alegerea puterii motoarelor electrice ppt.ppt

7/25/2019 ALEGEREA PUTERII MOTOARELOR ELECTRICE ppt.ppt

http://slidepdf.com/reader/full/alegerea-puterii-motoarelor-electrice-pptppt 1/104

ALEGEREA PUTERIIMOTOARELOR ELECTRICEDE ACŢIONARE



Alegerea motorului electric corespunzãtor unei anumite acţionãri se faceluând în considerare un numãr însemnat de criterii. În primul rând trebuieales felul curentului, continuu sau alternativ, apoi tensiunea, eventual

frecvenţele, puterea şi tipul constructiv al motorului. Alegerea puterii motorului de acţionare a unui mecanism naval se faceconsiderând cunoscutã variaţia în timp a cuplului de sarcinã , amecanismului respectiv.

Alegerea corectã a puterii motoarelor electrice are mare importanţã, atât dinpunct de vedere al funcţionãrii şi utilizãrii acestora, cât şi din cel alpierderilor de energie în reţeaua de alimentare.

Subdimensionarea motoarelor electrice determinã supaîncãlzirea şideteriorarea rapidã a izolaţiilor. În acelaşi timp, cuplul de pornire şicapacitatea de supraîncãrcare devin mai mici şi conduc la reducereaproductivitãţii maşinilor de lucru, mai ales a acelora care necesitã pornirifrecvente.

Supradimensionarea motoarelor creşte inutil cheltuielile de investiţie, reducerandamentul şi în cazul motoarelor asincrone şi factorul de putere.

În cele mai multe cazuri, puterea motorului electric se alege ţinânduseseama de încãlzirea lui şi apoi se verificã la suprasarcinã. Sunt însã cazuri,mai ales în acţionãrile electrice navale în care motorul electric se alege pebaza puterii de vârf şi se verificã ca încãlzirea sã nu depãşeascã limitaimpusã în regim permanent.



Încãlzirea şi rãcirea motoarelor electriceÎncãlzirea motorului electric este cauzatã de pierderile: în cupru (prin efect Joule-

Lenz), în fier şi mecanice, care iau naştere în el la transformarea energiei electrice în

energie mecanicã. Dintre aceste pierderi, unele sunt constante fiind independente de

gradul de încãrcare al motorului, în timp ce altele sunt aria!ile, depinz"nd de gradul

de încãrcare al acestuia.Datoritã pierderilor care au loc în maşinã, a"nd la pornire temperatura mediului

am!iant, aceasta a începe sã se încãlzeascã. La început, cea mai mare parte din cãldurã

este înmagazinatã în pãr#ile componente ale maşinii, ridic"nd temperatura acestora,

restul fiind eacuatã în mediul încon$urãtor.

%e mãsurã ce temperatura maşinii creşte, cãldura cedatã mediului am!iant creşte,

pentru o anumitã încãlzire, cãldura cedatã deenind egalã cu cea produsã. În acest

moment se atinge ec&ili!rul termic şi temperatura maşinii rãm"ne sta#ionarã la o

aloare numitã 'tem eratura de re im.



!ierderile şi mãrimile de care depind ele.



"uncţionarea corectã a maşinilor electrice impuneanumite #temperaturi limitã de regim$, care suntfuncţie de clasele de izolaţie ale înfãşurãriloracestora.

Aceste temperaturi limitã de regim constituiesupratemperaturi sau #încãlziri admisibile$ pentrudiferite pãrţi componente ale maşinilor electrice,fi%ate în ipoteza cã temperatura mediului

încon&urãtor este de '()*+, iar atitudinea la carefuncţioneazã este ma%im )))m faţã de nivelulmãrii.



Supratemperaturile admisibile standardizate în*+ - SAS /0123



+alculul încãlzirii maşinilor electrice presupune

determinarea temperaturilor de regim şi comparareacu supratemperaturile admisibile standardizate.!ierderile totale din motor sunt determinate de

randamentul maşinii care variazã cu încãrcarea

motorului. !entru o anumitã sarcinã a motorului,randamentul va fi4

∑+==η

pP

P

P

P

2

2

1

2

2P1

pηη−

=∑



5acã notãm cu 6 cantitatea de cãldurã care se

dega&ã în maşinã în unitatea de timp, ea esteegalã cu suma pierderilor din maşinã4

ηη−==∑ 1

PpQ 2



IPOTEZE SIMPLIFICATOARE

În calculul încãlzirii maşinii electrice, om considera cã:- acesta este un corp omogen, cu conductivitatea termicã

perfectã, coeficientul de transmisie a cãldurii având aceeaşi

valoare în toate punctele prin care se evacueazã cãldura.edarea de cãldurã în mediul încon$urãtor are loc prin:Conducţie,Convecţie

Radiaţie

prima fiind propor#ionalã cu supratemperatura (diferen#a dintre

temperatura maşinii şi cea a mediului am!iant), cea de-a doua cusupratemperatura la puterea *,+ şi ultima cu supratemperatura la puterea a patra. om considera cã cedarea de cãldurã este propor#ionalã cu puterea înt"i a supratemperaturii, deoarece rolul

principal îl are aici cedarea de cãldurã prin conduc#ie şi conec#ie.



