Επιλογή ηλεκτροκινητήρων για εξοπλισμό με διαφορετικούς τύπους φορτίου και τρόπους λειτουργίας

Η σωστή επιλογή ηλεκτρικών κινητήρων για μηχανισμούς παραγωγής διασφαλίζει τη συνεχή και αξιόπιστη λειτουργία τους καθ' όλη τη διάρκεια της τυπικής ζωής. Αυτή είναι μια πολύ σημαντική διαδικασία όπου πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλοί διαφορετικοί παράγοντες και κριτήρια. Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες είναι η συνεκτίμηση της φύσης και του τύπου του φορτίου.

Εδώ είναι όλα τα κριτήρια που πρέπει να λάβετε υπόψη κατά την επιλογή: Πώς να επιλέξετε τον σωστό ηλεκτροκινητήρα

Κατά την επιλογή ηλεκτρικών κινητήρων για διάφορες μηχανές, εγκαταστάσεις και μηχανές, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι διαφορετικοί τύποι φορτίου, ο τύπος των μηχανικών χαρακτηριστικών, η φύση και η διάρκεια των κύκλων εργασίας αυτών των μηχανισμών.

Γνωρίζοντας πώς θα αλλάξει το φορτίο στον άξονα του επιλεγμένου ηλεκτροκινητήρα, είναι δυνατό να προσδιοριστεί με ακρίβεια πώς θα αλλάξουν οι απώλειες ισχύος κατά τη λειτουργία και χάρη σε αυτό, επιλέξτε έναν ηλεκτροκινητήρα που, λειτουργώντας σε ένα δεδομένο φορτίο, δεν θα υπερθερμανθεί . Η μέγιστη θερμοκρασία θέρμανσης της μόνωσης του ηλεκτροκινητήρα δεν θα υπερβαίνει την επιτρεπόμενη τιμή καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου εργασίας.

Η λανθασμένη επιλογή ηλεκτρικών κινητήρων μηχανισμών παραγωγής οδηγεί σε διακοπή των παραγωγικών διαδικασιών και οδηγεί σε απώλειες βιομηχανικών προϊόντων και πρόσθετο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο ηλεκτρικός εξοπλισμός με ηλεκτροκινητήρες πρέπει να πληροί πλήρως τις απαιτήσεις της τεχνολογικής διαδικασίας.

Η επιλογή ενός από τους τύπους καταλόγου ηλεκτροκινητήρων θεωρείται σωστή εάν πληρούνται οι ακόλουθες προϋποθέσεις:

• την πληρέστερη αντιστοιχία του ηλεκτροκινητήρα με τη μηχανή εργασίας (μηχανισμός κίνησης) ως προς τις μηχανικές ιδιότητες. Αυτό σημαίνει ότι ο ηλεκτροκινητήρας πρέπει να έχει τέτοια μηχανικά χαρακτηριστικά ώστε να μπορεί να παρέχει στον κινητήρα τις απαραίτητες τιμές ταχύτητας και επιτάχυνσης σε ακίνητη και μεταβατική κατάσταση.

• μέγιστη χρήση της ισχύος του ηλεκτροκινητήρα σε όλους τους τρόπους λειτουργίας. Η θερμοκρασία όλων των ενεργών μερών του ηλεκτροκινητήρα στους πιο αυστηρούς τρόπους λειτουργίας πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην επιτρεπόμενη θερμοκρασία θέρμανσης, αλλά να μην την υπερβαίνει.

• συμβατότητα του ηλεκτροκινητήρα με την κίνηση και τις περιβαλλοντικές συνθήκες από άποψη σχεδιασμού.

• συμμόρφωση του ηλεκτροκινητήρα με τις παραμέτρους του τροφοδοτικού.

Για να επιλέξετε έναν ηλεκτροκινητήρα, απαιτούνται τα ακόλουθα δεδομένα:

• τύπος και όνομα του μηχανισμού κίνησης·

• μέγιστη ισχύς άξονα, εάν ο τρόπος λειτουργίας είναι συνεχής και το φορτίο σταθερό, και σε άλλες περιπτώσεις, γραφήματα μεταβολών της ισχύος ή της ροπής αντίστασης του άξονα σε συνάρτηση με το χρόνο.

