Избор на електродвигатели за оборудване с различни видове натоварване и режими на работа

Правилният избор на електродвигатели за производствени механизми гарантира тяхната непрекъсната и надеждна работа през целия стандартен експлоатационен живот. Това е много важен процес, при който трябва да се вземат предвид много различни фактори и критерии. Един от най -важните фактори е отчитането на естеството и вида на натоварването.

Тук се вземат предвид всички критерии, които трябва да се имат предвид при избора: Как да изберем правилния електродвигател

При избора на електродвигатели за различни машини, инсталации и машини е необходимо да се вземат предвид различните видове натоварване, вида на механичните характеристики, естеството и продължителността на циклите на работа на тези механизми.

Знаейки как ще се промени натоварването на вала на избрания електродвигател, е възможно точно да се определи как ще се променят загубите на мощност по време на работа и благодарение на това да се избере електродвигател, който, работещ на даден товар, няма да прегрее . Максималната температура на нагряване на изолацията на електродвигателя няма да надвишава допустимата стойност през целия работен цикъл.

Неправилният избор на електродвигатели на производствените механизми води до нарушаване на производствените процеси и води до загуби на произведени продукти и допълнителни разходи за електроенергия.

Електрическото оборудване с електродвигатели трябва напълно да отговаря на изискванията на технологичния процес.

Изборът на един от каталожните видове електродвигатели се счита за правилен, ако са изпълнени следните условия:

• най -пълното съответствие на електродвигателя с работната машина (задвижващия механизъм) по отношение на механичните свойства. Това означава, че електродвигателят трябва да има такава механична характеристика, че да може да осигури на задвижването необходимите стойности на скоростта и ускорението в стационарно и преходно състояние;

• максимално използване на мощността на електродвигателя във всички режими на работа. Температурата на всички активни части на електродвигателя в най -тежките режими на работа трябва да бъде възможно най -близка до допустимата температура на нагряване, но да не я надвишава;

• съответствие на електродвигателя с задвижването и условията на околната среда по отношение на дизайна;

• съответствие на електродвигателя с параметрите на захранването.

За да изберете електродвигател, са необходими следните данни:

• вид и име на задвижващия механизъм;

• максимална мощност на вала, ако режимът на работа е непрекъснат и натоварването е постоянно, а в други случаи — графики на промените в мощността или момента на съпротивление на вала като функция на времето;

• честота на въртене (или честотен диапазон на въртене) на вала на задвижващия механизъм;

• метод на съчленяване на задвижващия механизъм с вала на електродвигателя (при наличие на кинематични трансмисии се посочват видът на трансмисията и предавателното отношение);

• количеството начален въртящ момент, който електродвигателят трябва да осигури на задвижващия вал на задвижването;

• граници на регулиране на скоростта (горни и долни стойности и съответни стойности на мощности и въртящи моменти);

• необходимо качество (гладкост, степенуване) на контрола на скоростта;

• честота на включване на задвижването в рамките на час;

• характеристики на външната среда.

Изборът на електродвигател въз основа на отчитане на всички условия и номинални данни се извършва съгласно каталози.

Възможните режими на работа на електрическите задвижвания се отличават с огромно разнообразие по отношение на естеството и продължителността на циклите, стойностите на натоварванията, условията на охлаждане, съотношението на загубите при стартиране и равномерно движение и т.н., поради което производството на електродвигатели за всеки от възможните режими на работа на електрическо задвижване няма практически смисъл.

Въз основа на анализа на реалните режими се идентифицира специален клас режими — номинални режими, за които се проектират и произвеждат серийни двигатели.

Данните, съдържащи се в паспорта на електрическа машина, се отнасят до определен номинален режим и се наричат ​​номинални данни на електрическа машина.

Производителите гарантират, че когато електродвигателят работи в номинален режим при номинално натоварване, той се използва напълно в термично отношение.

Настоящият GOST осигурява 8 номинални режима, които в съответствие с международната класификация имат символи S1 — S8.

Непрекъснато дежурство S1 — работа на машината при постоянно натоварване за достатъчно дълго време за постигане на постоянна температура на всички нейни части.