7cuaţia diferenţialã a încãlzirii

maşiniiθ⋅+⋅θ⋅=⋅ dCdtAdtQ



Separând variabilele rezult84

9ntegrând membrul stâng al ecuaţiei între ) şi valoarea curentã oarecare a timpului,

iar membrul drept între valoarea iniţialã oarecare θ) şi valoarea curentã θ4

⌡⌠

θ−θ=

θ

θ

∫ 0

AQ

d

A

Cdt

t

0

θ−

θ−=

A

QA

Q

lnA

Ct

0

[ ]sACT



rezolvând ecuaţia în raport cu θ se obţine

sau

[ ]sACT =

- reprezintã constanta de timp termicã a înc/lzirii

( )T43t ÷



A

Qmax=θ

%ractic, ec&ili!rul termic se considerã atins dupã un timp:

( ) T43t ÷=

.

( ) T43t ÷=



se obţine o form8 a ecuaţiei mai simpl84

Tt

0 Tt

max ee1−−

⋅θ+

−θ=θ

reprezentatã grafic conduce la curba :;



În ta!el se indicã orientati alorile constantei de timp aîncãlzirii în func#ie de tipul constructi al maşinii.



Discu#ie: func#ionarea la sarcini mai mici sau

mai mari dec"t cea nominal/

n1 PP <

n2 PP >



<8cirea maşinilor electrice7c. diferenţial8 a r8cirii

T

t

max e ′−

⋅θ=θ

0 reprezintã constanta de timp termicã a rãcirii. Deoarece 1021, constanta de timp termicã a rãcirii 0este mai mare ca constanta de timp termicã a încãlzirii .

[ ]sAC T ′=′



"orma grafic8 a ec. dif. a r8ciriimaşinilor electrice



Servicii de funcţionare alemaşinilor electrice

Regimul de funcţionare al unei maşinielectrice constã din ansamblul valorilor

numerice ale mãrimilor electrice şimecanice care caracterizeazãfuncţionarea sa la un moment dat



Servicii de funcţionare ale

maşinilor electrice Serviciul de funcţionare al unei maşini

electrice constã în precizarea succesiunii

şi duratei de menţinere a regimurilor care îl compun.



Servicii de funcţionare ale

maşinilor electrice Serviciul tip de funcţionare al unei maşini electrice reprezintã un

serviciu de funcţionare convenţionalã care este caracterizat printrosuccesiune standardizatã a regimurilor sale componente.

În sistemele electrice de acţionare, motoarele sunt obligate sã

funcţioneze în diferite servicii, impuse de procesul tehnologic şi deproductivitatea maşinilor de lucru. În practica construcţiei motoarelor electrice, acestea sunt proiectate

pentru un anumit serviciu nominal, care reprezintã un serviciu defuncţionare tip, atribuit acestora, la care ele corespund integral.

5intre cele opt servicii tip, definite ca servicii nominale standard în

SAS /0123, în cazul motoarelor de acţionare a mecanismelornavale se întâlnesc mai frecvent urmãtoarele4 continuu - S1= de scurtã duratã - S2 şi intermitent periodic - S3.



Serviciul continuu, notat convenţional cu indicativul S,

se caracterizeazã prin aceea cã motorul funcţioneazãaperiodic, cu o sarcinã constantã întrun interval de timp ,suficient pentru ca echilibrul termic sã fie atins.

În acest interval de timp diferitele pãrţi ale motorului a&ungla supratemperaturile lor de regim staţionar. 5eşi la pornire

pierderile totale de putere sunt mai mari decât pierderile deduratã, influenţa acestei ma&orãri asupra procesului termical motorului este negli&abilã, pornirile având loc la intervalemari de timp.

>n astfel de serviciu corespunde motoarelor de acţionare a

pompelor ce deservesc motorul principal de marş şimotoarele au%iliare, compresoarelor, ventilatoarelor etc.



Serviciul de scurtã duratã, notat convenţional cu

indicativul S3, se caracterizeazã printro funcţionareaperiodicã a motorului cu sarcinã constantã întruninterval de timp , inferior deci celui necesar atingeriiechilibrului termic.

?otorul este deconectat apoi de la reţea, o perioadã de

timp suficientã ca el sã se rãceascã pânã latemperatura mediului ambiant, o nouã funcţionare avândloc dupã rãcirea completã a sa. 5uratele standardizatepentru intervalul activ de timp ta sunt ), 1), @) şi 0)minute.

