Sähkömoottoreiden valinta laitteisiin, joissa on erilaisia ​​kuormituksia ja toimintatapoja

Sähkömoottorien oikea valinta tuotantomekanismeihin varmistaa niiden jatkuvan ja luotettavan toiminnan koko normaalin käyttöiän ajan. Tämä on erittäin tärkeä prosessi, jossa on otettava huomioon monia erilaisia ​​tekijöitä ja kriteerejä. Yksi tärkeimmistä tekijöistä on kuorman luonteen ja tyypin huomioon ottaminen.

Tässä on kaikki kriteerit, jotka on otettava huomioon valittaessa: Kuinka valita oikea sähkömoottori

Valittaessa sähkömoottoreita erilaisiin koneisiin, asennuksiin ja koneisiin on otettava huomioon erityyppiset kuormitukset, mekaanisten ominaisuuksien tyyppi, näiden mekanismien työjaksojen luonne ja kesto.

Tietäen, kuinka valitun sähkömoottorin akselin kuormitus muuttuu, on mahdollista määrittää tarkasti, kuinka tehohäviöt muuttuvat käytön aikana, ja tämän ansiosta valita sähkömoottori, joka tietyllä kuormalla toimiessaan ei ylikuumene. . Sähkömoottorin eristyksen maksimilämmityslämpötila ei ylitä sallittua arvoa koko työjakson aikana.

Tuotantomekanismien sähkömoottoreiden virheellinen valinta johtaa tuotantoprosessien häiriintymiseen ja johtaa valmistettujen tuotteiden hävikkiin ja sähkön lisäkustannuksiin.

Sähkömoottoreilla varustettujen sähkölaitteiden on täytettävä täysin teknisen prosessin vaatimukset.

Yhden luettelon sähkömoottorityypin valintaa pidetään oikeana, jos seuraavat ehdot täyttyvät:

• sähkömoottorin täydellisin vastaavuus työkoneen (käyttömekanismin) kanssa mekaanisten ominaisuuksien suhteen. Tämä tarkoittaa, että sähkömoottorilla on oltava sellainen mekaaninen ominaisuus, että se voi tarjota taajuusmuuttajalle tarvittavat nopeuden ja kiihtyvyyden arvot paikallaan ja ohimenevässä tilassa;

• sähkömoottorin tehon maksimaalinen käyttö kaikissa toimintatiloissa. Sähkömoottorin kaikkien aktiivisten osien lämpötilan vaikeimmissa käyttötiloissa tulisi olla mahdollisimman lähellä sallittua lämmityslämpötilaa, mutta ei ylittää sitä;

• sähkömoottorin yhteensopivuus käytön ja ympäristöolosuhteiden kanssa suunnittelun suhteen;

• sähkömoottorin yhteensopivuus virtalähteen parametrien kanssa.

Sähkömoottorin valitsemiseksi vaaditaan seuraavat tiedot:

• käyttömekanismin tyyppi ja nimi;

• akselin maksimiteho, jos toimintatapa on jatkuva ja kuorma vakio, ja muissa tapauksissa käyrät akselin tehon tai vastusmomentin muutoksista ajan funktiona;

• käyttöakselin pyörimistaajuus (tai pyörimistaajuusalue);

• menetelmä käyttömekanismin niveltämiseksi sähkömoottorin akseliin (kinemaattisten voimansiirtojen läsnä ollessa on ilmoitettu voimansiirron tyyppi ja välityssuhde);

• käynnistysmomentin määrä, joka sähkömoottorin on annettava käyttöakselille;

• nopeuden säätelyrajat (ylä- ja alaarvot sekä vastaavat teho- ja vääntömomenttiarvot);

• vaadittu nopeudensäädön laatu (tasaisuus, asteikko);

• taajuusmuuttajan aktivointitiheys tunnin sisällä;

• ulkoisen ympäristön ominaisuudet.