• συχνότητα περιστροφής (ή περιοχή συχνότητας περιστροφής) του άξονα μετάδοσης κίνησης.

• μέθοδος άρθρωσης του μηχανισμού μετάδοσης κίνησης με τον άξονα του ηλεκτροκινητήρα (παρουσία κινηματικών κιβωτίων ταχυτήτων, υποδεικνύεται ο τύπος μετάδοσης και η σχέση μετάδοσης).

• την ποσότητα της ροπής εκκίνησης που πρέπει να παρέχει ο ηλεκτροκινητήρας στον κινητήριο άξονα.

• όρια ρύθμισης ταχύτητας (άνω και κάτω τιμές και αντίστοιχες τιμές ισχύος και ροπής).

• απαιτούμενη ποιότητα (ομαλότητα, διαβάθμιση) ελέγχου ταχύτητας.

• συχνότητα ενεργοποίησης της μονάδας δίσκου μέσα σε μία ώρα.

• χαρακτηριστικά του εξωτερικού περιβάλλοντος.

Η επιλογή ενός ηλεκτροκινητήρα με βάση όλες τις συνθήκες και τα ονομαστικά δεδομένα πραγματοποιείται σύμφωνα με καταλόγους.

Οι πιθανοί τρόποι λειτουργίας των ηλεκτροκινητήρων διακρίνονται από μια τεράστια ποικιλία ως προς τη φύση και τη διάρκεια των κύκλων, τις τιμές φορτίου, τις συνθήκες ψύξης, τον λόγο των απωλειών εκκίνησης και την ομαλή λειτουργία κ.λπ., επομένως η παραγωγή ηλεκτροκινητήρων για κάθε των πιθανών τρόπων λειτουργίας μιας ηλεκτρικής κίνησης δεν έχει κανένα πρακτικό νόημα.

Με βάση την ανάλυση των πραγματικών τρόπων λειτουργίας, προσδιορίζεται μια ειδική κατηγορία τρόπων λειτουργίας - οι ονομαστικοί τρόποι λειτουργίας, για τους οποίους σχεδιάζονται και κατασκευάζονται σειριακές μηχανές.

Τα δεδομένα που περιέχονται στο διαβατήριο μιας ηλεκτρικής μηχανής αναφέρονται σε μια ορισμένη ονομαστική λειτουργία και ονομάζονται ονομαστικά δεδομένα μιας ηλεκτρικής μηχανής.

Οι κατασκευαστές εγγυώνται ότι όταν ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί σε ονομαστική λειτουργία με ονομαστικό φορτίο, χρησιμοποιείται πλήρως θερμικά.

Το τρέχον GOST παρέχει 8 ονομαστικές λειτουργίες, οι οποίες σύμφωνα με τη διεθνή ταξινόμηση έχουν σύμβολα S1 — S8.

Συνεχής λειτουργία S1 — λειτουργία του μηχανήματος με σταθερό φορτίο για αρκετό χρόνο ώστε να επιτυγχάνεται σταθερή θερμοκρασία όλων των μερών του.

Βραχυπρόθεσμη λειτουργία S2 — λειτουργία της μηχανής με σταθερό φορτίο για χρόνο που δεν επαρκεί για όλα τα μέρη της μηχανής να φτάσουν την καθορισμένη θερμοκρασία, ακολουθούμενη από διακοπή της μηχανής για αρκετό χρόνο για να κρυώσει το μηχάνημα σε θερμοκρασία όχι μεγαλύτερη από 2 ° C από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος . Για βραχυπρόθεσμη εργασία, η διάρκεια της περιόδου εργασίας είναι 15, 30, 60, 90 λεπτά.