>n astfel de serviciu corespunde motoarelor deacţionare a vinciurilor de ancorã, vinciurilor traul etc.



Serviciul intermitent periodic, notat convenţional cu indicativul S1,se caracterizeazã printro funcţionare ciclicã a motorului electric, unciclu de duratã tc fiind compus dintrun timp activ ta, în care motoruleste încãrcat cu o sarcinã constantã şi un timp de t3. 5eoarece sunt

îndeplinite condiţiile

şi ,

rezultã cã nu se atinge echilibrul termic în cursul unui ciclu defuncţionare. Încãlzirea motorului nu este influenţatã de cãtre porniri sau frânãri.

>n astfel de serviciu corespunde motoarelor de acţionare avinciurilor de încãrcaredescãrcare.

414 *567-8+ mai precizeazã cã dacã frecen#a de conectare este maimare dec"t şase se adoptã una din alorile 93, 63, *+3, +3, 793, 53 sau933 de conectãri pe orã.

( ) T43ta ÷<

( ) T43t0 ′÷<



Alegerea puterii motoarelor electrice de acţionare,

funcţionând în serviciu continuu

;otoarele electrice ce func#ioneazã în sericiucontinuu pot fi încãrcate cu sarcini constante sauaria!ile în timp, în func#ie de natura mecanismului

de lucru ac#ionat. ;otorul tre!uie astfel ales înc"t sã func#ioneze o

perioadã oric"t de îndelungatã, fãrã casupratemperatura pãr#ilor lui componente sã

depãşeascã alorile admisi!ile. 1legerea motorului în acest sericiu se face în func#iede caracterul sarcinii: constantã sau aria!ilã în timp.



. Alegerea puterii motoarelor electrice

funcţionând în

serviciul continuu cu sarcini constante %entru mecanismele care func#ioneazã cu o sarcinã constantã sau

pu#in aria!ilã în timp, alegerea puterii motorului de ac#ionare estee<trem de simplã dacã este cunoscutã cu suficientã apro<ima#ie

puterea constantã cerutã de mecanism. În acest caz nu mai estenecesar sã se erifice motorul la încãlzire sau la suprasarcinã întimpul func#ionãrii. 1leg"nd motorul cu puterea arãtatã mai sus,este sigur cã aceasta este cea ma<imã admisi!ilã din punct deedere al încãlzirii, deoarece fa!rica constructoare a efectuat

calculele şi încercãrile pornind de la considerentul utilizãrii lama<imum a materialelor la puterea nominalã a motorului.

La pornire, pierderile din motor or fi mai mari dec"t la sarcinanominalã. Însã ele or putea fi negli$ate, deoarece în acestecondi#ii pornirea se efectueazã destul de rar şi deci nu poate aea oinfluen#ã importantã asupra încãlzirii motorului.



%ractic, pentru alegerea puterii motorului, func#ion"ndîn sericiu continuu cu sarcinã constantã se procedeazã

astfel: se determin/ cuplul static rezistent raportat la a<ul motorului:

[ ]mNi

M

M s

sr ⋅η⋅=



Se determinã puterea de calcul !c,corespunzãtoare cuplului ?sr 4

[ ]kW

9550

nMP csr

c

⋅=



Din cataloagele de motoare electrice destinatesericiului continuu 4* se alege un motor ai cãrui

parametri nominali sã erifice rela#iile4

cNcN nnişPP ≥≥



5acã puterea mecanismului nu este cunoscutã iniţial:cazul pompelor, ventilatoarelor etc.;, puterea decalcul !c se determinã cu a&utorul unor formule

empirice rezultate din e%perienţa de cercetare şiproducţie. a mecanismele insuficient cunoscute, puterea de

calcul se determinã prin ridicarea diagramelor de

sarcinã cu a&utorul aparatelor înregistratoaremontate la instalaţiile similare e%istente îne%ploatare.



Alegerea motoarelor electrice funcţionând în serviciu

continuu cu sarcini variabile în timp

Alegerea puterii motorului electric funcţionând cu sarcinã de duratã,variabilã în timp :în trepte sau dupã o curbã oarecare; se face mult maidificil decât în cazul anterior.

+onsiderãm cazul când sarcina motorului şi pierderile de putere variazã în

trepte conform figurii de mai &os= Alegerea puterii motorului electric constã în determinarea puterii lui

nominale, astfel încât acesta sã poatã acţiona maşina de lucru fãrã a fisuprasolicitat termic sau insuficient utilizat.

5acã alegerea puterii motorului sar face dupã sarcina ma%imã, atunci aravea loc o supradimensionare şi deci o slabã utilizare a acestuia care din

punct de vedere energetic ar contribui la creşterea pierderilor de energie.?otorul se poate alege în funcţie de puterea medie numai la variaţii mici alesarcinii, de ordinul 3)1)B în &urul unei valori medii. În cazul unor variaţiimai importante ale sarcinii, se alege iniţial un motor având puterea nominalã

în serviciul continuu S, egalã cu :,,@;!, ! fiind puterea mediearitmeticã pe ciclu cerutã de sarcinã.