Sähkömoottorin valinta kaikkien olosuhteiden ja nimellistietojen perusteella tehdään luetteloiden mukaan.

Sähkökäyttöjen mahdolliset toimintatavat erottuvat valtavasta valikoimasta syklien luonteen ja keston, kuormitusarvojen, jäähdytysolosuhteiden, käynnistyshäviöiden ja tasaisen käynnin suhteen jne., joten sähkömoottoreita valmistetaan jokaiselle. sähkökäytön mahdollisista toimintatavoista ei ole käytännön järkeä.

Reaalimoodien analyysin perusteella tunnistetaan erityinen moodien luokka - nimelliset tilat, joita varten sarjamoottorit suunnitellaan ja valmistetaan.

Sähkökoneen passissa olevat tiedot viittaavat tiettyyn nimellismuotoon ja niitä kutsutaan sähkökoneen nimellistiedoiksi.

Valmistajat takaavat, että kun sähkömoottori toimii nimellistilassa nimelliskuormalla, se hyödynnetään täysin termisesti.

Nykyinen GOST tarjoaa 8 nimellistä tilaa, joilla on kansainvälisen luokituksen mukaisesti symbolit S1 - S8.

Jatkuva käyttö S1 — koneen käyttö vakiokuormituksella riittävän pitkään, jotta kaikki sen osat pysyvät vakiona.

Lyhytaikainen käyttö S2 – koneen käyttö vakiokuormituksella niin kauan, että kaikki koneen osat eivät saavuttaisi asetettua lämpötilaa, minkä jälkeen kone pysäytetään riittäväksi ajaksi koneen jäähdyttämiseksi enintään 2 lämpötilaan. ° C ympäristön lämpötilasta . Lyhytaikaisessa työssä työjakson kesto on 15, 30, 60, 90 minuuttia.

Jaksottainen käyttö S3 — identtisten käyttöjaksojen sarja, joista jokainen sisältää jatkuvan kuormituksen ajan, jonka aikana kone ei lämpene asetettuun lämpötilaan, ja pysäköintiajan, jonka aikana kone ei jäähdy ympäristön lämpötilaan.

Tässä tilassa käyttösuhde on sellainen, että käynnistysvirta ei merkittävästi vaikuta lämpötilan nousuun. Jaksoaika ei riitä lämpötasapainon saavuttamiseen, eikä se ylitä 10 minuuttia. Tilalle on ominaista sisällyttämisen keston arvo prosentteina:

Teollisuuden tätä toimintatapaa varten valmistamille moottoreille on ominaista käyttöjakso (PV), joka määritellään yhden käyttöjakson keston perusteella.

missä tp on moottorin käyntiaika; tp - taukoaika.

Sisällön keston standardoidut arvot: 15, 25, 40, 60 % tai työjakson keston suhteelliset arvot: 0,15; 0,25; 0,40; 0,60. S3-tilassa nimellistiedot vastaavat vain tiettyä käyttöjaksoa ja viittaavat käyttöjaksoon.

Tilat S1 — S3 ovat tällä hetkellä tärkeimmät, joiden nimellistiedot paikalliset sähköajoneuvotehtaat sisällyttävät koneen luetteloihin ja passeihin.

Lue aiheesta lisää täältä: Sähkömoottoreiden toimintatavat

Tehon kannalta järkevää moottorivalintaa varten on tiedettävä, miten moottorin akselin kuormitus muuttuu ajan myötä, mikä puolestaan ​​mahdollistaa tehohäviöiden muutoksen luonteen arvioimisen.

Lisäksi on tarpeen selvittää, kuinka moottorin lämmitysprosessi etenee sen energiahäviöiden vapautumisen seurauksena. Tämän lähestymistavan avulla voit valita moottorin siten, että käämin eristyksen enimmäislämpötila ei ylitä sallittua arvoa. Tämä ehto on yksi tärkeimmistä moottorin luotettavan toiminnan takaamiseksi koko sen käyttöiän ajan.

