Выбор электродвигателя

Выбор электродвигателя (ЭД) производят по следующим показателям:

а) по роду тока и величине напряжения (постоянный, переменный промышленной или высокой частоты, высокое или низкое напряжение);

б) по скорости и способам се регулирования;

в) по величине и режиму нагрузки (продолжительная, кратковременная, повторно-кратковременная нагрузка);

г) по форме исполнения с учетом условий монтажа;

д) по условиям защиты от окружающей среды.

ЭД по роду тока и величине напряжения выбирают в соответствии с технологической характеристикой машины и условиями электроснабжения.

Для РМ, технологический процесс который требует регулирования скорости, могут быть приняты ЭД постоянного и переменного тока.

ЭД постоянного тока следует использовать при необходимости создания большого диапазона и обеспечения высокой плавности регулирования скорости.

Асинхронные двигатели, в т.в. многоскоростные применяют при ступенчатом регулировании скорости. Асинхронные электродвигателя с фазным ротором — при необходимости регулирования скорости в небольших пределах.

Применение частотных преобразователей скорости вращения асинхронных ЭД в настоящее время является одним из современных, т.к. имеет не высокую стоимость и высокую плавность регулирования.

Высокочастотные двигатели рекомендуют применять для мобильных машин там, где вес привода играет существенную роль или для стационарных машин с большой скоростью вращения (например, сепараторы).

Двигатели, рассчитанные на напряжение 6…10 кВ, рекомендуют применять при достаточно крупных мощностях (оросительные установки), а на напряжении 500 В — в ремонтных заводах, т.е. при большом количестве двигателей, сосредоточенных в одном помещении.

При соизмеримости мощности двигателя с мощностью источника питания, в целях уменьшения падения напряжения и сети при пуске, применяют двигатели с фазным ротором или короткозамкнутые, напряжение которых рассчитано па пуск с переключением со «звезды» на «треугольник».

В настоящее временя в сельском хозяйстве широко используются асинхронные короткозамкнутые ЭД с напряжением 220/380 В, т.к. они обладают простотой и надежностью конструкции и возможностью запитывания от одного источника с осветительными установками.

Выбор двигателя по величине скорости определяют скоростью приводного вала рабочей машины и способом соединения его с валом двигателя. Двигатели, рассчитанные на большую скорость по весу, стоимости, к.п.д., cosj являются более экономичными, чем низкоскоростные двигатели.

Рабочие машины, имеющие скорости вращения приводных валов свыше 1000 об/мин, соединяют с электродвигателем при помощи муфты (насосы, вентиляторы, дробилки и т,п.).

Машины, имеющие скорость менее 1000 об/мин, соединяют с двигателями с помощью ременных передач, цилиндрических, планетарных, червячных редукторов, а двигатели выбирают со скоростью вращения 1500…3000 об/мин.

П лоскоременные передачи являются достаточно громоздкими и допускают передаточное отношение не более 5. Клиноременные передачи, допускают передаточное отношение до 10.

Для получения большего передаточного отношения применяют редукторы. Для часто пускаемых электроприводов выбор скорости двигателя, а следовательно, и передаточного отношения редуктора, следует производить, исходя из минимума времени пepexодного процесса или минимума расхода энер­гии в периоды пусков.

Различный характер работы технологических установок определяет девять стандартных режимов работы двигателей электропривода. Продолжительность нагрузки и ее значение определяются технологическим процессом, в котором используют конкретную электроприводную установку.

Условное обозначение режимов работы электродвигателей проставляется на паспортном щитке электродвигателя, S1, S2,…S9.

Основные режимы работы электроприводов:

· S1 – продолжительный (длительный);

· S2 – кратковременный;

· S3 – повторно-кратковременный.

Длительный нагрузочный режим работы S1 двигателя ЭП характеризуется длительной номинальной мощностью, которую указывают на паспортном щитке электродвигателя. С этой мощностью двигатель может работать неограниченно долго. При этом температура всех частей электродвигателя достигает установившихся значений. К длительному режиму относят машины время, работы которых больше 3…4 постоянных времени нагрева ЭД. В режиме длительной нгрузке работают машины на зерноочистительных пунктах, кормоцехах, вентиляторы, насосы орошения, машины подсобных предприятий и т.п.

