Izbor elektromotora za opremu s različitim vrstama opterećenja i načinima rada

Pravilan odabir elektromotora za proizvodne mehanizme osigurava njihov kontinuiran i pouzdan rad tijekom standardnog životnog vijeka. Ovo je vrlo važan proces u kojem se moraju uzeti u obzir mnogi različiti čimbenici i kriteriji. Jedan od najvažnijih čimbenika je razmatranje prirode i vrste opterećenja.

Ovdje su svi kriteriji koje treba uzeti u obzir pri odabiru: Kako odabrati pravi elektromotor

Pri izboru elektromotora za različite strojeve, instalacije i strojeve potrebno je voditi računa o različitim vrstama opterećenja, vrsti mehaničkih karakteristika, prirodi i trajanju ciklusa rada tih mehanizama.

Znajući kako će se mijenjati opterećenje na osovini odabranog elektromotora, moguće je točno odrediti kako će se mijenjati gubici snage tijekom rada, a zahvaljujući tome odabrati elektromotor koji se, radeći na zadanom opterećenju, neće pregrijati. . Maksimalna temperatura zagrijavanja izolacije elektromotora neće prijeći dopuštenu vrijednost tijekom cijelog radnog ciklusa.

Nepravilan odabir elektromotora proizvodnih mehanizama dovodi do poremećaja proizvodnih procesa i dovodi do gubitaka proizvedenih proizvoda i dodatnih troškova električne energije.

Električna oprema s elektromotorima mora u potpunosti odgovarati zahtjevima tehnološkog procesa.

Izbor jednog od kataloških tipova elektromotora smatra se ispravnim ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:

• najpotpunija podudarnost elektromotora s radnim strojem (pogonskim mehanizmom) u pogledu mehaničkih svojstava. To znači da elektromotor mora imati takvu mehaničku karakteristiku da može osigurati pogonu potrebne vrijednosti brzine i ubrzanja u stacionarnom i prijelaznom stanju;

• maksimalno korištenje snage elektromotora u svim režimima rada. Temperatura svih aktivnih dijelova elektromotora u najtežim režimima rada treba biti što je moguće bliža dopuštenoj temperaturi zagrijavanja, ali ne prelazi ju;

• kompatibilnost elektromotora s pogonom i uvjetima okoline u smislu izvedbe;

• usklađenost elektromotora s parametrima napajanja.

Za odabir elektromotora potrebni su sljedeći podaci:

• vrsta i naziv pogonskog mehanizma;

• maksimalna snaga osovine, ako je način rada kontinuiran i opterećenje konstantno, au ostalim slučajevima, grafikoni promjena snage ili momenta otpora osovine u funkciji vremena;

• rotacijska frekvencija (ili raspon rotacijske frekvencije) pogonskog vratila;

• način artikulacije pogonskog mehanizma s osovinom elektromotora (u prisutnosti kinematskih prijenosa, naznačeni su vrsta prijenosa i prijenosni omjer);

• iznos startnog momenta koji elektromotor mora osigurati pogonskom vratilu;

• ograničenja regulacije brzine (gornje i donje vrijednosti i odgovarajuće vrijednosti snage i momenta);

• potrebna kvaliteta (glatkoća, gradacija) kontrole brzine;

• učestalost aktivacije pogona unutar jednog sata;

• karakteristike vanjske sredine.

Odabir elektromotora s obzirom na sve uvjete i nazivne podatke provodi se prema katalozima.

Mogući načini rada električnih pogona razlikuju se velikom raznolikošću u pogledu prirode i trajanja ciklusa, vrijednosti opterećenja, uvjeta hlađenja, omjera startnih gubitaka i glatkog rada itd., stoga je proizvodnja elektromotora za svaki mogućih načina rada električnog pogona nema praktičnog smisla.

Na temelju analize stvarnih modova identificira se posebna klasa modova — nominalni modovi, za koje se projektiraju i proizvode serijski motori.

Podaci sadržani u putovnici električnog stroja odnose se na određeni nominalni način rada i nazivaju se nazivni podaci električnog stroja.

Proizvođači jamče da je, kada elektromotor radi u nazivnom načinu rada pri nazivnom opterećenju, toplinski u potpunosti iskorišten.

Sadašnji GOST nudi 8 nominalnih načina rada, koji u skladu s međunarodnom klasifikacijom imaju simbole S1 — S8.

Kontinuirani rad S1 — rad stroja pri konstantnom opterećenju dovoljno dugo da se postigne stalna temperatura svih njegovih dijelova.

