Utvalg av elektriske motorer for utstyr med ulike typer belastning og driftsmoduser

Riktig valg av elektriske motorer for produksjonsmekanismer sikrer kontinuerlig og pålitelig drift gjennom standard levetid. Dette er en svært viktig prosess hvor mange ulike faktorer og kriterier må vurderes. En av de viktigste faktorene er hensynet til lastens art og type.

Her er alle kriteriene du bør vurdere når du velger: Hvordan velge riktig elektrisk motor

Når du velger elektriske motorer for forskjellige maskiner, installasjoner og maskiner, er det nødvendig å ta hensyn til de forskjellige typene belastning, typen mekaniske egenskaper, arten og varigheten av arbeidssyklusene til disse mekanismene.

Når du vet hvordan belastningen på akselen til den valgte elektriske motoren vil endre seg, er det mulig å nøyaktig bestemme hvordan krafttapene vil endre seg under drift, og takket være dette, velg en elektrisk motor som, som arbeider ved en gitt belastning, ikke vil overopphetes . Den maksimale oppvarmingstemperaturen til isolasjonen til den elektriske motoren vil ikke overstige den tillatte verdien under hele arbeidssyklusen.

Feil valg av elektriske motorer av produksjonsmekanismer fører til forstyrrelse av produksjonsprosesser og fører til tap av produserte produkter og ekstra strømkostnader.

Elektrisk utstyr med elektriske motorer må fullt ut oppfylle kravene til den teknologiske prosessen.

Valget av en av katalogtypene elektriske motorer anses som riktig hvis følgende betingelser er oppfylt:

• den mest komplette korrespondansen mellom den elektriske motoren og arbeidsmaskinen (drivmekanismen) når det gjelder mekaniske egenskaper. Dette betyr at den elektriske motoren må ha en slik mekanisk karakteristikk at den kan gi stasjonen de nødvendige verdiene for hastighet og akselerasjon i en stasjonær og forbigående tilstand;

• maksimal bruk av elektrisk motorkraft i alle driftsmoduser. Temperaturen til alle aktive deler av den elektriske motoren i de mest alvorlige driftsmodusene skal være så nær som mulig til den tillatte oppvarmingstemperaturen, men ikke overstige den;

• kompatibilitet av den elektriske motoren med stasjonen og miljøforhold når det gjelder design;

• overholdelse av den elektriske motoren med parametrene til strømforsyningen.

For å velge en elektrisk motor kreves følgende data:

• type og navn på drivmekanismen;

• maksimal akseleffekt, hvis driftsmodusen er kontinuerlig og belastningen er konstant, og i andre tilfeller grafer over endringer i kraft eller motstandsmoment til akselen som en funksjon av tid;

• rotasjonsfrekvens (eller rotasjonsfrekvensområde) til drivakselen;

• fremgangsmåte for artikulering av drivmekanismen med akselen til den elektriske motoren (i nærvær av kinematiske transmisjoner, er typen girkasse og girforhold indikert);

• mengden startmoment den elektriske motoren må gi til drivakselen;

• hastighetsreguleringsgrenser (øvre og nedre verdier og tilsvarende effekt- og dreiemomentverdier);

• nødvendig kvalitet (glatthet, gradering) av hastighetskontroll;

• frekvens for aktivering av stasjonen innen en time;

• egenskaper ved det ytre miljøet.

Valget av en elektrisk motor basert på vurdering av alle forhold og nominelle data er utført i henhold til kataloger.

De mulige driftsmåtene for elektriske stasjoner utmerker seg med et stort utvalg når det gjelder syklusens art og varighet, belastningsverdier, kjøleforhold, forholdet mellom starttap og jevn drift, etc., derfor produksjonen av elektriske motorer for hver av de mulige driftsmodusene til en elektrisk stasjon gir ingen praktisk mening.

Basert på analysen av virkelige moduser, identifiseres en spesiell klasse av moduser - nominelle moduser, for hvilke seriemotorer er designet og produsert.

Dataene i passet til en elektrisk maskin refererer til en viss nominell modus og kalles de nominelle dataene til en elektrisk maskin.

Produsenter garanterer at når den elektriske motoren fungerer i nominell modus ved nominell belastning, blir den fullt utnyttet termisk.

Den nåværende GOST gir 8 nominelle moduser, som i samsvar med den internasjonale klassifiseringen har symbolene S1 — S8.

Kontinuerlig drift S1 — drift av maskinen ved konstant belastning i lang nok tid til å oppnå en konstant temperatur på alle delene.