Motorul astfel ales se va verifica la !c"l#ire $ri! %eto&a %"ri%ilorec'ivale!te( Aceast" %eto&" co!st" ! &eter%i!area u!or sarci!iec'ivale!te co!sta!te) care ! ti%$ul u!ui ciclu &e fu!c*io!are tc s"

co!&uc" la aceea+i te%$eratur" fi!al" a %a+i!ii ca +i ! ca#ul real(



Metoda pierderilor medii

1ceastã metodã se !azeazã pe o!sera#ia confirmatãîn practicã, cã în regim termic sta!ilizat, încãlzireaatinsã de motor la sf"rşitul unui ciclu de func#ionarenu diferã de încãlzirea medie pe ciclu.

În aceste condi#ii este posi!ilã înlocuirea diagrameireale de sarcinã în care pierderile ariazã în timp, cuuna ec&ialentã, în care pierderile se considerãconstante, egale cu Qe, încãlzirea maşinii la sf"rşitulciclului de func#ionare tc fiind aceeaşi în am!elecazuri, egalã cu θn.



θ+

−=θ

θ+

−=θ

θ+

−=θ

=θ

−=θ

−

−

−

−

−

−−

−

−−

−

−−

T

t

1n T

t

n

n

T

t

2n T

t

1n

1n

T

t

1 T

t

2

2

0

T

t

1

1

nn

1n1n

22

1

ee1A

Q

ee1

A

Q

ee1A

Q

0;e1A

Q

%e diagrama reala:



La functionarea pe diagrama ec&ialenta:

−=θ −

Tt

en

c

e1A

Q



=gal"nd termenii din cele dou/ situa#ii:

T

t

1n T

t

n T

t

e

nnc

ee1AQe1

AQ

−

−

−−

θ+

−=

−



Dezolt"nd termenii în serie şi re#in"nd

numai primii doi termeni ai fiecãrei serii:

n21

nn2211e

ttttQtQtQQ

+++⋅++⋅+⋅=



;etodica de calcul pentru aplicarea

metodei pierderilor medii este urmãtoarea: se alege iniţial din diagrama de sarcinã realã, datã sub

forma variaţiei în timp a puterii la arbore, un motor cuputerea nominalã în serviciul S, egalã cu puterea medie

de sarcinã, ma&oratã cu ) - C)B :cu atât, mai mult cucât graficul de sarcinã este mai neregulat;= se calculeazã pierderile de putere 6e pentru fiecare

putere de sarcinã !D, cu relaţia4

în care reprezintã randamentul motorului la putereautilã !> din intervalul de timp t> =

se calculeazã pierderile medii şi se verificã relaţia4

k

k

kk P

1Q

η

η−=

kη

Ne QQ ≤



Metoda curentului echivalent

Aceastã metodã se aplicã în cazurile în care diagramade sarcinã este datã sub forma variaţiei în timp acurentului :în trepte sau dupã o curbã oarecare;.

?etoda constã în înlocuirea diagramei de sarcinã reale, în care curentul variazã în timp, cu una echivalentã încare curentul :numit cure!t ec'ivale!t ; este constant,egal cu Ie.

Cure!tul ec'ivale!t este cure!tul co!sta!t ce $ro&uce) !tr,u! ciclu &e fu!c*io!are) acelea+i $ier&eri ca +i cure!*ii &i! &ia-ra%a real" .

/! acest ca#) %otorul fu!c*io!ea#0 ! serviciulco!ti!u +i !u va &e$"+i !c"l#irea %a1i%" a&%is" (



( ) ( ) ( )

n21

nnvc2v2c1v1cxvc

ttt

ttt

+++++++++

=+

!"c 2xxv ⋅⋅=

( ) ( ) ( )n21

n2nc2

22c1

21c2

ecttt

tc!"tc!"tc!"c!"

+++⋅+++⋅++⋅+

=+

n21

n2n2

221

21

c2ec

ttt

t"t"t"c!c!"

