Основные требования при выборе электродвигателя

Лекция 6

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ И

ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1. Основные требования при выборе электродвигателя.

2. Особенности выбора ЭД работающего в регулируемых ЭП и порядок выбора ЭД.

3. Потери энергии в ЭД и элементах привода.

4. Нагрев и охлаждение двигателей.

5. Режимы работы двигателей.

6. Нагрузочные диаграммы электроприводов.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ВЫБОРЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Исходными данными для правильного расчета мощности и выбора типа электропривода являются технологические требования, из которых вытекает характер изменения нагрузки, максимальные скорости и ускорения, требуемая мощность, режимы работы, точность и т.д.

Применение двигателей недостаточной мощности ведет к уменьшению производительности механизма, выходу из строя двигателя. Использование завышенной мощности приводит к увеличению затрат, снижению электрических показателей электропривода, уменьшению КПД в двигателях постоянного и переменного тока, ухудшению коэффициента мощности.

Кроме мощности, нужно правильно выбрать двигатель: по исполнению, т.е. по степени защиты (защищенный, закрытый, взрывозащищенный); по способу охлаждения (с естественным охлаждением или принудительной вентиляцией); по климатическому исполнению (для умеренного, тропического, холодного климата и т.д.). От правильного выбора двигателя по исполнению зависит надежность его работы. Необоснованный выбор приводит к увеличению капитальных затрат, утяжелению конструкции.

Если учесть огромное число механизмов с электроприводом, то значение правильного расчета мощности ЭД и выбора их исполнения очень велико.

Выбор ЭД, работающих в системах автоматического электропривода, производится по следующим параметрам и показателям:

- роду тока и номинальному к напряжению;

- номинальной мощности и номинальной скорости;

- виду естественной механической характеристики;

- пусковым и тормозным качествам;

- особенностям регулирования скорости в двигательном и тормозном режимах работы;

- конструктивному исполнению и т.д.

Для электропривода производственного механизма следует выбирать наиболее простой двигатель по устройству и управлению, надежный в эксплуатации, имеющий наименьшую массу, габариты, стоимость.

Наиболее простой, надежный и дешевый электропривод, может быть создан на базе короткозамкнутого асинхронного двигателя. При выборе другой системы должны быть тщательно проанализированы технологические условия, по которым она выбирается. Проведем технико-экономический сравнительный анализ, доказывающий необходимость, например, машины постоянного тока, более дорогой, чем короткозамкнутый двигатель.

При выборе мощности ЭД исходными являются условия нагрева и мгновенная перегрузочная способность.

, 𝝀₁ =

Например, перегрузочная способность двигателя постоянного тока ограничивается условиями коммутации. Для машин постоянного тока независимого возбуждения 𝝀_µ и 𝝀₁ принимаются равными 2.8. У двигателя постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения перегрузочная способность 𝝀_µ = 3.5 ÷ 4. Для асинхронных двигателей перегрузочная способность ограничена критическим моментом М_кр и для двигателей длительного режима работы устанавливается равной 1.7 ÷ 2.2.

Номинальная мощность ЭД определяется допустимой температурой нагрева обмоток, зависящей от применяемого класса изоляции. Срок службы изоляции в условиях нормальной эксплуатации принимают равной 15 ÷ 20 лет.

Теплоизоляционные материалы, применяемые в электрических машинах, делятся на следующие классы (таблица 1).

Таблица 1. Теплоизоляционные материалы электрических машин

Класс изоляции		А	Е	В	F	H	С
Температура предельно допустимая	0С						>180
Материал		х/б ткани, пряжа, бумага и т.д.	синтетич. эмали (провода) синтетич. плёнки и т.д.	слюда, асбест, стекло- волокно со связующ. орг.происх.	те же материалы в сочетании с синтетич. связующ. кремне- органич.соед.	те же материалы с кремне-органическими связующими
Тип серии двигателя		2П 4А	МТН, МТНН, Д

Предельные температуры обмоток двигателя с изоляцией различного класса достигаются при минимальной нагрузке, температуре окружающей среды 40`С и высоте над уровнем моря 1000м.

Например. Для 1000м над уровнем моря и температуре 45`C рекомендуется снижение тока нагрузки от 2 до 7%, температуре 50`C от 4 до 10%, при 60`C от 10 до 30%.

Увеличивать нагрузку сверх номинальной при температуре среды менее 40`C не рекомендуется.

Для двигателей нормируется не допустимая температура обмотки и других частей машины, а допустимое превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды.

Таким образом, для ЭД существует ряд ограничений, которые необходимо учитывать при выборе мощности.

1. Наиболее существенное. Ограничение по перегрузочной способности. Для асинхронных двигателей определяется максимальным или критическим моментом, приводится в каталогах. Для постоянного тока перегрузочная способность обусловлена условиями коммутации и зависит от нагрузки и скорости ЭД (допустимые нагрузки ЭД по моменту приводят в каталогах в виде графиков).

2. Ограничения по пусковому моменту, характерные для асинхронных короткозамкнутых ЭД. При включении ЭД пусковой момент должен превышать момент нагрузки, иначе пуск осуществить невозможно. Малая разность между этими моментами приводит к длительному пуску.