Sähkömoottorin tehon valinta on tehtävä työkoneen kuormituksen luonteen mukaan. Tätä luonnetta arvioidaan kahdella perusteella:

• nimellisen toimintatavan mukaan;

• kulutetun energian määrän muutoksilla.

Moottorin tehon on täytettävä kolme ehtoa:

• normaali lämmitys käytön aikana;

• riittävä ylikuormituskapasiteetti;

• riittävä käynnistysmomentti.

Sähkömoottorien valinta ns"Tehoreservi", joka perustuu aikataulun mukaiseen suurimpaan mahdolliseen kuormaan, johtaa sähkömoottorin vajaakäyttöön ja siten pääomakustannusten ja käyttökustannusten nousuun tehokertoimien ja hyötysuhteen pienentymisen vuoksi. Moottoritehon liiallinen lisäys voi myös aiheuttaa nykimistä kiihdytyksen aikana.

Jos sähkömoottorin on toimittava pitkään jatkuvalla tai hieman muuttuvalla kuormalla, sen tehon määrittäminen ei ole vaikeaa ja se suoritetaan kaavojen mukaan. Sähkömoottorien tehon valitseminen muissa toimintatavoissa on paljon vaikeampaa.

Lyhytaikaiselle kuormitukselle on ominaista se, että sisällytysjaksot ovat lyhyitä ja tauot riittävät sähkömoottorin täydelliseen jäähdytykseen. Tässä tapauksessa oletetaan, että sähkömoottorin kuormitus kytkentäjaksojen aikana pysyy vakiona tai lähes vakiona.

Jotta sähkömoottoria voitaisiin käyttää oikein lämmitykseen tässä tilassa, se on valittava siten, että sen jatkuva teho (ilmoitettu luetteloissa) on pienempi kuin lyhytaikaista kuormitusta vastaava teho, ts. sähkömoottorissa on termistä ylikuormitusta sen lyhytaikaisen käytön aikana...

Jos sähkömoottorin toimintajaksot ovat huomattavasti lyhyempiä kuin sen täydelliseen lämmittämiseen tarvittava aika, mutta päällekytkentäjaksojen väliset tauot ovat huomattavasti lyhyempiä kuin täydellisen jäähdytyksen aika, tapahtuu toistuva lyhytaikainen kuormitus.

Tehonlaskenta ja moottorin valinta jatkuvaan käyttöön

Vakiolla tai hieman vaihtelevalla akselikuormalla moottorin tehon tulee vain hieman ylittää kuormitustehoa.Tässä tapauksessa edellytyksen on täytyttävä

Pn ≥ P,

jossa Pn on moottorin nimellisteho; P - kuormitusteho. Moottorin valinta riippuu sen valitsemisesta luettelosta.

Moottorin tehon valinta jatkuvaa käyttöä varten. Jos tuotantomekanismin vääntömomentti ja teho eivät muutu, tulee valita moottori, jonka nimellisteho Pn on yhtä suuri kuin kuorman teho, ottaen huomioon vaihteiston (vaihteiston) häviöt:

Pn ≥ Pm/ηt, W

missä ηt on voimansiirron (vaihteiston) hyötysuhde.

Tietyllä käyttömekanismin vastushetkellä Ms, N ∙ m ja vaihteiston ulostuloakselin pyörimistaajuus n2, rpm

Pm = Mc ∙ ω2, W

missä ω2 = 2π ∙ n2/60, rad/s

Joillekin tuotantomekanismeille, jotka toimivat jatkuvassa tilassa ja jatkuvalla akselivastuksen momentilla, on olemassa likimääräisiä kaavoja moottoreiden tehon määrittämiseksi.

Tehon laskenta ja moottorin valinta lyhytaikaista kuormaa varten

Sähkökäytön lyhytaikaiseen käyttöön tarkoitetut moottorit valitaan niiden nimellistehon mukaan, jonka on oltava yhtä suuri kuin kuormitusteho, ottaen huomioon toiminnan kesto. Normaalit sallitut arvot teollisuuden valmistamille moottoreille lyhytaikaiseen käyttöön ovat 10, 30, 60, 90 minuuttia.

