Izbira elektromotorjev za opremo z različnimi vrstami obremenitve in načini delovanja

Pravilna izbira elektromotorjev za proizvodne mehanizme zagotavlja njihovo neprekinjeno in zanesljivo delovanje skozi celotno standardno življenjsko dobo. To je zelo pomemben proces, pri katerem je treba upoštevati veliko različnih dejavnikov in meril. Eden najpomembnejših dejavnikov je upoštevanje narave in vrste obremenitve.

Tukaj so vsa merila, ki jih je treba upoštevati pri izbiri: Kako izbrati pravi elektromotor

Pri izbiri elektromotorjev za različne stroje, instalacije in stroje je treba upoštevati različne vrste obremenitev, vrsto mehanskih lastnosti, naravo in trajanje delovnih ciklov teh mehanizmov.

Če vemo, kako se bo spremenila obremenitev gredi izbranega elektromotorja, je mogoče natančno določiti, kako se bodo izgube moči spreminjale med delovanjem, in zahvaljujoč temu izbrati elektromotor, ki se pri določeni obremenitvi ne bo pregreval. . Največja temperatura ogrevanja izolacije elektromotorja ne bo presegla dovoljene vrednosti v celotnem delovnem ciklu.

Nepravilna izbira elektromotorjev proizvodnih mehanizmov vodi do motenj proizvodnih procesov in vodi do izgub izdelanih izdelkov in dodatnih stroškov električne energije.

Električna oprema z elektromotorji mora v celoti ustrezati zahtevam tehnološkega procesa.

Izbira enega od kataloških tipov elektromotorjev se šteje za pravilno, če so izpolnjeni naslednji pogoji:

• najbolj popolna korespondenca elektromotorja z delovnim strojem (pogonskim mehanizmom) glede mehanskih lastnosti. To pomeni, da mora imeti elektromotor takšno mehansko karakteristiko, da lahko zagotovi pogonu potrebne vrednosti hitrosti in pospeška v mirovanju in prehodnem stanju;

• maksimalen izkoristek moči elektromotorja v vseh načinih delovanja. Temperatura vseh aktivnih delov elektromotorja v najtežjih načinih delovanja mora biti čim bližje dovoljeni temperaturi ogrevanja, vendar je ne sme preseči;

• konstrukcijsko združljivost elektromotorja s pogonom in pogoji okolja;

• skladnost elektromotorja s parametri napajanja.

Za izbiro elektromotorja so potrebni naslednji podatki:

• vrsta in ime pogonskega mehanizma;

• največja moč gredi, če je način delovanja zvezen in obremenitev stalna, v drugih primerih pa grafi sprememb moči ali upornega momenta gredi v odvisnosti od časa;

• vrtilna frekvenca (ali območje vrtilne frekvence) pogonske gredi;

• način povezovanja pogonskega mehanizma z gredjo elektromotorja (v prisotnosti kinematičnih prenosov sta navedena vrsta prenosa in prestavno razmerje);

• količino zagonskega momenta, ki ga mora električni motor zagotoviti pogonski gredi;

• omejitve regulacije hitrosti (zgornje in spodnje vrednosti ter ustrezne vrednosti moči in navora);

• zahtevana kakovost (gladkost, stopnjevanje) nadzora hitrosti;

• pogostost vklopa pogona v eni uri;

• značilnosti zunanjega okolja.

Izbira elektromotorja glede na vse pogoje in nazivne podatke poteka po katalogih.

Možne načine delovanja električnih pogonov odlikuje velika raznolikost glede na naravo in trajanje ciklov, vrednosti obremenitev, pogoje hlajenja, razmerje med izgubami pri zagonu in mirnim tekom itd., zato je proizvodnja elektromotorjev za vsak možnih načinov delovanja električnega pogona nima praktičnega smisla.

Na podlagi analize realnih načinov je opredeljen poseben razred načinov - nominalni načini, za katere so zasnovani in izdelani serijski motorji.

Podatki v potnem listu električnega stroja se nanašajo na določen nazivni način in se imenujejo nazivni podatki električnega stroja.

Proizvajalci zagotavljajo, da je elektromotor pri nazivnem delovanju pri nazivni obremenitvi popolnoma toplotno izkoriščen.

Trenutni GOST zagotavlja 8 nominalnih načinov, ki imajo v skladu z mednarodno klasifikacijo simbole S1 - S8.

Neprekinjeno delovanje S1 — delovanje stroja pri stalni obremenitvi dovolj dolgo, da doseže konstantno temperaturo vseh njegovih delov.

