KW
V 速度 M/min
G 物体重量 T
上式还可简化为 P=0.2VG 此公式可用吗?,客观看在某些特定条件下可估算,但在很多负载下是不能估算的。
电动机功率简化计算(2)
所谓简单计算,可以视为不使用力矩(N·m)折算的较复杂精确计算。电动机港口使用最多的有普通异步电动机、变频器专用异步电动机、铙线式电动机、直流电动机等。
确定异步电动机的容量时应考虑;
1)电动机的容量应大于负载所需要的功率。2)负载所需的启动转矩和电动机最
大转矩相比,后者要有足够的裕量。3)即当电源电压降低额定值的10%时,电动机也能够需出所需要的转矩。4)应在规定的温升范围内工作,不能影响电机的寿命。5)考虑电力传动机构的效率以及负载的变化,要留有一定的裕量。6)了解负载的性质,选择适合的电机运行方式(a连续工作制、b短时工作制、c重复工作制)。
电机容量由下式考虑;
电机容量=(传动负载的动力)+(负载加速的动力/减速到所需速度的动力)
负载的特性有很多种,比较典型的有重力负载、摩擦负载、流体负载等,所以不可能用一个简单公式,来估算各种不同的负载。
一、重力负载计算;起重机、升降机、电动葫芦等。
P=VW/η×10-3
式中;P 功率 KW
W 额定重量+吊钩重量+钢丝绳重量,N
V 提升速度 m/s
η 机械效率 (齿轮传动η=o.94~0.98)
(蜗轮传动η=0.5~0.8)
二、摩擦负载计算;起重机升降机的横移、行走机构,导轨上移动的台车等。
1、水平移动的摩擦负载计算;
P=ωVW/η
式中;W 负载重量 t
ω 阻力系数 kg/t (取5~20kg/t)
热水泵机械密封 V 速度 m/s
2、斜面移动的摩擦负载计算;(河港斜坡缆车、矿山斜坡缆车等)
P=VW(sinθ+ωcosθ)/ η式中;
式中;θ 斜面倾斜角度
V 速度 m/s
ω 阻力系数 kg/t (取5~20kg/t)
W 负载重量 t
三、流体负载的计算;(水泵等)
1、水泵负载计算 (也可询问厂家)
P=kρQH/6.12ηP
式中;k 裕量系数 1.1~1.5
ρ 液体的密度水为1.0 kg/m3(其它液体应查表)
Q 流量 m3/min
H 全扬程 m
ηP 泵的效率(在0.6~0.83之间)
2、风扇,风机负载计算(也可询问厂家)
P=kQH/η×10-3
k 裕量系数 (1.1~1.5)
美甲器Q 风量m3/min
H 风压 Pa
η 风扇风机的效率(0.3~0.75之间)
四、电梯(及悬链式链斗卸船机升降机构,单电动机双缆车)的计算;
电梯一般都有载重的2/1的配重,这样电动机的功率可以小很多。悬链
式链斗卸船机升降机构也有配重。矿山用的摩擦轮升降功率均可小很多。
计算公式;如上图,如箱体自重W0为1500kg,载重W为1000kg,设配重率为0.5,则配重WC为;
WC=1500+1000×0.5=2000kg
可见当运载重量为额定载重时(即W=1000kg),则箱体侧偏重500kg 。当运载重量为零时(即W=0),则配重侧偏重500kg 。故此种设计,电动机最大传动负载为500kg,即升、降负载都在500kg范围内。
五、河港缆车运行 如下图,可知上、下行缆车互为配重功率可以小,在四川河港有较多电机选型容量偏大,不合理,现场用户工程师提出过此类问题。
电机功率计算(3)
一、恒定负载连续工作制的电机功率计算;
1、在基速以下工作时;
PN≥PL= TLnN /9550 (KW)
2、从基速向上调速工作时;
PN≥PL=TL nmax /9550
PN 电动机额定功率 KW
PL 折算到电动机轴上的负载功率,KW
TL 折算到电动机轴上的负载转矩,N.m
nN 电动机额定转速,r/min
nmax 电动机的最高工作转速, r/min
二、 变动负载连续周期工作制功率计算;(做起来参数不易取得但应理解其原理)
这种工作制下,电动机功率可以先按等效(均方根)转矩法、或等效电流法,算出一个周期内的等效转矩Tnns或等效电流Inns,后选取电动机额定转矩Tn,
额定电流In
等效电流法适用于各种类型的电动机发热校验;
等效转矩法适用于转矩与电流成比例的工况时;弱磁情况下需要修正,串励磁直流电机不能应用。
等效功率法;功率与电流成比例时应用。
1、等效电流法计算;
I精密电主轴12 t1+I22t2+‥…+In2tn
Inns = 要求 Inns≤In
t1+t2+‥…tn
2、等效转矩法计算;
T12t1+T22t2+‥…+Tn2tn
Tnns= 要求 Tnns≤Tn
t1+t2+‥…tn
3、等效功率法计算;
P12t1+P22t2+‥…Pn2tn
Pnns= 要求 Pnns≤Pn
t1柴油车节油器+t2+‥…tn
以上三式中的符号;
I1 I2 …In 电动机一个运行周期,负载电流曲线的近似直线段,的各个分段电流值。A
T1 T2 … Tn 各分段转矩值。N.m
P1 P2…Pn 各分段功率值。KW
t1 t2 … t3 各分段负载持续时间。s
Inns Tnns Pnns 等效电流、等效转矩、等效功率。
IN TN PN 电动机额定电流、转矩、功率。
二、变动负载连续、断续,工作制的电机功率计算;
n
t 时间
起动 恒速提升时间 制动 停止
Ts tst 工作周期 Tb T0
0
dn/dt
> 0 > 0
0 t
< 0
Tz
TS>TZ
0 t
T
TS Tst(恒速提升时间) Tb T0 Ts Tst
0 t
起升电动机的负载图如上图,图中n=ƒ(t)是转速曲线。在启动时间里,
dn/dt>0,电动机转矩Ts>Tz ;在制动时间里,dn/dt<0, TB<Tz ;在恒速运行阶段,Tst=Tz,因此先计算Tz,再计算加速和减速的dn/dt,即可求出电动机转矩图T= ƒ(t)
在这种工作制下,电动机功率可先按等效(均方根)转矩法或等效电流法,算出一个周期内的等效转矩Tnns,或等效电流Tnns,再选取电动机的额定转矩TN
或额定电流IN。
此计算不易作,原因是参数不易取得。但可以理解工况和力矩、电流、速度、时序等变化的关系,对电动机的功率影响是很大的,不能忽视。如果不考虑上述参数之间的关系,简单计算出的电机功率可能不合理。
此法可用于;功率精确计算、电机发热校验、电机最大过载转矩计算、校验起动过程的最小转矩,及允许最大飞轮矩计算等。
基于上述;电动计功率计算(1),太简单,不能反映各种工况下电机功率计算。电动计功率计算(3)精确、但参数多,太繁琐不好计算。现在介绍个人认为实用、且较合理的计算方法是功率计算(2);供参考
计算例题;
例; 某桥式吊钩起重机,额定起升重量30t,起升速度3m/min,横行速度
20m/min,行走速度30m/min核桃壳滤料,计算起升、横行、行走用电动机的功率。(已知参数;
横行小车全重10t,桥重20t,横行阻力系数C=10n/kn,行走阻力系数C=12n/kn,
机械传动效率取η=0.75。
计算;1、各机构所需功率;
30×1000×9.81×3/60
起升机构; P=F U/103η = =19.6 KW
103×0.75
GΣ(C+7v)v (30+10)×9.81×(10+7×20/60)×20/60