Διαλείπουσα λειτουργία S3 — μια ακολουθία πανομοιότυπων κύκλων λειτουργίας, καθένας από τους οποίους περιλαμβάνει το χρόνο λειτουργίας συνεχούς φορτίου κατά τον οποίο το μηχάνημα δεν θερμαίνεται στην καθορισμένη θερμοκρασία και το χρόνο στάθμευσης κατά τον οποίο το μηχάνημα δεν κρυώνει στη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Σε αυτή τη λειτουργία, ο κύκλος λειτουργίας είναι τέτοιος ώστε το ρεύμα εισόδου να μην επηρεάζει σημαντικά την αύξηση της θερμοκρασίας. Ο χρόνος κύκλου είναι ανεπαρκής για την επίτευξη θερμικής ισορροπίας και δεν υπερβαίνει τα 10 λεπτά. Η λειτουργία χαρακτηρίζεται από την τιμή της διάρκειας συμπερίληψης σε ποσοστά:

Οι κινητήρες που παράγονται από τη βιομηχανία για αυτόν τον τρόπο λειτουργίας χαρακτηρίζονται από έναν κύκλο λειτουργίας (PV), ο οποίος ορίζεται από τη διάρκεια ενός κύκλου λειτουργίας

όπου tp είναι ο χρόνος λειτουργίας του κινητήρα. tp — χρόνος παύσης.

Τυποποιημένες τιμές της διάρκειας συμπερίληψης: 15, 25, 40, 60% ή σχετικές τιμές της διάρκειας της περιόδου εργασίας: 0,15. 0,25; 0,40; 0,60. Για τη λειτουργία S3, τα ονομαστικά δεδομένα αντιστοιχούν μόνο σε έναν συγκεκριμένο κύκλο λειτουργίας και αναφέρονται στην περίοδο λειτουργίας.

Οι λειτουργίες S1 — S3 είναι επί του παρόντος οι κύριες, τα ονομαστικά δεδομένα των οποίων περιλαμβάνονται από τα τοπικά εργοστάσια ηλεκτρικών οχημάτων στους καταλόγους και στο διαβατήριο του μηχανήματος.

Διαβάστε περισσότερα γι 'αυτό εδώ: Τρόποι λειτουργίας ηλεκτροκινητήρων

Για μια λογική επιλογή κινητήρα από άποψη ισχύος, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε πώς το φορτίο του άξονα του κινητήρα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, το οποίο με τη σειρά του καθιστά δυνατή την εκτίμηση της φύσης της αλλαγής στις απώλειες ισχύος.

Επιπλέον, είναι απαραίτητο να καθοριστεί πώς προχωρά η διαδικασία θέρμανσης του κινητήρα ως αποτέλεσμα της απελευθέρωσης ενεργειακών απωλειών σε αυτόν. Αυτή η προσέγγιση σας επιτρέπει να επιλέξετε τον κινητήρα με τέτοιο τρόπο ώστε η μέγιστη θερμοκρασία της μόνωσης της περιέλιξης να μην υπερβαίνει την επιτρεπόμενη τιμή. Αυτή η συνθήκη είναι μία από τις κύριες για τη διασφάλιση της αξιόπιστης λειτουργίας του κινητήρα καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του.

Η επιλογή της ισχύος του ηλεκτροκινητήρα πρέπει να γίνεται σύμφωνα με τη φύση των φορτίων στη μηχανή εργασίας. Αυτός ο χαρακτήρας αξιολογείται για δύο λόγους:

• σύμφωνα με τον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας.

• μέσω αλλαγών στην ποσότητα της ενέργειας που καταναλώνεται.

Η ισχύς του κινητήρα πρέπει να πληροί τρεις προϋποθέσεις:

• κανονική θέρμανση κατά τη λειτουργία.

• επαρκής χωρητικότητα υπερφόρτωσης.

• επαρκής ροπή εκκίνησης.

Η επιλογή των ηλεκτροκινητήρων με τα λεγόμεναΤο «απόθεμα ισχύος», με βάση το μεγαλύτερο δυνατό φορτίο σύμφωνα με το χρονοδιάγραμμα, οδηγεί σε υποχρησιμοποίηση του ηλεκτροκινητήρα και συνεπώς σε αυξημένο κόστος κεφαλαίου και λειτουργικό κόστος λόγω μειωμένων συντελεστών ισχύος και απόδοσης. Η υπερβολική αύξηση της ισχύος του κινητήρα μπορεί επίσης να οδηγήσει σε τραντάγματα κατά την επιτάχυνση.