Kratkotrajni rad S2 — rad stroja pri konstantnom opterećenju u vremenu koje je nedovoljno da svi dijelovi stroja postignu zadanu temperaturu, nakon čega slijedi zaustavljanje stroja na vrijeme dovoljno da se stroj ohladi na temperaturu ne višu od 2 °C od temperature okoline. Za kratkotrajni rad trajanje radnog vremena je 15, 30, 60, 90 minuta.

Povremeni rad S3 — niz identičnih radnih ciklusa, od kojih svaki uključuje vrijeme neprekidnog rada pod opterećenjem tijekom kojeg se stroj ne zagrijava do postavljene temperature i vrijeme parkiranja tijekom kojeg se stroj ne ohladi na temperaturu okoline.

U ovom načinu rada, radni ciklus je takav da udarna struja ne utječe značajno na porast temperature. Vrijeme ciklusa je nedovoljno za postizanje toplinske ravnoteže i ne prelazi 10 minuta. Način rada karakterizira vrijednost trajanja uključivanja u postocima:

Motore proizvedene u industriji za ovaj način rada karakterizira radni ciklus (PV), koji je definiran trajanjem jednog radnog ciklusa

gdje je tp vrijeme rada motora; tp — vrijeme pauze.

Standardizirane vrijednosti trajanja uključenja: 15, 25, 40, 60% ili relativne vrijednosti trajanja radnog razdoblja: 0,15; 0,25; 0,40; 0,60. Za način rada S3, nazivni podaci odgovaraju samo određenom radnom ciklusu i odnose se na radni period.

Načini rada S1 — S3 trenutno su glavni, nazivne podatke za koje su lokalne tvornice električnih vozila uključile u kataloge i putovnicu stroja.

Više o tome pročitajte ovdje: Načini rada elektromotora

Za razuman izbor motora u smislu snage, potrebno je znati kako se opterećenje vratila motora mijenja tijekom vremena, što zauzvrat omogućuje procjenu prirode promjene gubitaka snage.

Osim toga, potrebno je utvrditi kako se odvija proces zagrijavanja motora kao rezultat oslobađanja gubitaka energije u njemu. Ovaj pristup omogućuje odabir motora na takav način da maksimalna temperatura izolacije namota ne prelazi dopuštenu vrijednost. Ovaj uvjet je jedan od glavnih za osiguravanje pouzdanog rada motora tijekom njegovog vijeka trajanja.

Izbor snage elektromotora mora biti u skladu s prirodom opterećenja radnog stroja. Ovaj se karakter procjenjuje na dva načina:

• prema nominalnom načinu rada;

• kroz promjene u količini potrošene energije.

Snaga motora mora ispunjavati tri uvjeta:

• normalno zagrijavanje tijekom rada;

• dovoljan kapacitet preopterećenja;

• dovoljan startni moment.

Izbor elektromotora s tzv„Rezerva snage“, temeljena na najvećem mogućem opterećenju prema rasporedu, dovodi do podiskorištenja elektromotora, a time i do povećanja kapitalnih troškova i pogonskih troškova zbog smanjenih faktora snage i učinkovitosti. Pretjerano povećanje snage motora također može dovesti do trzaja tijekom ubrzavanja.

Ako električni motor mora dugo raditi s konstantnim ili blago promjenjivim opterećenjem, određivanje njegove snage nije teško i provodi se prema formulama. Mnogo je teže odabrati snagu elektromotora u drugim načinima rada.

Kratkotrajno opterećenje karakterizira činjenica da su razdoblja uključivanja kratka, a prekidi dovoljni za potpuno hlađenje elektromotora. U tom se slučaju pretpostavlja da opterećenje elektromotora tijekom sklopnih razdoblja ostaje konstantno ili gotovo konstantno.

Da bi se elektromotor pravilno koristio za grijanje u ovom režimu, potrebno ga je odabrati tako da njegova trajna snaga (označena u katalozima) bude manja od snage koja odgovara kratkotrajnom opterećenju, tj. elektromotor ima toplinsko preopterećenje u razdobljima svog kratkotrajnog rada...

Ako su periodi rada elektromotora znatno manji od vremena potrebnog za njegovo potpuno zagrijavanje, ali su pauze između perioda uključivanja znatno kraće od vremena potpunog hlađenja, tada dolazi do ponovljenog kratkotrajnog opterećenja.

Proračun snage i odabir motora za kontinuirani rad

S konstantnim ili blago promjenjivim opterećenjem osovine, snaga motora bi trebala samo malo premašiti snagu opterećenja.U ovom slučaju uvjet mora biti ispunjen

Pn ≥ P,

gdje je Pn nazivna snaga motora; P — snaga opterećenja. Odabir motora svodi se na odabir iz kataloga.