+++⋅++⋅+⋅

+=+



Curentul Ie calculat cu relaţia de mai jos este

echivalent în sensul cã, având valoarea constantã

la funcţionarea de duratã, produce aceeaşiîncãlzire ca şi curenţii reali.

n21

n2n2

221

21

ettt

t"t"t""

++++++=



7%. +azul unei acţion8ri cu

tachogram8 trapezoidal84



554432111

5

2

2412

322

232

1

2

2e

ttttt

t"t"t"t"t""

β+β++β+β

++++=

în care factorii de corec#ie se considerã egali cu:β*?β?3, şi β+?β?3,8 în cazul motoarelor de c.c.

desc&ise sau autoentilate@β*?β?3,+ şi β+?β?3, în cazul motoarelor asincrone.Dupã determinarea curentului ec&ialent Ae se alege din

catalogul de motoare electrice destinate sericiului continuu4*, motorul al cãrui curent nominal satisface rela#ia

Ne

"" ≤



Sunt mecanisme de lucru a cãror diagramã desarcinã 9E f:t; se prezintã sub forma unei curbeneregulate ca în figura



!entru o astfel de diagramã, curentul

echivalent se determinã cu relaţia4

∫ = ct

0

2

c

e dt"t1"



!entru a putea utiliza relaţia suprafeţele triunghiulare şicele trapezoidale din diagramã se înlocuiesc cu suprafeţedreptunghiulare echivalente.

!entru suprafeţele triunghiulare :intervalul de timp t dinfig.;, curentul echivalent Ie, se calculeazã cu relaţia

În intervalul de timp t curentul variazã liniar conform

relaţiei4

∫ = ct

0

2

c

e dt"

t

1"

9E a F t #ctt"a1

1 ==



3

"

3

ta

t

1dtta

t

1" 1

3

12

1

t

0

22

1

e

1

1=⋅⋅=⋅=

∫ !entru suprafeţele trapezoidale:intervalul de timp tC; curentul variazã conform

e%presiei4

9E b ' c F t

==

==

55

4

"";tt

"";0t

constantele b şi c se determinã din condiţiile4

bE9(5

45

t

""c

−=



( ) 25

25

2t

0

2

5

e tc

3

1tc$$dtct$

t

1"

5

5⋅+⋅⋅+=+=

∫ %rin calcularea curen#ilor şi , în diagrama de sarcinã din figura

cur!a oarecare de aria#ie a curentului în timp se poate înlocui printr-o aria#ie în trepte Ae*, Ae+,....În aceste condi#ii se o!#ine:

54321

5

2

e4

2

33

2

22

2

11

2

e

ettttt

t"t"t"t"t"" 51

++++++++=



Metoda cuplului şi puterii

echivalente În cazurile practice diagrama de sarcinã se

prezintã sub forma variaţiei în timp a cuplului ?Ef:t;, nu a curentului.

7ste mai comod a înlocui metoda curentuluiechivalent cu metoda cuplului echivalent.

Se ştie cã pentru orice tip de motor electric este

valabilã relaţia: M=k m

I



În aceastã situa#ie relatia de erificare

deine:

n21

n

2

n2

2

21

2

1

ettt

tMtMtMM+++

+++=



În cazul în care diagrama de sarcinã ;? f(t) se prezintã su! forma unei cur!e oarecare, cuplul

ec&ialent se a calcula cu formula4

∫ = ct

0

2

c

e dtMt1M



Dupã calcularea cuplului ec&ialent ;e se alege

din catalogul de motoare electrice destinatesericiului continuu, motorul al cãrui cuplunominal satisface rela#ia:

λ≤N

MA%

MM

?MAX este cuplul ma%im din diagrama de sarcinã, iar G este coeficientul desupraîncãrcare al motorului ales din catalog



>neori în locul metodei cuplului echivalent se poate folosi metodaputerii echivalente. Întradevãr, ţinânduse seama cã !E ?FΩ, în

ipoteza cã puterea motorului pentru diferite încãrcãri este aproapeconstantã, ceea ce practic se poate admite în cazul motoarelor de c.c.,cu e%citaţie în derivaţie, motoarelor asincrone şi îndeosebi în cazul

motoarelor sincrone, rezultã cã relaţia se poate scrie sub forma4

n21

n2n2

221

21

ettt

tPtPtPP

++++++

=



5upã calcularea puterii echivalente !e cu relaţia :2.C);, se poate alegedin catalogul de motoare electrice destinate serviciului continuu - S,

motorul a cãrui putere nominalã !H satisface relaţia4 !e≤!H



Alegerea puterii motoarelor electrice de

acţionare

funcţionând în serviciu de scurt durat 4ericiul de scurtã duratã se caracterizeazã prin faptul cã în timpul

func#ionãrii temperatura motorului nu poate atinge aloareasta#ionarã, durata ac#ionãrii fiind micã (ta27), iar pauza este

suficient de mare (t3B70), asigur"ndu-se astfel rãcirea motorului p"nã la temperatura mediului încon$urãtor. La alegerea puterii motorului de ac#ionare tre!uie sã se ai!ã în

edere faptul cã nu este recomanda!ilã folosirea unui motorconstruit pentru func#ionare în sericiu continuu C 4* în sericiu

de scurtã duratã C 4+. %entru a demonstra acest lucru considerãm cã un motor de puterenominalã % destinat func#ionãrii de duratã este pus sã func#ionezeîn sericiu de scurtã duratã un timp ta, fãrã ca încãlzirea ma<imadmisã C Ema< sã fie depãşitã .