Εάν ο ηλεκτροκινητήρας πρέπει να λειτουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα με σταθερό ή ελαφρώς μεταβαλλόμενο φορτίο, τότε ο προσδιορισμός της ισχύος του δεν είναι δύσκολος και πραγματοποιείται σύμφωνα με τους τύπους. Είναι πολύ πιο δύσκολο να επιλέξετε την ισχύ των ηλεκτροκινητήρων σε άλλους τρόπους λειτουργίας.

Το βραχυπρόθεσμο φορτίο χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι οι περίοδοι ένταξης είναι σύντομες και τα διαλείμματα επαρκούν για την πλήρη ψύξη του ηλεκτροκινητήρα. Σε αυτή την περίπτωση, θεωρείται ότι το φορτίο στον ηλεκτροκινητήρα κατά τις περιόδους μεταγωγής παραμένει σταθερό ή σχεδόν σταθερό.

Προκειμένου ο ηλεκτροκινητήρας να χρησιμοποιηθεί σωστά για θέρμανση σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, είναι απαραίτητο να τον επιλέξετε έτσι ώστε η συνεχής ισχύς του (που υποδεικνύεται στους καταλόγους) να είναι μικρότερη από την ισχύ που αντιστοιχεί στο βραχυπρόθεσμο φορτίο, δηλ. ο ηλεκτροκινητήρας έχει θερμική υπερφόρτωση κατά τις περιόδους της βραχυπρόθεσμης λειτουργίας του...

Εάν οι περίοδοι λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα είναι σημαντικά μικρότερες από τον χρόνο που απαιτείται για την πλήρη θέρμανσή του, αλλά οι παύσεις μεταξύ των περιόδων ενεργοποίησης είναι σημαντικά μικρότερες από τον χρόνο πλήρους ψύξης, τότε υπάρχει επαναλαμβανόμενη βραχυπρόθεσμη φόρτιση.

Υπολογισμός ισχύος και επιλογή κινητήρα για συνεχή λειτουργία

Με σταθερό ή ελαφρώς μεταβαλλόμενο φορτίο άξονα, η ισχύς του κινητήρα θα πρέπει να υπερβαίνει ελαφρά μόνο την ισχύ του φορτίου.Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να πληρούται η προϋπόθεση

Pn ≥ P,

όπου Pn είναι η ονομαστική ισχύς του κινητήρα. P — ισχύς φορτίου. Η επιλογή ενός κινητήρα εξαρτάται από την επιλογή του από τον κατάλογο.

Επιλογή ισχύος κινητήρα για συνεχή λειτουργία. Εάν η ροπή και η ισχύς του μηχανισμού παραγωγής δεν αλλάξουν, τότε θα πρέπει να επιλεγεί ένας κινητήρας με ονομαστική ισχύ Pn ίση με την ισχύ του φορτίου, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες στη μετάδοση (κιβώτιο ταχυτήτων):

Pn ≥ Pm /ηt, W

όπου ηt είναι η απόδοση μετάδοσης (κιβώτιο ταχυτήτων).

Σε μια δεδομένη στιγμή αντίστασης του μηχανισμού μετάδοσης κίνησης Ms, N ∙ m και η συχνότητα περιστροφής του άξονα εξόδου του κιβωτίου ταχυτήτων n2, σ.α.λ.

Pm = Mc ∙ ω2, W

όπου ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

Για ορισμένους μηχανισμούς παραγωγής που λειτουργούν σε συνεχή λειτουργία με σταθερή ροπή αντίστασης άξονα, υπάρχουν κατά προσέγγιση τύποι για τον προσδιορισμό της ισχύος των κινητήρων.

Υπολογισμός ισχύος και επιλογή κινητήρα για βραχυπρόθεσμο φορτίο

Οι κινητήρες για βραχυπρόθεσμη λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα επιλέγονται σύμφωνα με την ονομαστική τους ισχύ, η οποία πρέπει να είναι ίση με την ισχύ φορτίου, λαμβάνοντας υπόψη τη διάρκεια λειτουργίας. Οι τυπικές επιτρεπόμενες τιμές για κινητήρες που παράγονται από τη βιομηχανία για βραχυπρόθεσμη λειτουργία είναι 10, 30, 60, 90 λεπτά.