Odabir snage motora za kontinuirani rad. Ako se moment i snaga proizvodnog mehanizma ne mijenjaju, tada treba odabrati motor s nazivnom snagom Pn jednakom snazi ​​opterećenja, uzimajući u obzir gubitke u prijenosu (mjenjač):

Pn ≥ Pm /ηt, W

gdje je ηt učinkovitost prijenosa (mjenjača).

U zadanom trenutku otpora pogonskog mehanizma Ms, N ∙ m i frekvencije vrtnje izlazne osovine mjenjača n2, o/min.

Pm = Mc ∙ ω2, W

gdje je ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

Za neke proizvodne mehanizme koji rade u kontinuiranom načinu rada s konstantnim momentom otpora osovine, postoje približne formule za određivanje snage motora.

Proračun snage i odabir motora za kratkotrajno opterećenje

Motori za kratkotrajni rad elektropogona biraju se prema nazivnoj snazi ​​koja mora biti jednaka snazi ​​opterećenja, uzimajući u obzir trajanje rada. Standardne dopuštene vrijednosti za motore proizvedene u industriji za kratkotrajni rad su 10, 30, 60, 90 minuta.

U nedostatku motora s povremenim radom, mogu se ugraditi motori s povremenim radom. U ovom slučaju, vrijeme rada od 30 minuta odgovara ciklusu rada = 15%, 60 minuta odgovara ciklusu rada = 25%, a 90 minuta odgovara ciklusu rada = 40%.U krajnjem slučaju, moguće je koristiti motore za trajni rad s Pn < P i njihovu naknadnu provjeru toplinskih uvjeta.

Proračun snage i izbor motora za povremeno opterećenje

Za električni pogon koji radi u isprekidanom načinu rada, snaga motora izračunava se korištenjem metode prosječnih gubitaka ili ekvivalentnih vrijednosti. Prva metoda je preciznija, ali više radno intenzivna. Pogodnije je koristiti metodu ekvivalentnih vrijednosti. Ovisno o zadanom rasporedu opterećenja P = f (t), M = f (t), I = f (t), određuju se srednje kvadratne vrijednosti, koje su nazivaju ekvivalentom.

Ekvivalentna snaga je efektivna snaga dijagrama opterećenja

gdje t1, t2, …, tk — vremenski intervali u kojima je snaga opterećenja jednaka P1, P2, …, Pk, redom.

Prema katalogu, za dobivene vrijednosti Reqv i PV, nazivna snaga motora odabire se iz uvjeta Pn ≥ REKV.

Ako je zadan dijagram M = f (t), tada je ekvivalentni moment

a ekvivalentna snaga pri brzini n dana je izrazom

Req = Meq • n / 9550 (kW).

Ako je dan dijagram I = f (t), struja toplinskog ekvivalenta

Izračunata vrijednost PVr često se razlikuje od standardnih vrijednosti, stoga se dobivena vrijednost PVr zaokružuje na najbližu standardnu ​​vrijednost ili se ekvivalentna snaga ponovno izračunava pomoću formule

Tijekom rada uočavaju se kratkotrajna preopterećenja koja prelaze nazivnu snagu motora. Ne utječu značajno na zagrijavanje motora, ali mogu dovesti do nepravilnog rada ili zastoja. Stoga motor treba provjeriti na sposobnost preopterećenja prema izrazu

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

gdje je Pm najveća snaga u dijagramu opterećenja; Mm / Mn — višestruki maksimalni zakretni moment određen je katalogom; koeficijent ku = 0,8 uzima u obzir mogući pad napona u mreži.

Ako ovaj uvjet nije ispunjen, tada se iz kataloga mora odabrati motor veće snage i ponovno provjeriti sposobnost preopterećenja.

Vidi također o ovoj temi: Odabir motora za povremeni rad

Industrija proizvodi brojne serije motora s povremenim opterećenjem:

• asinkrone dizalice s vjeveričastim rotorom u seriji MTKF i s faznim rotorom u seriji MTF;

• slične metalurške serije MTKN i MTN;

• DC serija D.

Strojevi navedene serije karakteriziraju oblik izduženog rotora (sidra), koji omogućuje smanjenje momenta tromosti. Kako bi se smanjili gubici koji se oslobađaju u namotu statora tijekom prijelaznih pojava, motori serije MTKF i MTKN imaju povećano nominalno klizanje snom = 7 ÷ 12%. Kapacitet preopterećenja motora dizalice i metalurške serije je 2,3 — 3 pri radnom ciklusu = 40%, što pri radnom ciklusu = 100% odgovara λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.