Korttidsdrift S2 — drift av maskinen ved konstant belastning i en tid som ikke er tilstrekkelig til at alle deler av maskinen når den innstilte temperaturen, etterfulgt av å stoppe maskinen i en tid som er tilstrekkelig til å avkjøle maskinen til en temperatur på ikke mer enn 2 °C fra omgivelsestemperaturen. For korttidsarbeid er varigheten av arbeidsperioden 15, 30, 60, 90 minutter.

Intermitterende drift S3 — en sekvens av identiske driftssykluser, som hver inkluderer tiden for kontinuerlig belastningsdrift der maskinen ikke varmes opp til den innstilte temperaturen og parkeringstiden der maskinen ikke kjøles ned til omgivelsestemperaturen.

I denne modusen er driftssyklusen slik at innkoblingsstrømmen ikke påvirker temperaturøkningen nevneverdig. Syklustiden er utilstrekkelig for å oppnå termisk likevekt og overskrider ikke 10 minutter. Modusen er preget av verdien av varigheten av inkludering i prosenter:

Motorer produsert av industrien for denne driftsmodusen er preget av en driftssyklus (PV), som er definert av varigheten av en driftssyklus

hvor tp er motorens gangtid; tp — pausetid.

Standardiserte verdier for varigheten av inkluderingen: 15, 25, 40, 60% eller relative verdier for varigheten av arbeidsperioden: 0,15; 0,25; 0,40; 0,60. For S3-modus tilsvarer de nominelle dataene kun en viss driftssyklus og refererer til driftsperioden.

Modusene S1 - S3 er for tiden de viktigste, de nominelle dataene for disse er inkludert av de lokale elbilfabrikkene i katalogene og passet til maskinen.

Les mer om det her: Driftsmåter for elektriske motorer

For et rimelig motorvalg med tanke på effekt er det nødvendig å vite hvordan motoraksellasten endres over tid, noe som igjen gjør det mulig å vurdere karakteren av endringen i effekttapene.

I tillegg er det nødvendig å fastslå hvordan prosessen med å varme opp motoren fortsetter som et resultat av frigjøring av energitap i den. Denne tilnærmingen lar deg velge motoren på en slik måte at den maksimale temperaturen på viklingsisolasjonen ikke overstiger den tillatte verdien. Denne tilstanden er en av de viktigste for å sikre pålitelig drift av motoren gjennom hele levetiden.

Valget av kraften til den elektriske motoren må gjøres i samsvar med arten av belastningene på arbeidsmaskinen. Denne karakteren vurderes på to grunnlag:

• i henhold til den nominelle driftsmodusen;

• gjennom endringer i mengden energi som forbrukes.

Motorkraften må oppfylle tre betingelser:

• normal oppvarming under drift;

• tilstrekkelig overbelastningskapasitet;

• tilstrekkelig startmoment.

Valget av elektriske motorer med den såkalte"Power reserve", basert på størst mulig belastning i henhold til tidsplanen, fører til underutnyttelse av elmotoren, og derfor til økte kapitalkostnader og driftskostnader på grunn av reduserte effektfaktorer og effektivitet. Overdreven økning i motorkraft kan også føre til rykk under akselerasjon.

Hvis den elektriske motoren må fungere i lang tid med en konstant eller litt skiftende belastning, er det ikke vanskelig å bestemme kraften og utføres i henhold til formlene. Det er mye vanskeligere å velge kraften til elektriske motorer i andre driftsmoduser.

Korttidsbelastningen er preget av at inklusjonsperiodene er korte, og pausene er tilstrekkelige for fullstendig kjøling av den elektriske motoren. I dette tilfellet antas det at belastningen på den elektriske motoren under koblingsperiodene forblir konstant eller nesten konstant.

For at den elektriske motoren skal brukes riktig for oppvarming i denne modusen, er det nødvendig å velge den slik at dens kontinuerlige effekt (angitt i katalogene) er mindre enn kraften som tilsvarer den kortsiktige belastningen, dvs. den elektriske motoren har en termisk overbelastning i periodene med kortvarig drift...

Hvis driftsperiodene til den elektriske motoren er betydelig mindre enn tiden som kreves for fullstendig oppvarming, men pausene mellom innkoblingsperiodene er betydelig kortere enn tiden for fullstendig avkjøling, er det gjentatt kortvarig belastning.

Effektberegning og motorvalg for kontinuerlig drift

Ved konstant eller svakt varierende akselbelastning bør motoreffekten kun overstige belastningseffekten litt.I dette tilfellet må vilkåret være oppfylt

Pn ≥ P,

hvor Pn er nominell motoreffekt; P — lastekraft. Å velge en motor kommer ned til å velge den fra katalogen.