Ελλείψει κινητήρων διαλείπουσας λειτουργίας, μπορούν να εγκατασταθούν κινητήρες διαλείπουσας λειτουργίας. Σε αυτήν την περίπτωση, ένας χρόνος εκτέλεσης 30 λεπτών αντιστοιχεί σε κύκλο λειτουργίας = 15%, 60 λεπτά αντιστοιχεί σε κύκλο λειτουργίας = 25%, και 90 λεπτά αντιστοιχεί σε κύκλο λειτουργίας = 40%.Ως έσχατη λύση, είναι δυνατή η χρήση κινητήρων για συνεχή λειτουργία με Pn < P και ο μετέπειτα έλεγχος τους για θερμικές συνθήκες.

Υπολογισμός ισχύος και επιλογή κινητήρα για διακοπτόμενο φορτίο

Για μια ηλεκτρική κίνηση που λειτουργεί σε διακοπτόμενη λειτουργία, η ισχύς του κινητήρα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μέσης απώλειας ή ισοδύναμες τιμές. Η πρώτη μέθοδος είναι πιο ακριβής, αλλά πιο εντάσεως εργασίας. Είναι πιο βολικό να χρησιμοποιείτε τη μέθοδο των ισοδύναμων τιμών. Ανάλογα με το δεδομένο πρόγραμμα φορτίου P = f (t), M = f (t), I = f (t), καθορίζονται οι μέσες τετραγωνικές τιμές, οι οποίες είναι ονομάζεται ισοδύναμο.

Η ισοδύναμη ισχύς είναι η ισχύς RMS του διαγράμματος φορτίου

όπου t1, t2, …, tk — χρονικά διαστήματα στα οποία η ισχύς φορτίου είναι ίση με P1, P2, …, Pk, αντίστοιχα.

Σύμφωνα με τον κατάλογο, για τις λαμβανόμενες τιμές Reqv και PV, η ονομαστική ισχύς του κινητήρα επιλέγεται από τη συνθήκη Pn ≥ REKV.

Αν δίνεται το διάγραμμα M = f (t), τότε η ισοδύναμη ροπή

και η ισοδύναμη ισχύς στην ταχύτητα n δίνεται από την έκφραση

Req = Meq • n / 9550 (kW).

Αν δίνεται το διάγραμμα I = f (t), το ρεύμα του ισοδύναμου θέρμανσης

Η υπολογιζόμενη τιμή του PVr συχνά διαφέρει από τις τυπικές τιμές, επομένως είτε η λαμβανόμενη τιμή του PVr στρογγυλοποιείται στην πλησιέστερη τυπική τιμή είτε η ισοδύναμη ισχύς υπολογίζεται εκ νέου χρησιμοποιώντας τον τύπο

Κατά τη λειτουργία, παρατηρούνται βραχυπρόθεσμες υπερφορτώσεις που υπερβαίνουν την ονομαστική ισχύ του κινητήρα. Δεν επηρεάζουν σημαντικά τη θέρμανση των κινητήρων, αλλά μπορεί να οδηγήσουν σε λανθασμένη λειτουργία ή στάσιμο. Επομένως, ο κινητήρας θα πρέπει να ελεγχθεί για ικανότητα υπερφόρτωσης σύμφωνα με την έκφραση

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

όπου Pm είναι η υψηλότερη ισχύς στο διάγραμμα φορτίου. Mm / Mn — το πολλαπλάσιο της μέγιστης ροπής προσδιορίζεται από τον κατάλογο. ο συντελεστής ku = 0,8 λαμβάνει υπόψη την πιθανή πτώση τάσης στο δίκτυο.

Εάν δεν πληρούται αυτή η προϋπόθεση, τότε πρέπει να επιλεγεί ένας κινητήρας με μεγαλύτερη ισχύ από τον κατάλογο και να ελεγχθεί ξανά για ικανότητα υπερφόρτωσης.

Δείτε επίσης για αυτό το θέμα: Επιλογή κινητήρα για διαλείπουσα λειτουργία

Η βιομηχανία παράγει μια σειρά από σειρές κινητήρων διαλείποντος φορτίου:

• ασύγχρονοι γερανοί με ρότορα σκίουρου στη σειρά MTKF και με ρότορα φάσης στη σειρά MTF.

• παρόμοιες μεταλλουργικές σειρές ΜΤΚΝ και ