Val av elmotorer för utrustning med olika typer av belastning och driftlägen

Det korrekta valet av elmotorer för produktionsmekanismer säkerställer deras kontinuerliga och tillförlitliga drift under hela standardlivslängden. Detta är en mycket viktig process där många olika faktorer och kriterier måste beaktas. En av de viktigaste faktorerna är hänsynen till lastens art och typ.

Här är alla kriterier att tänka på när du väljer: Hur man väljer rätt elmotor

När du väljer elmotorer för olika maskiner, installationer och maskiner är det nödvändigt att ta hänsyn till olika typer av belastning, typen av mekaniska egenskaper, arten och varaktigheten av dessa mekanismers arbetscykler.

Genom att veta hur belastningen på axeln på den valda elmotorn kommer att förändras, är det möjligt att exakt bestämma hur effektförlusterna kommer att förändras under drift, och tack vare detta, välj en elmotor som, som arbetar vid en given belastning, inte kommer att överhettas . Den maximala uppvärmningstemperaturen för isoleringen av elmotorn kommer inte att överstiga det tillåtna värdet under hela arbetscykeln.

Felaktigt val av elmotorer av produktionsmekanismer leder till avbrott i produktionsprocesser och leder till förluster av tillverkade produkter och ytterligare elkostnader.

Elektrisk utrustning med elmotorer måste helt uppfylla kraven i den tekniska processen.

Valet av en av katalogtyperna av elmotorer anses vara korrekt om följande villkor är uppfyllda:

• den mest kompletta överensstämmelsen mellan elmotorn och arbetsmaskinen (drivmekanismen) när det gäller mekaniska egenskaper. Detta innebär att elmotorn måste ha en sådan mekanisk egenskap att den kan förse drivenheten med de nödvändiga värdena för hastighet och acceleration i ett stationärt och transient tillstånd;

• maximal användning av elmotorkraft i alla driftlägen. Temperaturen för alla aktiva delar av elmotorn i de mest allvarliga driftlägena bör vara så nära den tillåtna uppvärmningstemperaturen som möjligt, men inte överstiga den;

• elmotorns kompatibilitet med drivningen och miljöförhållanden när det gäller design;

• överensstämmelse med elmotorn med parametrarna för strömförsörjningen.

För att välja en elmotor krävs följande data:

• typ och namn på drivmekanismen;

• maximal axeleffekt, om driftläget är kontinuerligt och belastningen är konstant, och i andra fall, grafer över förändringar i effekt eller motståndsmoment hos axeln som en funktion av tiden;

• rotationsfrekvens (eller rotationsfrekvensområde) för drivaxeln;

• metod för artikulation av drivmekanismen med elmotorns axel (i närvaro av kinematiska transmissioner indikeras typen av transmission och utväxlingsförhållandet);

• mängden startmoment som elmotorn måste ge till drivaxeln;

• hastighetsregleringsgränser (övre och undre värden och motsvarande effekt- och vridmomentvärden);

• erforderlig kvalitet (jämnhet, gradering) av hastighetskontroll;

• frekvens för aktivering av frekvensomriktaren inom en timme;

• egenskaper hos den yttre miljön.

Valet av en elmotor baserat på alla förhållanden och nominella data utförs enligt kataloger.

De möjliga driftsätten för elektriska drivenheter kännetecknas av en enorm variation när det gäller cyklernas natur och varaktighet, belastningsvärden, kylförhållanden, förhållandet mellan startförluster och jämn gång, etc., därför produktionen av elmotorer för varje av de möjliga driftsätten för en elektrisk drivning är ingen praktisk mening.

Baserat på analysen av verkliga lägen identifieras en speciell klass av lägen - nominella lägen, för vilka seriemotorer är designade och tillverkade.

Uppgifterna i passet för en elektrisk maskin hänvisar till ett visst nominellt läge och kallas nominella data för en elektrisk maskin.

Tillverkare garanterar att när elmotorn arbetar i nominellt läge vid nominell belastning, utnyttjas den fullt ut termiskt.

Den nuvarande GOST tillhandahåller 8 nominella lägen, som i enlighet med den internationella klassificeringen har symbolerna S1 - S8.

Kontinuerlig drift S1 — drift av maskinen vid konstant belastning under tillräckligt lång tid för att uppnå en konstant temperatur på alla dess delar.

Korttidsdrift S2 — drift av maskinen med konstant belastning under en tid som är otillräcklig för att alla delar av maskinen ska nå den inställda temperaturen, följt av att maskinen stoppas under tillräckligt lång tid för att kyla maskinen till en temperatur på högst 2 °C från omgivningstemperaturen. För korttidsarbete är arbetstiden 15, 30, 60, 90 minuter.

Intermittent drift S3 — en sekvens av identiska driftcykler, som var och en inkluderar tiden för kontinuerlig lastdrift under vilken maskinen inte värms upp till den inställda temperaturen och parkeringstiden under vilken maskinen inte kyls ner till omgivningstemperaturen.

I detta läge är arbetscykeln sådan att startströmmen inte nämnvärt påverkar temperaturökningen. Cykeltiden är otillräcklig för att uppnå termisk jämvikt och överstiger inte 10 minuter. Läget kännetecknas av värdet på varaktigheten av inkluderingen i procent:

Motorer som tillverkas av industrin för detta driftsätt kännetecknas av en arbetscykel (PV), som definieras av varaktigheten av en arbetscykel

där tp är motorns gångtid; tp — paustid.

Standardiserade värden för varaktigheten av inkluderingen: 15, 25, 40, 60% eller relativa värden för arbetsperiodens varaktighet: 0,15; 0,25; 0,40; 0,60. För S3-läge motsvarar märkdata endast en viss driftcykel och avser driftperioden.

Lägen S1 - S3 är för närvarande de viktigaste, vars nominella data ingår av de lokala elfordonsfabrikerna i maskinens kataloger och pass.

Läs mer om det här: Driftlägen för elmotorer

För ett rimligt motorval vad gäller effekt är det nödvändigt att veta hur motoraxelbelastningen förändras över tiden, vilket i sin tur gör det möjligt att bedöma arten av förändringen i effektförlusterna.

Dessutom är det nödvändigt att fastställa hur processen för att värma motorn fortsätter som ett resultat av frigörandet av energiförluster i den. Detta tillvägagångssätt låter dig välja motorn på ett sådant sätt att den maximala temperaturen på lindningsisoleringen inte överstiger det tillåtna värdet. Detta villkor är ett av de viktigaste för att säkerställa pålitlig drift av motorn under hela dess livslängd.

Valet av elmotorns kraft måste göras i enlighet med arten av belastningar på arbetsmaskinen. Denna karaktär bedöms på två grunder:

• enligt det nominella driftsättet;

• genom förändringar i mängden energi som förbrukas.

Motoreffekten måste uppfylla tre villkor:

• normal uppvärmning under drift;

• tillräcklig överbelastningskapacitet;

• tillräckligt startmoment.

Valet av elmotorer med den sk"Power reserve", baserat på största möjliga belastning enligt schemat, leder till underutnyttjande av elmotorn, och därför till ökade kapitalkostnader och driftskostnader på grund av minskade effektfaktorer och effektivitet. Överdriven ökning av motoreffekten kan också leda till ryck vid acceleration.

Om elmotorn måste arbeta under lång tid med en konstant eller något föränderlig belastning, är det inte svårt att bestämma dess effekt och utförs enligt formlerna. Det är mycket svårare att välja kraften hos elmotorer i andra driftsätt.

Den kortsiktiga belastningen kännetecknas av det faktum att inkluderingsperioderna är korta, och pauserna är tillräckliga för fullständig kylning av elmotorn. I detta fall antas det att belastningen på elmotorn under kopplingsperioderna förblir konstant eller nästan konstant.

För att elmotorn ska kunna användas korrekt för uppvärmning i detta läge är det nödvändigt att välja den så att dess kontinuerliga effekt (anges i katalogerna) är mindre än den effekt som motsvarar korttidsbelastningen, dvs. den elektriska motorn har en termisk överbelastning under perioder av dess kortvariga drift...

Om driftsperioderna för elmotorn är betydligt kortare än den tid som krävs för dess fullständiga uppvärmning, men pauserna mellan påslagningsperioderna är betydligt kortare än tiden för fullständig kylning, är det upprepad kortvarig belastning.

Effektberäkning och motorval för kontinuerlig drift

Vid konstant eller något varierande axelbelastning bör motoreffekten endast något överstiga belastningseffekten.I detta fall måste villkoret vara uppfyllt

Pn ≥ P,

där Pn är den nominella motoreffekten; P — lastkraft. Att välja en motor handlar om att välja den från katalogen.