În cazul funcţionãrii motorului în serviciucontinuu, supratemperatura ma%imã,atinsã dupã un timp teoretic infinit, va fi4

A

Qe1

A

Q N TNmax =

−=θ

∞−

6H reprezintã, pierderile în serviciul continuu



În serviciul de scurtã duratã, încãrcând

motorul cu sarcinã la arbore !SI!H,supratemperatura va atinge valoarea deregim staţionar 6ma% dupã un timp ta4

−=θ

− T

t

smax

a

e1A

Q

6S reprezintã pierderile în serviciu de scurtã duratã

6SI6H.



rezultã4

−=

− T

t

sN

a

e1QQ

de unde4

Ns

saQQ

Qln Tt −=



Hotând cu4

ptE6SJ6H raportul între pierderile în serviciul de

scurtã duratã, respectiv lungã duratã şi

pierderile în serviciul continuu, &e!u%itsu$rasarci!" relativ" ter%ic", se obtine4

1ppln Ttt

ta −=



+unoscând suprasarcina termicã pt sepoate determina suprasarcina relativãmecanicã p? 4

N

sM

p

pp =

unde pS şi pH reprezintã puterile în serviciul de scurtã,

respectiv lungã duratã



!rin alegerea unor motoare destinateserviciului continuu, pentru funcţionarea înserviciul de scurtã duratã, coeficientul desuprasarcinã :suprasarcina electricã;sar reduce mult ceea ce ar reprezenta

dificultãţi în e%ploatare. Astfel, se constatã cã un motor cu E3,3 în serviciu continuu, pus sã funcţioneze înserviciul de scurtã duratã cu suprasarcina

relativã termicã ptE3, îşi va producesuprasarcina electricã la valoarea λE,.



5in acest motiv, motoarele destinate sã lucreze în serviciu de scurtã duratã au o construcţiespecialã, asigurând o capacitate desupraîncãrcare electricã mai mare:λE,C÷3;,

înfãşurãrile lor fiind e%ecutate potrivit acestorsolicitãri.

7le trebuie deci alese dupã un catalog special,al seriei de motoare destinate serviciului descurtã duratãS!.

5in aceastã categorie fac parte motoarele deacţionare a vinciurilor de ancorã, cabestanelor,vinciurilor traul etc.



Alegerea motoarelor de acţionare a

mecanismelor navale cu sarcini de scurtãduratã, se face pe baza puterii de vârfurmând apoi a fi verificate la încãlzireprintruna din metodele echivalente, deobicei a cuplului sau curentului echivalent



=<emplu, în cazul motorului de ac#ionare ainciului de ancorã, a"nd diagrama de sarcinã4



Se procedeazã astfel4

. Se determinã cuplul nominal de calcul4

[ ]mNM

M MA%sc ⋅λ=

λE.C÷3 este coeficientul de suprasarcinã, iar ?S?AK este cuplul desarcinã ma%im



Solicitarea ma%imã a motorului

poate sã aparã în urmãtoarelesituaţii4 a; la smulgerea ancorei de pe fundul

apei, caz în care 4?S?AKE?S?E?999

[ ]Nmi

!&Mmmec

$smsm ⋅η⋅η ⋅=



în care4 <b [m] raza barbotinei= ηmecE:),@C÷),/; randamentul transmisiei

mecanice= ηn E:),@C÷),2C; randamentul narei de

ancorã= i raportul de transmisie al vinciului de ancorã= "sm forţa necesarã smulgerii ancorei de pe

fundul apei, care se calculeazã cu formula empiricã4

[ ]N'k(& asm ⋅+⋅=



unde4

DaE:1÷(; coeficientul de ţinere alancorei= L[HJm] greutatea liniarã a unui

metru de lanţ în aer= M[m] adâncimea în locul de

staţionare=

N[H] greutatea ancorei în aer=



b; la virarea :ridicarea; ancorei de la oadâncime egalã cu lungimea totalã a

lanţului, în care caz4 ( )

[ ]Nmi

!)'MM

nmec

$)MA%* ⋅η⋅η

⋅+==

>nde [m] este lungimea totalã a lanţului de ancorã



c; la ridicarea simultanã a douã ancoresuspendate liber, de la &umãtatea adâncimii

convenţionale a apei, în care caz4 ( )

[ ]Nmi

!('2M

nmec

$MA%* ⋅η⋅η

⋅+=



3. Se determinã turaţia nominalã de

calcul4nc E nmed⋅Ψ [rotJmin]

[ ]minr+t!,i-.9n

$

med"

med⋅=

O9 med [mJmin] vitezã medie impusã de virare a ancoreiΨ =1-sn

sn- valoare estimatã a alunecãrii nominale dupã catalogul din

care se alege motorul electric.



