Метод еквівалентного моменту заснований на використанні пропорційної залежності між струмом і моментом двигуна [див. (2.8 а)].
Для режиму S6 еквівалентний момент
(8.18)
Метод еквівалентного моменту додатково до зазначених обмежень для методу еквівалентного струму не може бути використаний для двигунів, у яких магнітний потік у процесі роботи змінюється (двигуни постійного струму з послідовним і змішаним збудженням). Метод визначення потужності за еквівалентним моментом не застосовується для асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором поза робочою частиною механічної характеристики (у зоні великих ковзань), тобто під час пуску, гальмування або реверса. В усіх цих випадках варто безпосередньо визначати втрати в двигуні.
Метод еквівалентної потужності заснований на використанні залежності Р = М w, тобто при роботі механізму без різких коливань кутової швидкості Р М.
Тоді навантажувальна діаграма може бути задана графіком потужності, яка розвивається двигуном. Вибір номінальної потужності та перевірка двигуна за умовами нагріву виконуються за формулою
(8.19)
Двигун буде обраний правильно при Рек £ Рном.
Методом еквівалентної потужності не можна скористатися в усіх випадках, перерахованих для методів еквівалентного струму і моменту, а також якщо значення швидкості двигуна істотно змінюється (при частих пусках і відключеннях двигуна, регулюванні швидкості, пуску та гальмуванні) та у випадку зміни ККД і коефіцієнта потужності двигунів змінного струму на різних ділянках графіка навантаження.
Таким чином, методи еквівалентної потужності та еквівалентного моменту застосовуються головним чином для двигунів постійного струму з паралельним збудженням і асинхронних двигунів при роботі в усталеному режимі.
З трьох розглянутих методів найбільш прийнятним є метод еквівалентного струму тому, що він значно точніше враховує втрати в двигуні в режимах S6 — S8.
Короткочасне навантаження (режим S2). Вибір потужності двигуна при такому навантаженні заснований на припущенні, що за час роботи двигуна t £ t доп. При цьому двигун цілком використовується за перевантажувальною здатністю.
Навантажувальна діаграма в цьому режимі може бути не тільки односхідчастою, як це показано на рис. 8.3, б, але дво- та трисхідчастою.
Під час роботи найбільша допустима температура двигуна повинна бути рівною або трохи меншою за допустиму для номінального режиму.
При короткочасному режимі роботи спеціальних двигунів, що відповідають режиму S2, необхідно, щоб дійсний час короткочасної роботи tроб дорівнювався б одному зі значень часу tроб.ном, для якого виконаний двигун (10, 30, 60 і 90 хв.). Тоді двигун вибирається за умови
Pном ³ Ррозр або Мном ³ Мрозр
де Ррозр і Мрозр — розрахункова потужність і момент при односхідчастому графіку навантаження.
Якщо tроб ¹ tроб.ном, то попередньо вибирається двигун, який має за каталогом значення tроб.ном і Рном, найближчі до заданих значень tроб і Ррозр. Потім визначаються втрати потужності в двигуні Рв.ном при номінальній потужності Рном і втрати при розрахунковій потужності Рв.розр. Двигун буде правильно обраний при виконанні умови
8.20)
Потім двигун обов'язково перевіряється на перевантажувальну здатність для того, щоб максимальний момент навантаження не виявився більше максимального моменту двигуна.
Якщо час роботи tроб незначний і відношення tроб / Tнагр £ 0,35 (статичне навантаження двигуна при цьому складатиме 2,5 Рном і більше), то двигун варто вибирати тільки за перевантажувальною здатністю та початковим пусковим моментом.
Використання для короткочасної роботи двигунів загального призначення, виготовлених для роботи в тривалому режимі, недоцільно тому, що в усіх випадках через невисоку перевантажувальну здатність (2 — 2,5) вони виявляються недовикористаними за допустимим перевищенням температури. Тому для короткочасної роботи створена спеціальна серія двигунів.
Повторно-короткочасне навантаження (режим S3). Навантажувальна діаграма показана на рис. 8.3, в. Потужність двигунів при цьому режимі роботи вибирається виходячи з еквівалентних значень струму, моменту або потужності [див. (8.13), (8.18), (8.19)] і порівняння їх з номінальними.