Val av motoreffekt för kontinuerlig drift. Om vridmomentet och kraften hos produktionsmekanismen inte ändras, bör en motor med en nominell effekt Pn som är lika med lastens effekt väljas, med hänsyn till förluster i transmissionen (växellåda):

Pn ≥ Pm /ηt, W

där ηt är transmissionens (växellådans) verkningsgrad.

Vid ett givet motstånd för drivmekanismen Ms, N ∙ m och rotationsfrekvensen för växellådans n2 utgående axel, rpm

Pm = Mc ∙ ω2, W

där ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

För vissa produktionsmekanismer som arbetar i ett kontinuerligt läge med ett konstant moment av axelmotstånd, finns det ungefärliga formler för att bestämma motoreffekten.

Effektberäkning och motorval för korttidsbelastning

Motorer för kortvarig drift av den elektriska drivenheten väljs enligt deras märkeffekt, som måste vara lika med lasteffekten, med hänsyn till drifttiden. Standard tillåtna värden för motorer tillverkade av industrin för kortvarig drift är 10, 30, 60, 90 minuter.

I avsaknad av intermittent driftmotorer kan intermittent driftmotorer installeras. I detta fall motsvarar en körtid på 30 minuter arbetscykel = 15 %, 60 minuter motsvarar arbetscykel = 25 % och 90 minuter motsvarar arbetscykel = 40 %.Som en sista utväg är det möjligt att använda motorer för kontinuerlig drift med Pn < P och deras efterföljande kontroll av termiska förhållanden.

Effektberäkning och motorval för intermittent belastning

För en elektrisk drivning som arbetar i intermittent läge, beräknas motoreffekten med hjälp av medelförlustmetoden eller motsvarande värden. Den första metoden är mer exakt, men mer arbetskrävande. Det är bekvämare att använda metoden med ekvivalenta värden. Beroende på det givna lastschemat P = f (t), M = f (t), I = f (t), bestäms medelkvadratvärdena, som är kallas likvärdig.

Ekvivalent effekt är RMS-effekten för lastdiagrammet

där t1, t2, …, tk — tidsintervall där lasteffekten är lika med P1, P2, …, Pk, respektive.

Enligt katalogen, för de erhållna värdena för Reqv och PV, väljs motorns märkeffekt från villkoret Pn ≥ REKV.

Om diagrammet M = f (t) ges, då det ekvivalenta momentet

och ekvivalenteffekten vid hastighet n ges av uttrycket

Req = Meq • n / 9550 (kW).

Om diagrammet I = f (t) ges, strömmen för värmeekvivalenten

Det beräknade värdet på PVr skiljer sig ofta från standardvärdena, därför avrundas antingen det erhållna värdet på PVr till närmaste standardvärde, eller så räknas motsvarande effekt om med formeln

Under drift observeras kortvariga överbelastningar som överstiger motorns nominella effekt. De påverkar inte uppvärmningen av motorerna nämnvärt, men kan leda till felaktig funktion eller stopp. Därför bör motorn kontrolleras för överbelastningskapacitet enligt uttrycket

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

där Pm är den högsta effekten i lastdiagrammet; Mm / Mn — multipeln av det maximala vridmomentet bestäms av katalogen; koefficient ku = 0,8 tar hänsyn till det möjliga spänningsfallet i nätet.

Om detta villkor inte är uppfyllt, måste en motor med högre effekt väljas från katalogen och kontrolleras igen för överbelastningskapacitet.

Se även om detta ämne: Val av motor för intermittent drift

Industrin tillverkar ett antal serier av motorer med intermittent belastning:

• asynkrona kranar med en ekorrrotor i MTKF-serien och med en fasrotor i MTF-serien;

• liknande metallurgiska serier MTKN och MTN;

• DC-serien D.

Maskinerna i den specificerade serien kännetecknas av formen av en långsträckt rotor (ankare), vilket ger en minskning av tröghetsmomentet. För att minska förlusterna som frigörs i statorlindningen under transienter har motorer i serierna MTKF och MTKN en ökad nominell slirning snom = 7 ÷ 12 %. Överbelastningskapaciteten för motorerna i kran- och metallurgisk serie är 2,3 — 3 vid arbetscykel = 40 %, vilket vid arbetscykel = 100 % motsvarar λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.