1. Se determinã puterea nominalã

de calcul4

[ ]kW9550

nM

P cc

c

⋅=



(. Se alege din catalogul de motoare destinate

funcţionãrii în serviciu de scurtã duratã - S3 pentrudurata de funcţionare taE1) min., motorul ai cãrui

parametri nominali satisfac relaţiile4

!H≥!+ şi nH≥n+



C. Se verificã dacã cuplul ma%im al motorului

ales, la turaţia micã în cazul motorului cu treitrepte de vitezã este mai mic decât J1 dinvaloarea la care lanţul de ancorã se poate

rupe4

mecn

$rCATA)/'MA%

i3

!&M

η⋅η⋅⋅⋅

<

unde "r [H] este forţa de rupere a lanţului de ancorã



@. Se verificã posibilitatea pornirii motorului la

turaţia medie, când ancora este suspendatãla o adâncime egalã cu lungimea totalã alanţului4

M PCAA!"# ≥

1$% M!

în care ? a fost ma&orat cu coeficientul ,C ţinând

seama de posibilitatea micşorãrii tensiunii dealimentare şi creşterea frecãrilor în acest caz=



2. Se determinã valorile cuplului de sarcinã în fiecaredin cele patru etape de virare a ancorei şi

duratele respective şi în baza lor se construieştediagrama de sarcinã din figura4

Se face verificarea la încãlzire a motorului

ales utilizânduse metoda cupluluiechivalent.

În acest scop, se împarte diagrama de

sarcinã întro serie de porţiuni elementare.



<ezult8 ?e4

( ) ( )",""""""

2

",0 ",0 ",i

2

",i

",

"""

2

sm

2

smsm"

2

"

""

"

2

"

etttt

MMMM3

t

tMMMMM3

t

tMM

+++

+++++++

=



+uplul echivalent calculat trebuie

sã satisfacã condiţia4

M e≤ M &

caz în care motorul ales corespunde şi dinpunct de vedere al încãlzirii ma%im admise.5acã una din condiţiile de verificare nu este

îndeplinitã, se alege un alt motor de puterenominalã imediat superioarã şi se refacecalculul descris.

Alegerea puterii motoarelor electrice de



Alegerea puterii motoarelor electrice deacţionare

funcţion"nd #n serviciul intermitent Serviciul intermitent se caracterizeazã prin aceea cã motorul

este conectat la reţea şi funcţioneazã un timp ta, dupã careeste deconectat urmând o perioadã de pauzã t) când

motorul este oprit. 9ntervalele de funcţionare alterneazã cu intervalele de

pauzã. În timpul funcţionãrii temperatura motorului nu atinge

valoarea staţionarã, deci taP:1÷(;, iar în timpul pauzelormotorul nu se poate rãci pânã la temperatura mediuluiambiant, adicã t)P:1÷(;Q.

5urata unui ciclu, pânã la care funcţionarea se considerã

intermitentã, este standardizatã la valoarea tcE) min.



5ef4 durata relativã de acţionare 5A4

0a

a

tt

tA +=

[ ] 100tt

tA0a

a

+=

valori standardizate4 CB, 3CB, ()B şi @)B.



!t. e%emplul prezentat4

c

a

0a

a

054321

54321

t

t

tt

t

tttttt

tttttA =

+=

+++++

++++=



Alegerea puterii motorului de acţionarefuncţionând în serviciu intermitent se face pebaza puterii de calcul, rezultatã din procesul

tehnologic de producţie ce trebuie e%ecutat. >tilizând datele de proiectare, motorul fiind înprealabil ales, se construieşte diagrama desarcinã ?Ef:t; sau 9Ef:t; şi se verificã la încãlzireprin metoda cuplului sau curentului echivalent.

5acã ciclurile nu sunt identice, ci diferã mult ca încãrcare

2 & " t l & t



a2 &u$" u! catalo- &e %otoare&esti!ate fu!c*io!"rii !serviciu co!ti!uu 3 S4 Se aplicã atunci când 5AI),@ deoarece în acest

caz capacitatea de supraîncãrcare a motoruluieste aproape egalã cu unitatea. Oerificarea la

încãlzire a motorului, ales pe baza puteriinecesare în regim staţionar, se face prin metodacuplului sau curentului echivalent, ţinânduseseama de întreg ciclul de funcţionare .