Valg av motoreffekt for kontinuerlig drift. Hvis dreiemomentet og kraften til produksjonsmekanismen ikke endres, bør en motor med en nominell effekt Pn lik kraften til lasten velges, tatt i betraktning tap i girkassen (girkasse):

Pn ≥ Pm /ηt, W

hvor ηt er overføringseffektiviteten (girkassen).

Ved et gitt motstandsmoment til drivmekanismen Ms, N ∙ m og rotasjonsfrekvensen til utgangsakselen til girkassen n2, rpm

Pm = Mc ∙ ω2, W

hvor ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

For noen produksjonsmekanismer som opererer i en kontinuerlig modus med et konstant øyeblikk av akselmotstand, er det omtrentlige formler for å bestemme kraften til motorer.

Effektberegning og motorvalg for korttidsbelastning

Motorer for kortvarig drift av den elektriske stasjonen velges i henhold til deres merkeeffekt, som må være lik lasteffekten, tatt i betraktning driftsvarigheten. Standard tillatte verdier for motorer produsert av industrien for kortvarig drift er 10, 30, 60, 90 minutter.

I fravær av intermitterende driftsmotorer, kan intermitterende driftsmotorer installeres. I dette tilfellet tilsvarer en driftstid på 30 minutter til driftssyklus = 15 %, 60 minutter tilsvarer driftssyklus = 25 %, og 90 minutter tilsvarer driftssyklus = 40 %.Som en siste utvei er det mulig å bruke motorer for kontinuerlig drift med Pn < P og deres påfølgende kontroll for termiske forhold.

Effektberegning og motorvalg for intermitterende belastning

For en elektrisk frekvensomformer som opererer i intermitterende modus, beregnes motoreffekten ved å bruke metoden for gjennomsnittstap eller tilsvarende verdier. Den første metoden er mer nøyaktig, men mer arbeidskrevende. Det er mer praktisk å bruke metoden for ekvivalente verdier. Avhengig av den gitte lastplanen P = f (t), M = f (t), I = f (t), bestemmes de gjennomsnittlige kvadratverdiene, som er kalt tilsvarende.

Ekvivalent effekt er RMS-effekten til lastdiagrammet

hvor t1, t2, …, tk — tidsintervaller der lasteffekten er lik henholdsvis P1, P2, …, Pk.

I henhold til katalogen, for de oppnådde verdiene for Reqv og PV, er motorens merkeeffekt valgt fra tilstanden Pn ≥ REKV.

Hvis diagrammet M = f (t) er gitt, så det ekvivalente momentet

og ekvivalenteffekten ved hastighet n er gitt av uttrykket

Req = Meq • n / 9550 (kW).

Hvis diagrammet I = f (t) er gitt, vil strømmen til varmeekvivalenten

Den beregnede verdien av PVr avviker ofte fra standardverdiene, derfor avrundes enten den oppnådde verdien av PVr til nærmeste standardverdi, eller den ekvivalente effekten beregnes på nytt ved å bruke formelen

Under drift observeres kortvarige overbelastninger som overstiger motorens nominelle effekt. De påvirker ikke oppvarmingen av motorene nevneverdig, men kan føre til feildrift eller stopp. Derfor bør motoren kontrolleres for overbelastningskapasitet i henhold til uttrykket

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

hvor Pm er den høyeste effekten i lastdiagrammet; Mm / Mn — multiplumet av det maksimale dreiemomentet bestemmes av katalogen; koeffisient ku = 0,8 tar hensyn til mulig spenningsfall i nettet.

Hvis denne betingelsen ikke er oppfylt, må en motor med høyere effekt velges fra katalogen og kontrolleres på nytt for overbelastningskapasitet.

Se også om dette emnet: Valg av motor for periodisk drift

Industrien produserer en rekke serier med intermitterende belastningsmotorer:

• asynkrone kraner med ekornrotor i MTKF-serien og med faserotor i MTF-serien;

• lignende metallurgiske serier MTKN og MTN;

• DC-serien D.

Maskinene i den spesifiserte serien er preget av formen på en langstrakt rotor (anker), som gir en reduksjon i treghetsmomentet. For å redusere tapene som frigjøres i statorviklingen under transienter, har motorer i MTKF- og MTKN-seriene en økt nominell slip snom = 7 ÷ 12%. Overbelastningskapasiteten til motorene i kran- og metallurgiske serier er 2,3 — 3 ved driftssyklus = 40 %, som ved driftssyklus = 100 % tilsvarer λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.