Kratkotrajno delovanje S2 — delovanje stroja pri stalni obremenitvi za čas, ki ne zadošča, da bi vsi deli stroja dosegli nastavljeno temperaturo, čemur sledi zaustavitev stroja za toliko časa, da se stroj ohladi na temperaturo največ 2 °C glede na temperaturo okolja. Pri kratkotrajnem delu je trajanje delovnega časa 15, 30, 60, 90 minut.

Intermitentno delovanje S3 — zaporedje enakih delovnih ciklov, od katerih vsak vključuje čas neprekinjenega delovanja z obremenitvijo, med katerim se stroj ne segreje na nastavljeno temperaturo, in čas parkiranja, med katerim se stroj ne ohladi na temperaturo okolja.

V tem načinu je delovni cikel takšen, da zagonski tok ne vpliva bistveno na dvig temperature. Čas cikla je nezadosten za doseganje toplotnega ravnovesja in ne presega 10 minut. Način je označen z vrednostjo trajanja vključitve v odstotkih:

Za motorje, ki jih proizvaja industrija za ta način delovanja, je značilen delovni cikel (PV), ki je opredeljen s trajanjem enega delovnega cikla.

kjer je tp čas delovanja motorja; tp — čas premora.

Standardizirane vrednosti trajanja vključitve: 15, 25, 40, 60% ali relativne vrednosti trajanja delovnega obdobja: 0,15; 0,25; 0,40; 0,60. Za način S3 nazivni podatki ustrezajo samo določenemu delovnemu ciklu in se nanašajo na delovno obdobje.

Načini S1-S3 so trenutno glavni, katerih nazivne podatke so lokalne tovarne električnih vozil vključile v kataloge in potni list stroja.

Več o tem preberite tukaj: Načini delovanja elektromotorjev

Za smiselno izbiro motorja glede na moč je potrebno vedeti, kako se obremenitev gredi motorja spreminja skozi čas, kar omogoča oceno narave spreminjanja izgub moči.

Poleg tega je treba ugotoviti, kako poteka proces segrevanja motorja zaradi sproščanja izgub energije v njem. Ta pristop vam omogoča, da izberete motor tako, da najvišja temperatura izolacije navitja ne presega dovoljene vrednosti. Ta pogoj je eden glavnih za zagotavljanje zanesljivega delovanja motorja skozi celotno življenjsko dobo.

Izbira moči elektromotorja mora biti v skladu z naravo obremenitev delovnega stroja. Ta značaj se ocenjuje na podlagi dveh razlogov:

• glede na nominalni način delovanja;

• s spremembami v količini porabljene energije.

Moč motorja mora izpolnjevati tri pogoje:

• normalno ogrevanje med delovanjem;

• zadostna zmogljivost preobremenitve;

• zadosten začetni navor.

Izbira elektromotorjev s t.i»Rezerva moči«, ki temelji na največji možni obremenitvi po urniku, vodi v premajhno izkoriščenost elektromotorja in s tem v povečane stroške kapitala in obratovalnih stroškov zaradi zmanjšanih faktorjev moči in izkoristka. Prekomerno povečanje moči motorja lahko privede tudi do sunkov med pospeševanjem.

Če mora električni motor dolgo časa delovati s konstantno ali rahlo spreminjajočo se obremenitvijo, potem določitev njegove moči ni težavna in se izvaja po formulah. Veliko težje je izbrati moč elektromotorjev v drugih načinih delovanja.

Za kratkotrajno obremenitev je značilno, da so obdobja vklopa kratka, odmori pa zadostujejo za popolno ohladitev elektromotorja. V tem primeru se predpostavlja, da obremenitev elektromotorja med preklopnimi obdobji ostane konstantna ali skoraj konstantna.

Da bi se elektromotor pravilno uporabljal za ogrevanje v tem načinu, ga je treba izbrati tako, da je njegova stalna moč (navedena v katalogih) manjša od moči, ki ustreza kratkotrajni obremenitvi, tj. elektromotor ima toplotno preobremenitev v obdobjih svojega kratkotrajnega delovanja...

Če so obdobja delovanja elektromotorja bistveno krajša od časa, potrebnega za njegovo popolno ogrevanje, vendar so premori med obdobji vklopa bistveno krajši od časa popolnega ohlajanja, potem pride do ponavljajoče se kratkotrajne obremenitve.

Izračun moči in izbira motorja za neprekinjeno delovanje

Pri konstantni ali rahlo spremenljivi obremenitvi gredi mora moč motorja le malo presegati moč obremenitve.V tem primeru mora biti pogoj izpolnjen

Pn ≥ P,

kjer je Pn nazivna moč motorja; P - moč obremenitve. Izbira motorja je odvisna od izbire motorja iz kataloga.