Se poate scrie4

054321

5254

243

232

221

21

etttttt

tMtMtMtMtMM

+++++++++

=



5acã cuplul echivalent calculatsatisface condiţia4

acesta corespunde din punctul de vedere al încãlziriima%ime admise : ?H reprezintã cuplul nominal al

motorului ales; 9n cazul in care condiţia nu se îndeplineşte atunci se

alege un motor de putere imediat superioarã şi se re'acecalculul

Ne MM ≤

52& " t l & t



52&u$" u! catalo- &e %otoare&esti!ate fu!c*io!"rii !serviciul i!ter%ite!t 3 S6

Se aplicã când ),P5AP),@

Rbs.+omportamentul motorului esteapropiat de cel din serviciul S3=

c$ pentru %A&' ) se aleg



c$ pentru %A&'() se alegmotoare destinate funcţionãrii #nserviciul de scurtã duratã * S!.

!entru îmbunãtãţirea condiţiilor de funcţionare, în cazul

serviciului intermitent, se fabricã motoare speciale, cucuplu de pornire şi cuplu ma%im mãrite, pentru care sespecificã în catalog durata relativã de acţionare. Seprecizeazã cã aceste motoare nu se pot încãrca laputerea nominalã decât întrun interval de timp

corespunzãtor duratei relative de acţionare indicate. Astfel, de e%emplu, un motor de )D construit pentru5AE()B se va putea încãrca la puterea nominalã timpde ma%imum (min., dupã care urmeazã o pauzã de@min.



5eoarece constanta de timp termicã în perioadafuncţionãrii :la încãlzire; este diferitã de

constantã de timp termicã Q, pentru a utilizametoda mãrimilor echivalente, care presupune invariabil pe întreg ciclul, se corecteazã timpulde repaus şi se introduce noţiunea de duratãrelativã de acţionare raportatã :corectatã; 5Ar.

!entru diagrama de sarcinã din figura 2.0.durata relativã de acţionare raportatã va fi4

0a

a

054321

54321

r tt

t

tttttt

ttttt

A ′+=β+++++++++

=

00 tt β=′ este timpul de pauzã corectat= E JQP este factorul de

corecţie,

A li â d t d l l i



Aplicând metoda cupluluiechivalent se poate scrie 4

[ ]Nm

ttttt

tMtMtMtMtMM

54321

5254

243

232

221

21

e ++++

++++

=

[ ]kW9550

nMP Ne

e

⋅=

Ne PP ≤



În practicã de cele mai multe ori, durata relativã deacţionare realã, calculatã dupã graficul de sarcinã, nucoincide cu cea standardizatã.

În asemenea situaţii se determinã puterea motoruluiluând în considerare durata de acţionare standardizatãcea mai apropiatã de cea realã şi se recalculeazãaceastã putere pentru durata de acţionare realã.<ecalcularea puterii pentru 5Ar se face ţinând cont cã la

trecerea de la o duratã de funcţionare la alta, putereaechivalentã pentru care se alege motorul trebuie sãrãmânã constantã



Hotând cu !Hr şi 5Ar puterea şi duratade acţionare realã, respectiv cu !HS şi

5AH, puterea şi durata de funcţionarestandardizatã, puterea echivalentã în celedouã cazuri va fi4

N0aN

aN2N*

r0ar

ar2Nr

ett

tP

tt

tPP

+=

+=



NN*rNr APAP =

r

NN*Nr

A

APP =



5eoarece utilizarea relaţiei presupune pierderileconstante negli&abile, aceasta ar duce la eroridestul de mari=

7ste necesar a se folosi un coeficient decorecţie χ, stabilit pe cale e%perimentalã, care

sã înmulţeascã valoarea puterii !Hr

corespunzãtoare duratei de acţionare reale. În acest caz relaţia devine4



r

NN*NC

A

APP χ=

în care4 !H+ reprezintã puterea nominalãcorectatã a motorului ales.

5i t i lã t tã



5in puterea nominalã corectatã secalculeazã cuplul cel poate dezvolta

motorul în noile condiţii4

[ ]Nmn

P9550M

N

NCNC =

NCe MM ≤

7% 9nstalatia de



7%. 9nstalatia deincarcareJdescarcare navala



1.Pe ba(a datelor te)nice ale mecanismului sedeterminã puterea staticã de ridicare a sarciniinominale$ 'uncţie de care se 'ace alegerea

preliminarã a motorului de acţionare din

catalogul de motoare destinate serviciuluiintermitent$ corespun(ãtor unei durate relativede acţionare *A=+, n ca(ul unui regim delucru intens$ respectiv *A=/% n ca(ul unui

regim de lucru uşor0



/. Pentru motorul electric ales se scoatedin catalog$ sau se calculea(ã

caracteristica mecanicã naturalã n='M20 3. Se calculea(ã sub 'ormã tabelarã şi se

construieşte diagrama e4actã de sarcinã amotorului lu5ndu-se n considerare şi

procesele tran(itorii0



+. Se veri'icã motorul electric ales din punct de vedere al productivitãţii impuse0

%. Se veri'icã motorul electric ales lancãl(ire prin metoda cuplului saucurentului ec)ivalent.

alegerea puterii motoarelor electrice ppt.ppt

Documents