Кратковременный нагрузочный режим работы S2 помимо мощности характеризуется предельной продолжительностью работы с этой мощностью. Электродвигатели данного режима выпускают на стандартные продолжительности работы 10, 30, 60 и 90 мин. При кратковременном режиме время работы машины меньше 3…4 ппостоянных времени нагрева ЭД, а время пауз больше 3…4 постоянных времени охлаждения. Кратковременный режим в большинстве случаев имеют транспортеры для уборки навоза и раздачи кормов.

Повторно-кратковременный нагрузочный режим работы электродвигателя S3 дополнительно к паспортной мощности характеризуется относительной продолжительностью включения:

(32)

где t_раб, t_Пауз, t_ц – продолжительности работы, отключения и одного цикла.

Стандартные значения ПВ: 15, 25, 40 и 60%.

В повторно-кратковременном режиме время работы двигателя меньше 3…4 постоянных времен» нагрева, и время паузы меньше 3…4 постоянных времени охлаждения ЭД. Подъемные краны, тельферы, приводы кресел передвижения доярок, подъемники автомобилей и некоторые другие в большинстве случаев работают в повторно-кратковременном режиме.

Обычно на предприятиях АПК для рабочих машин с кратковременным режимом используются двигатели продолжительного или повторно-кратковременного режимов.

Выбор двигателя по мощности производится на основе анализа его нагрузочной диаграммы, представляющей собою зависимость момента, тока или мощности во времени. Нагрузочная диаграмма двигателя может быть построена на основе нагрузочной, инерционной и механической характеристик машины и механической характеристики двигателя. Построение или расчет нагрузочной диаграммы двигателя производится по аналитическим формулам, графическими или графоаналитическими методами. Эта диаграмма может быть также получена экспериментально. Методы расчета нагрузочных диаграмм двигателей изучают в курсе ЭП при рассмотрении переходных режимов [9, 14].

Для машин, работающих в продолжительном режиме с мало меняющейся нагрузкой, построение нагрузочной диаграммы двигателя не требуют, а выбор его мощности производится по потребной мощности машины, удельному расходу энергии на единицу продукции или по аналитическим зависимостям, увязывающим потребную мощность с условиями работы машины. При этом необходимо иметь в виду, что в каталогах и справочниках на ЭД приводят мощность на его валу, а потребная мощность машины отличается от мощности двигателя навеличину потерь в передачах. Используя эту методику, можно выбрать ЭД для большинства зерноочистительных, кормоприготовительных машин, насосов, вентиляторов, транспортеров работающих с постоянной нагрузкой, некоторых машин подсобных производств и т.д.

При продолжительной переменной нагрузке выбор мощности двигателя производится только по его нагрузочной диаграмме. Для этих целей используют метод средних потерь или эквивалентных величин тока, момента или мощности. Исходя из условий нагрева, номинальные потери, ток, момент и мощность выбранного двигателя должны быть, приняты несколько меньше соответственно средних потерь или эквивалентного тока, момента или мощности. Выбранный по нагреву двигатель обязательно должен быть проверен по условиям пуска и перегрузочной способности.

Выбор исполнения двигателя по способу монтажа зависит от конструкции рабочей машины и способа соединения вала двигателя с валом машины. Единая серия двигателей 4А, 5А, 6А, 7А и т.д. в общем случае выпускается по исполнению:

1. Со станиной на лапах и свободным концом вала (M101, 102, 103, 104, 105, 106) для горизонтального, вертикального и настенного крепления. На вал двигателя может быть насажена шестерня, муфта или шкив;

2. Со станиной на лапах и фланцем на щите (М201, 202,. 203, 204, 205, 206). Двигатели этой конструкции могут крепиться фланцем к редуктору и лапами к фундаменту или конструкции рабочей машины. Они допускают горизонтальную, вертикальную и настенную установку. На вал двигателя может быть насажена муфта или шестерня. Установки шкивов не допускают.

3. Фланцевые двигатели (М301, 302, 303) крепятся к РМ или редуктору только фланцем. Они могут быть как горизонтального, так и вертикального исполнения. Помимо этих модификации единой серии двигателей промышленностью выпускают специальные встраиваемые ЭД, предназначенные только для привода той машины, для которой они спроектированы. В сельскохозяйственном производстве специальные встраиваемые двигатели применяют для привода центробежных погружных насосов, стригальных машинок и некоторых других приводов.

При выборе формы исполнения двигателя по способу монтажа необходимо стремиться к тому, чтобы производственный агрегат был наиболее компактным и двигатель органически сливался с РМ. В последнее время в практике сельскохозяйственного ЭП все большее распространение получают фланцевые двигатели, вытесняющее двигатели модификации M101.

