Молниезащита
Справочные данные
Статьи / Справочные данные / Выбор электродвигателя. Обозначение и характеристики электродвигателей.
  20.09.18  |  

Выбор электродвигателя. Обозначение и характеристики электродвигателей.

Выбор электродвигателя


Условия для выбора электродвигателя


Выбор одного из каталожных типов электродвигателей считается правильным при соблюдении следующих условий:


- наиболее полное соответствие электродвигателя рабочей машине (приводу) по механическим свойствам. Это означает, что электродвигатель должен обладать такой механической характеристикой, при котором он мог бы сообщать приводу необходимые величины скорости и ускорений как при работе, так и при пуске в ход;


- максимальное использование мощности электродвигателя в процессе работы. Температура всех активных частей электродвигателя в наиболее тяжелых режимах работы должна максимально приближаться к обусловленной по нормам температуре нагрева, но не превосходить ее;


- соответствие электродвигателя приводу и условиям окружающей среды по конструктивному исполнению;


- соответствие электродвигателя параметрам питающей его сети. Для выбора электродвигателя необходимы следующие исходные данные:


- наименование и тип механизма;


- максимальная мощность на приводном валу механизма, если режим работы продолжительный и нагрузка постоянна, а в остальных случаях — графики изменения мощности или момента сопротивления в функции от времени;


- скорость вращения приводного вала механизма;


- способ сочленения механизма с валом электродвигателя (при наличии передач указываются род передачи и передаточное число);


- величина момента при пуске, которую должен обеспечить электродвигатель на приводном валу механизма;



- пределы регулирования скорости приводимого механизма с указанием верхнего и нижнего значений скоростей и соответствующих им величин мощности и момента;


- характер и качество (плавность, ступенчатость) необходимой регулировки скорости;


- частота пусков или включений привода в течение часа;


- характеристика окружающей среды.


Выбор электродвигателя на основе учета всех условий производится по каталожным данным.


Примечание. Для механизмов широкого применения выбор электродвигателя значительно упрощается за счет данных, содержащихся в соответствующей информации заводов-изготовителей, и сводится к уточнению типа электродвигателя применительно к параметрам сети и характеру окружающей среды.


Выбор электродвигателей по мощности


Выбор мощности электродвигателя должен производиться в соответствии с характером нагрузок рабочей машины. Этот характер оценивают по:


- номинальному режиму работы;


- изменениям величины нагрузки. Различают следующие режимы работы:


- продолжительный (длительный), когда рабочий период настолько велик, что нагрев электродвигателя достигает своего установившегося значения;


- кратковременный, когда длительность рабочего периода недостаточна для достижения электродвигателем температуры нагрева, соответствующей данной нагрузке, а периоды остановки, наоборот, достаточны для охлаждения электродвигателя до температуры окружающей среды;


- повторно-кратковременный — с относительной продолжительностью включения 15, 25, 40 и 60% при продолжительности одного цикла не более 10 мин (например, у подъемных кранов, некоторых станков, однопостовых сварочных двигателей-генераторов и т. п.).


По изменениям величины потребляемой мощности различаются следующие случаи:


- постоянная нагрузка, когда величина потребляемой мощности в течение работы постоянна или имеет незначительные отклонения от среднего значения, как, например, у центробежных насосов, вентиляторов, компрессоров с постоянным расходом воздуха и т. п.;



- переменная нагрузка, когда величина потребляемой мощности периодически меняется, как, например, у экскаваторов, кранов, некоторых станков и т. п.;


- пульсирующая нагрузка, когда величина потребляемой мощности меняется непрерывно, как, например, у поршневых насосов, щековых дробилок, грохотов и т. п.


Мощность электродвигателя должна удовлетворять условиям:

- нормального нагрева при работе;


- достаточной перегрузочной способности;


- достаточного пускового момента.


Все электродвигатели подразделяются на две основные группы:


- для длительного режима работы (без ограничения продолжительности включения);


- для повторно-кратковременного режима с продолжительностями включения 15, 25, 40 и 60%.


Для первой группы в каталогах и паспортах указывается длительная мощность, которую электродвигатель может развивать неограниченно долго, для второй группы — мощность, которую электродвигатель может развивать, работая с перерывами сколь угодно долгое время при определенной продолжительности включения.


Внимание. Правильно выбранным во всех случаях считается такой электродвигатель, который, работая с нагрузкой по графику, заданному рабочей машиной, достигает полного допустимого нагрева всех своих частей.


Выбор электродвигателей с так называемым «запасом по мощности», исходя из наибольшей возможной по графику нагрузки, ведет к недоиспользованию электродвигателя, а, следовательно, к увеличению капитальных затрат и эксплуатационных расходов за счет снижения коэффициентов мощности и полезного действия. Чрезмерное увеличение мощности электродвигателя может привести также к рывкам во время разгона.