Краткосрочно дежурство S2 — работа на машината при постоянно натоварване за време, недостатъчно за всички части на машината да достигнат установената температура, последвано от спиране на машината за време, достатъчно за охлаждане на машината до температура не повече от 2 ° C от температурата на околната среда. За краткосрочна работа продължителността на работния период е 15, 30, 60, 90 минути.

Прекъсващо мито S3 — последователност от идентични работни цикли, всеки от които включва времето за работа при постоянно натоварване, през което машината не се нагрява до установената температура, и времето за паркиране, през което машината не се охлажда до температурата на околната среда.

В този режим работният цикъл е такъв, че пусковият ток не влияе значително върху повишаването на температурата. Времето на цикъла е недостатъчно за постигане на термично равновесие и не надвишава 10 минути. Режимът се характеризира със стойността на продължителността на включването в проценти:

Двигателите, произведени от индустрията за този режим на работа, се характеризират с продължителност на включване (PV), което се определя от продължителността на един работен цикъл

където tp е времето на работа на двигателя; tp — време на пауза.

Стандартизирани стойности на продължителността на включване: 15, 25, 40, 60%или относителни стойности на продължителността на работния период: 0,15; 0,25; 0,40; 0,60. За режим S3 номиналните данни съответстват само на определен работен цикъл и се отнасят до работния период.

Режимите S1 — S3 в момента са основните, номиналните данни за които са включени от местните електромобилни заводи в каталозите и паспорта на машината.

Прочетете повече за това тук: Режими на работа на електродвигатели

За разумен избор на двигателя по отношение на мощността, трябва да се знае как натоварването на вала на двигателя се променя с течение на времето, което от своя страна дава възможност да се прецени естеството на промяната в загубите на мощност.

Освен това е необходимо да се установи как протича процесът на нагряване на двигателя в резултат на освобождаването на загуби на енергия в него. Този подход ви позволява да изберете двигателя по такъв начин, че максималната температура на изолацията на намотката да не надвишава допустимата стойност. Това условие е едно от основните за осигуряване на надеждна работа на двигателя през целия му експлоатационен живот.

Изборът на мощността на електродвигателя трябва да се направи в съответствие с характера на натоварванията на работната машина. Този характер се оценява на две основания:

• според номиналния режим на работа;

• чрез промени в количеството консумирана енергия.

Мощността на двигателя трябва да отговаря на три условия:

• нормално нагряване по време на работа;

• достатъчен капацитет за претоварване;

• достатъчен стартов въртящ момент.

Изборът на електродвигатели с т. Нар. «Резерв на мощност», въз основа на възможно най-голямото натоварване съгласно графика, води до недостатъчно използване на електродвигателя, а следователно и до увеличаване на капиталовите разходи и експлоатационните разходи поради намаляване на фактори на мощността и ефективност. Прекомерното увеличаване на мощността на двигателя също може да доведе до шутове по време на ускорение.

Ако електродвигателят трябва да работи дълго време с постоянно или леко променящо се натоварване, тогава определянето на неговата мощност не е трудно и се извършва по формулите. Много по -трудно е да се избере мощността на електродвигателите в други режими на работа.

Краткосрочното натоварване се характеризира с факта, че периодите на включване са кратки, а паузите са достатъчни за пълното охлаждане на електродвигателя. В този случай се приема, че натоварването на електродвигателя през периодите на включване остава постоянно или почти постоянно.

За да може електрическият двигател да се използва правилно за отопление в този режим, е необходимо да го изберете така, че непрекъснатата му мощност (посочена в каталозите) да е по-малка от мощността, съответстваща на краткосрочното натоварване, т.е. електродвигателят има термично претоварване през периодите на неговата краткотрайна работа …

Ако периодите на работа на електродвигателя са значително по-малко от времето, необходимо за пълното му загряване, но паузите между периодите на включване са значително по-кратки от времето на пълно охлаждане, тогава има многократно краткотрайно натоварване .

Изчисляване на мощността и избор на двигател за непрекъсната работа

При постоянно или леко вариращо натоварване на вала мощността на двигателя трябва само леко да надвишава мощността на товара. В този случай условието трябва да бъде изпълнено

Рн ≥ Р,

където Рн е номиналната мощност на двигателя; Р — мощност на натоварване. Изборът на двигател се свежда до избора му от каталога.