Jaksottaisen käytön moottoreiden puuttuessa voidaan asentaa jaksottaisia ​​moottoreita. Tässä tapauksessa 30 minuutin käyttöaika vastaa käyttöjaksoa = 15%, 60 minuuttia vastaa käyttöjaksoa = 25% ja 90 minuuttia vastaa käyttösuhdetta = 40%.Viimeisenä keinona on mahdollista käyttää moottoreita jatkuvaan käyttöön Pn < P ja niiden myöhempään lämpöolosuhteiden tarkistamiseen.

Tehon laskenta ja moottorin valinta jaksoittaista kuormitusta varten

Jaksottaisessa tilassa toimivassa sähkökäytössä moottorin teho lasketaan keskimääräisen häviön menetelmällä tai vastaavilla arvoilla. Ensimmäinen menetelmä on tarkempi, mutta työvoimavaltaisempi. Kätevämpää on käyttää ekvivalenttiarvojen menetelmää. Annetusta kuormitusaikataulusta riippuen P = f (t), M = f (t), I = f (t) määritetään neliön keskiarvot, jotka ovat kutsutaan vastaavaksi.

Ekvivalenttiteho on kuormituskaavion RMS-teho

jossa t1, t2, …, tk — aikavälit, joissa kuormitusteho on vastaavasti P1, P2, …, Pk.

Luettelon mukaan saaduille Reqv- ja PV-arvoille moottorin nimellisteho valitaan ehdosta Pn ≥ REKV.

Jos kaavio M = f (t) on annettu, niin ekvivalenttimomentti

ja ekvivalentti teho nopeudella n saadaan lausekkeella

Req = Meq • n / 9550 (kW).

Jos kaavio I = f (t) on annettu, lämmitysekvivalentin virta

PVr:n laskettu arvo poikkeaa usein standardiarvoista, joten joko saatu PVr:n arvo pyöristetään lähimpään standardiarvoon tai ekvivalenttiteho lasketaan uudelleen kaavalla

Käytön aikana havaitaan lyhytaikaisia ​​ylikuormituksia, jotka ylittävät moottorin nimellistehon. Ne eivät vaikuta merkittävästi moottoreiden lämmitykseen, mutta voivat johtaa virheelliseen toimintaan tai pysähtymiseen. Siksi moottorin ylikuormituskyky tulee tarkistaa lausekkeen mukaan

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

missä Pm on suurin teho kuormituskaaviossa; Mm / Mn — suurimman vääntömomentin kerrannainen määräytyy luettelon mukaan; kerroin ku = 0,8 ottaa huomioon mahdollisen jännitehäviön verkossa.

Jos tämä ehto ei täyty, luettelosta on valittava tehokkaampi moottori ja tarkistettava uudelleen ylikuormituskyky.

Katso myös tästä aiheesta: Moottorin valinta jaksoittaista käyttöä varten

Teollisuus tuottaa useita jaksoittaisen kuormituksen moottoreita:

• asynkroniset nosturit, joissa on oravaroottori MTKF-sarjassa ja vaiheroottori MTF-sarjassa;

• samanlaiset metallurgiset sarjat MTKN ja MTN;

• DC-sarja D.

Määritellyn sarjan koneille on tunnusomaista pitkänomaisen roottorin (ankkurin) muoto, joka vähentää hitausmomenttia. Staattorin käämityksessä transientien aikana vapautuvien häviöiden pienentämiseksi MTKF- ja MTKN-sarjojen moottoreilla on kasvanut nimellisjämäys snom = 7 ÷ 12 %. Nosturi- ja metallurgisen sarjan moottoreiden ylikuormituskyky on 2,3 — 3 käyttösuhteella = 40 %, mikä käyttösuhteella = 100 % vastaa arvoa λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.