Тривалість циклу, тобто сумарний час роботи і пауз у цьому режимі, не повинен перевищувати 10 хв., у противному випадку двигун повинен вибиратися як для тривалого режиму роботи.
Для поліпшення економічних показників електроприводів, які працюють у повторно-короткочасному режимі, також випускається спеціальна серія двигунів з підвищеним пусковим і максимальним моментами. Для двигунів цієї серії в паспортних даних крім основних величин вказується тривалість вмикання (ТВ%).
У спеціальних каталогах для двигунів повторно-короткочасного режиму вказується потужність, яку він може розвивати при кожному з нормованих значень ТВ (15, 25, 40, 60 і 100%).
Якщо при повторно-короткочасному режимі статичне навантаження двигуна, час роботи і пауз від циклу до циклу не змінюються і відносна тривалість вмикання ТВгр, підрахована за навантажувальною діаграмою, дорівнює одному із зазначених стандартних значень ТВст, то двигун вибирається шляхом порівняння розрахункової потужності з номінальною:
Ррозр £ Р e.ном (8.21)
де Р e .ном — номінальна потужність двигуна при стандартній тривалості вмикання.
Якщо дійсна або графічна тривалість вмикання відрізняється від стандартної, то двигун вибирається по найближчому стандартному значенню її, при цьому перераховується відповідно потужність двигуна. Без врахування постійних втрат у двигуні формула перерахування має вид
(8.22)
де Р e.ном — потужність двигуна, що відповідає ТВст або e ст;
Ррозр — потужність двигуна, яка розрахована для тривалості вмикання ТВгр або e гр.
Для зручності розрахунків реальні навантажувальні діаграми повторно-короткочасного режиму заміняють еквівалентними у відношенні нагріву двигуна східчастими діаграмами з двома періодами (рис. 8.6):
;
;
де tроб1, tроб2, … tроб.п – час роботи з навантаженнями Р1, Р2, ..., Рп; t01, t02 …, t0п — час пауз.
Дійсна або графічна відносна тривалості вмикання (%)
(8.23а)
(8.23б)
де S tроб + S t0 = Tц — час циклу.
Якщо у виробничому механізмі, який працює в повторно-короткочасному режимі, встановити двигун того ж режиму, то при визначенні розрахункової (або еквівалентної) статичної потужності або моменту час пауз S t0 враховувати не слід тому, що він врахований в значенні стандартної тривалості вмикання ТВст. Еквівалентні значення струму, моменту і потужності будуть визначатися формулами (8.13), (8.18) і (8.19).
Якщо в тому же виробничому механізмі встановити двигун, призначений для тривалого режиму роботи, то S t0 треба враховувати. При цьому в більш точних розрахунках для врахування умов охолодження двигуна, які змінюються, час розгону tр і гальмування tг електропривода помножують на коефіцієнт b w = 0,75 а час пауз S t0 - на b0 = 0,5. Тоді еквівалентні значення струму, моменту і потужності будуть відповідно визначатися за формулами
(8.24)
де å In, å Mп, å Pп, tроб.п — струм, момент, потужність і час роботи п-ої ділянки навантажувальної діаграми; å tр(г) — сумарний час перехідних процесів при розгоні (гальмуванні) електропривода.
Розраховані еквівалентні значення струму, моменту і потужності відповідають відносній тривалості вмикання ТВгр. Для вибору двигуна зі стандартною тривалістю вмикання ТВст, необхідно еквівалентні значення струму, моменту або потужності [див. (8.22)] звести до номінального стандартного режиму з найближчим значенням ТВст. Отримана в такий спосіб розрахункова потужність порівнюється з каталожною.
Вибравши двигун за каталогом, необхідно перевірити його на перевантажувальну здатність за умовою, зазначеною для перемежованого режиму S6 зі змінним навантаженням, або за максимальним моментом, який повинен бути не менше максимального моменту статичного навантаження:
Mmax cт £ (0,85 ¸ 0,9) Ммах дв
де 0,85 — 0,9 — коефіцієнт, що враховує зниження моменту при допустимому падінні напруги на виводах двигуна.
Якщо двигун для повторно-короткочасної роботи обраний попередньо без врахування перехідних процесів, то після побудови уточненої навантажувальної діаграми електропривода за формулами (8.24) визначають його остаточну придатність для роботи в цьому режимі.