Избор на мощност на двигателя за непрекъсната работа. Ако въртящият момент и мощността на производствения механизъм не се променят, тогава трябва да се избере двигател с номинална мощност Pn, равна на мощността на товара, като се вземат предвид загубите в трансмисията (скоростната кутия):

Рн ≥ Рм /ηt, W

където ηt е ефективността на трансмисията (скоростна кутия).

В даден момент на съпротивление на задвижващия механизъм Ms, N ∙ m и честотата на въртене на изходния вал на скоростната кутия n2, rpm

Рм = Мc ∙ ω2, W

където ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

За някои производствени механизми, работещи в непрекъснат режим с постоянен момент на съпротивление на вала, има приблизителни формули за определяне на мощността на двигателите.

Изчисляване на мощността и избор на двигател за краткосрочно натоварване

Двигателите за краткотрайна работа на електрическото задвижване се избират според номиналната им мощност, която трябва да бъде равна на мощността на натоварване, като се отчита продължителността на работа. Стандартно допустимите стойности за двигатели, произведени от индустрията за краткотрайна експлоатация, са 10, 30, 60, 90 минути.

При липса на двигатели с периодично натоварване могат да се монтират двигатели с периодично натоварване. В този случай продължителността на работа от 30 минути съответства на работния цикъл = 15%, 60 минути съответства на работния цикъл = 25%, а 90 минути съответства на работния цикъл = 40%. В краен случай е възможно да се използват двигатели за непрекъсната работа с Pn <P и тяхната последваща проверка за топлинни условия.

Изчисляване на мощността и избор на двигател за периодично натоварване

За електрическо задвижване, работещо в периодичен режим, мощността на двигателя се изчислява по метода на средните загуби или еквивалентни стойности. Първият метод е по -точен, но по -трудоемък. По -удобно е да се използва методът на еквивалентни стойности.В зависимост от дадената графика на натоварване P = f (t), M = f (t), I = f (t), се определят средните квадратни стойности, които се наричат ​​еквивалентни.

Еквивалентна мощност е RMS мощността на диаграмата на натоварване

където t1, t2, …, tk — времеви интервали, в които мощността на натоварване съответно е равна на P1, P2, …, Pk.

Според каталога, за получените стойности на Reqv и PV, номиналната мощност на двигателя се избира от условието Pn ≥ REKV.

Ако е дадена диаграмата M = f (t), тогава еквивалентният момент

и еквивалентната мощност при скорост n се определя от израза

Req = Meq • n / 9550 (kW).

Ако е дадена диаграмата I = f (t), токът на отоплителния еквивалент

Изчислената стойност на PVr често се различава от стандартните стойности, поради което или получената стойност на PVr се закръглява до най -близката стандартна стойност, или еквивалентната мощност се преизчислява по формулата

По време на работа се наблюдават краткосрочни претоварвания, които надвишават номиналната мощност на двигателя. Те не влияят значително върху загряването на двигателите, но могат да доведат до неправилна работа или спиране. Следователно двигателят трябва да се провери за капацитет на претоварване според израза

Рm / Рн = ku ∙ Mm / Mн,

където Рm е най -високата мощност в диаграмата на натоварване; Mm / Mn — кратността на максималния въртящ момент се определя от каталога; коефициент ku = 0,8 отчита възможния спад на напрежението в мрежата.

Ако това условие не е изпълнено, тогава двигател с по -голяма мощност трябва да бъде избран от каталога и отново да се провери за капацитет на претоварване.

Вижте също по тази тема: Избор на двигател за периодична работа

Промишлеността произвежда редица серии двигатели с периодично натоварване:

• асинхронни кранове с ротор с катеричка в серия MTKF и с фазов ротор от серията MTF;

• подобни металургични серии МТКН и МТН;

• DC серия D.

Машините от посочената серия се характеризират с форма на удължен ротор (котва), която осигурява намаляване на инерционния момент. За да се намалят загубите, освободени в намотката на статора при преходни процеси, двигателите от сериите MTKF и MTKN имат повишено номинално приплъзване snom = 7 ÷ 12%. Капацитетът на претоварване на двигателите от крановата и металургичната серия е 2,3 — 3 при работен цикъл = 40%, което при работен цикъл = 100% съответства на λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.