Что можно узнать об электродвигателе, зная его каталожные данные


Состав информации каталога


Каталоги асинхронных двигателей содержат данные для их выбора:


- типоразмер;


- номинальная мощность для режима S1 (длительный режим);



- скольжение, весогабаритные показатели, число полюсов, диаметры вала (упомянуть по порядку);


- частота вращения при номинальной мощности;


- ток статора при номинальной мощности;


- коэффициент полезного действия при номинальной мощности;


- коэффициент мощности при номинальной мощности;


- кратность начального пускового тока, т. е. отношение начального пускового тока к номинальному;


- кратность пусковой мощности, т. е. отношение полной мощности при пуске к номинальной мощности;


- кратность начального пускового момента;


- кратности минимального момента;


- динамический момент инерции ротора.


Кроме этих данных, относящихся к номинальному или пусковому режимам, в каталогах сообщаются более подробные данные об изменении КПД и коэффициента мощности при изменении нагрузки на валу электродвигателя. Эти данные приводятся в табличной или графической форме. Пользуясь этими данными, можно рассчитать также ток статора и скольжение при различных значениях нагрузки на валу.


В каталогах указываются также размеры, необходимые для установки двигателя на объекте и присоединения его к питающей сети.


Система обозначений и примеры


На различных этапах создания, распределения, установки, эксплуатации и ремонта двигателей требуется различная детальность описания. Для большинства целей достаточна детализация на уровне типоразмера. Каталожное описание типоразмера двигателей серий 4А и АИ содержит признаки, обозначаемые максимально 24 символами.


Пример.


4А160М4УЗ — асинхронный двигатель серии 4А, со степенью защиты IP44, станина и щиты чугунные, высота оси вращения 160 мм, выполнен в станине средней длины М, четырехполюсный, предназначен для эксплуатации в умеренном климате, категория размещения 3.


4АА56В4СХУ1 — асинхронный двигатель серии 4А со степенью защиты IP44, станина и щиты алюминиевые, высота оси вращения 56 мм, имеет длинный сердечник, четырехполюсный, сельскохозяйственная модификация по условиям окружающей среды, предназначен для эксплуатации в умеренном климате, категория размещения 1.



Номинальная мощность двигателя


Определение.


Номинальной мощностью двигателя называют механическую мощность на валу в режиме работы, для которого он предназначен предприятием-изготовителем.


Ряд номинальных мощностей электродвигателей: 0,06; 0,09; 0,12; 0,18;


0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,7; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 37; 45; 55; 75;


90; 110; 132; 160; 200; 250; 315; 400 кВт.


Ряд синхронных частот вращения асинхронных двигателей установлен ГОСТ и при частоте сети 50 Гц имеет следующие значения: 500, 600, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин.


Механические характеристики и пусковые свойства двигателя


Определение. Механическая характеристика — это зависимость вращающего момента двигателя от его частоты вращения при неизменных напряжении, частоте питающей сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток двигателя.


Пусковые свойства характеризуются значениями пускового момента Мп, минимального момента Мmin, максимального (критического) момента Мкр, пускового тока Iп или пусковой мощности Рп или их кратностями.


Определение. Зависимость вращающего момента, отнесенного к номинальному вращающему моменту, от скольжения называется относительной


механической характеристикой электродвигателя.


Номинальный вращающий момент электродвигателя, Н/м, определяется по формуле


Мном = 9550 · (Рном/nном),


где Рном — номинальная мощность, кВт; nном — номинальная частота вращения, об/мин.


Разновидности механических характеристик для различных модификаций асинхронных двигателей показаны на рис. 1.



Рис. 1. Механические характеристики асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором


Рабочие характеристики электродвигателей


Рабочие характеристики — это зависимости подводимой мощности P1 (тока в обмотке статора I, вращающего момента М, КПД, коэффициента мощности cos j и скольжения s) от полезной мощности двигателя Р2 при неизменных параметрах (напряжении на выводах обмотки статора, частоте сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток двигателя).


Если такие зависимости отсутствуют, то значения КПД и cos j могут быть приближенно определены по рис. 2–10.4.


Скольжение электродвигателя приближенно может быть определено по формуле:


sном = s2· (P2/Pном),


а линейный ток статора электродвигателя — по формуле:



где I — ток статора, А; cosj — коэффициент мощности; Uном — номинальное линейное напряжение, В;


h — КПД.


Частота вращения ротора электродвигателя определяется по формуле:


n = nc(1 – s),


где nc — синхронная частота вращения электродвигателя, об/мин.




Рис. 2. Типовые рабочие характеристики асинхронных электродвигателей



Рис. 3. Коэффициент полезного действия электродвигателя при частичных нагрузках



Рис. 4. Коэффициент мощности электродвигателя при частичных нагрузках



В асинхронных двигателях применяются следующие способы охлаждения:

- IC01 —двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором, расположенным на валу двигателя;


- IC05 —двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с пристроенным вентилятором, имеющим независимый привод;


- IC0041 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с естественным охлаждением;


- IC0141 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с наружным вентилятором, расположенным на валу двигателя;


- IC0541 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с пристроенным вентилятором, имеющим независимый привод.


На рис. 5 приведен общий вид закрытого обдуваемого электродвигателя.



Рис. 5. Закрытый обдуваемый электродвигатель (степень защиты IP44)



Другие статьи:

Автоматические выключатели. Выбор, расчет автоматического выключателя.
Тепловые реле и термисторная зашита. Принцип действия, выбор реле.
Плавкие предохранители. Выбор, расчет предохранителя.