Izbira moči motorja za neprekinjeno delovanje. Če se navor in moč proizvodnega mehanizma ne spremenita, je treba izbrati motor z nazivno močjo Pn, ki je enaka moči obremenitve, ob upoštevanju izgub v prenosu (menjalnik):

Pn ≥ Pm /ηt, W

kjer je ηt izkoristek menjalnika (menjalnika).

V danem trenutku upora pogonskega mehanizma Ms, N ∙ m in frekvence vrtenja izhodne gredi menjalnika n2, rpm

Pm = Mc ∙ ω2, W

kjer je ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

Za nekatere proizvodne mehanizme, ki delujejo v neprekinjenem načinu s konstantnim momentom upora gredi, obstajajo približne formule za določanje moči motorjev.

Izračun moči in izbira motorja za kratkotrajno obremenitev

Motorji za kratkotrajno delovanje elektropogona se izberejo glede na nazivno moč, ki mora biti enaka moči bremena ob upoštevanju trajanja delovanja. Standardne dovoljene vrednosti za motorje, ki jih proizvaja industrija za kratkotrajno delovanje, so 10, 30, 60, 90 minut.

Če ni motorjev s prekinitvami, je mogoče namestiti motorje s prekinitvami. V tem primeru čas delovanja 30 minut ustreza delovnemu ciklu = 15 %, 60 minut ustreza delovnemu ciklu = 25 %, 90 minut pa ustreza delovnemu ciklu = 40 %.V skrajnem primeru je možna uporaba motorjev za neprekinjeno delovanje s Pn < P in njihovo naknadno preverjanje toplotnih pogojev.

Izračun moči in izbira motorja za občasno obremenitev

Za električni pogon, ki deluje v intermitentnem načinu, se moč motorja izračuna z uporabo metode povprečnih izgub ali enakovrednih vrednosti. Prva metoda je bolj natančna, vendar bolj delovno intenzivna. Bolj priročno je uporabiti metodo ekvivalentnih vrednosti Glede na dani razpored obremenitev P = f (t), M = f (t), I = f (t) se določijo srednje kvadratne vrednosti, ki so imenovani enakovredni.

Ekvivalentna moč je RMS moč diagrama obremenitve

kjer t1, t2, …, tk — časovni intervali, v katerih je moč bremena enaka P1, P2, …, Pk.

V skladu s katalogom je za dobljene vrednosti Reqv in PV nazivna moč motorja izbrana iz pogoja Pn ≥ REKV.

Če je podan diagram M = f (t), potem je ekvivalentni moment

in ekvivalentna moč pri hitrosti n je podana z izrazom

Req = Meq • n / 9550 (kW).

Če je podan diagram I = f (t), je tok toplotnega ekvivalenta

Izračunana vrednost PVr se pogosto razlikuje od standardnih vrednosti, zato dobljeno vrednost PVr zaokrožimo na najbližjo standardno vrednost ali pa ekvivalentno moč preračunamo po formuli

Med delovanjem opazimo kratkotrajne preobremenitve, ki presegajo nazivno moč motorja. Ne vplivajo bistveno na ogrevanje motorjev, lahko pa povzročijo nepravilno delovanje ali zastoj. Zato je treba motor preveriti glede preobremenitvene zmogljivosti v skladu z izrazom

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

kjer je Pm največja moč v diagramu obremenitve; Mm / Mn — večkratnik največjega navora je določen s katalogom; koeficient ku = 0,8 upošteva morebiten padec napetosti v omrežju.

Če ta pogoj ni izpolnjen, je treba iz kataloga izbrati motor z večjo močjo in ponovno preveriti preobremenitveno zmogljivost.

Glej tudi na to temo: Izbira motorja za intermitentno delovanje

Industrija proizvaja številne serije motorjev s prekinitvijo obremenitve:

• asinhroni žerjavi z veveričjim rotorjem serije MTKF in s faznim rotorjem serije MTF;

• podobne metalurške serije MTKN in MTN;

• DC serija D.

Za stroje navedene serije je značilna oblika podolgovatega rotorja (sidra), ki zagotavlja zmanjšanje vztrajnostnega momenta. Za zmanjšanje izgub, ki se sproščajo v navitju statorja med prehodnimi pojavi, imajo motorji serije MTKF in MTKN povečan nazivni zdrs snom = 7 ÷ 12 %. Preobremenitvena zmogljivost motorjev žerjavne in metalurške serije je 2,3 - 3 pri delovnem ciklu = 40%, kar pri delovnem ciklu = 100% ustreza λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.