Выбор конструкции двигателя по условиям защиты от окружающей среды производства в соответствии с характеристикой среды, в которой он будет работать. Для сухих отапливаемых непыльных помещений рекомендуется использовать двигатели защищенного исполнения. Для сырых помещении и на открытом воздухе, для помещений с небольшим количеством пыли рекомендуют применять закрытые ЭД.

Определение мощности двигателя, сконструированного
для режима S1, но работающего в режиме S2

1.

Рисунок 21 Пример нагрузочной диаграммы

(34)

Для нагрузочной диаграммы рис. 21:

2. По Р_экв выбирают предварительно двигатель, мощность которого должна быть:

и записывают его каталожные данные.

Таблица 5 Каталожные данные некоторых двигателей

3. Определяют постоянную времени нагрева по формуле:

(35)

где m – масса двигателя, кг; Р_ном – номинальная мощность двигателя, Вт; τ_ном – номинальное превышение температуры обмотки статора двигателя, измеренное методом сопротивления, ⁰С (справочная величина) для АД серии 4А (табл. 6).

Таблица 6 номинальное превышение температуры обмотки статора
двигателя в зависимости от класса изоляции

Следовательно:

4. Определяют коэффициенты термической и механической перегрузок по формулам:

для коэффициента термической перегрузки:

(36)

для коэффициента механической перегрузки:

(37)

где - коэффициент, равный:

1 для ДПТ параллельного возбуждения;

0,5 - для ДПТ последовательного возбуждения;

0,5...0,7 - для АД;

1,5...2,0 - для синхронных двигателей.

Следовательно:

5. Определяем мощность двигателя, сконструированного для режима S1, но работающего в режиме S2:

(38)

6. Осуществляем проверки выбранного электродвигателя

а) по пусковому моменту:

(39)

где - коэффициент, учитывающий снижение напряжения

(до 30%) на зажимах пускаемого двигателя;

– пусковой момент двигателя;

μ _пуск и М _ном берем из каталога.

Для нашего случая α₁ = 0,7, следовательно:

Необходимо помнить, что номинальный момент двигателя определяется следующим образом:

w_н – номинальная частота вращения электродвигателя (каталог), если в каталоге вместо w_н приводится синхронная w_о, то номинальную частоту вращения, рад/с, определяют как:

здесь S_н - номинальное скольжение (каталог), обычно оно изменяется в пределах 0,06...0,07. При этом связь между синхронной скоростью вращения, об/мин, и синхронной частотой вращения, рад/с имеет вид:

М_{тр.р.м .} – момент трогания рабочей машины (берется из нагрузочной диаграммы рабочей машины для нулевого значения ее скорости).

Для нашего случая, рассмотренного в данном примере, получим:

ВЫВОД: Условие выполняется.

б) по перегрузочной способности:

(40)

где – коэффициент, учитывающий снижение напряжения на зажимах работающего двигателя на 10% при включении в сеть мощного ЭД;

– максимальный момент, развиваемый двигателем; при этом μ_{макс(кр)} – кратность максимального (критического) момента, берется из каталога.

Если нагрузка задана мощностью, то:

(41)

При этом:

(42)

Следовательно

(43)

(44)

Подставив все значения, получим:

ВЫВОД: Условие не выполняется поэтому необходимо взять двигатель на одну ступень большей мощности и провести все расчеты заново.

Определение мощности асинхронного ЭД, сконструированного
для режима работы S1, но работающего в режиме S3

В этом случает пункты 1, 2, 3 предыдущего раздела повторяют. Поэтому начнем с пункта 4.

4. Определяют постоянную времени охлаждения Т_охл по кривой охлаждения или по формуле:

(45)

где β – коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном роторе (якоре), равный: 1 – для двигателя с независимой вентиляцией; 0,95...0,98 – для двигателей без принудительного охлаждения (без крыльчатки); 0,45...0,55 – для самовентилируемых двигателей (с крыльчаткой); 0,25...0,35 - для защищенных самовентилируемых двигателей.

5. Рассчитывают коэффициент термической перегрузки как:

(46)

6. Определяют коэффициент механической перегрузки:

(47)

7. Определяют мощность двигателя, рассчитанного для работы в режиме S1, но работающего в режиме S3:

(48)

8. Осуществляют проверку выбранного двигателя

1 ) по пусковому моменту (изложена в предыдущем разделе);

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: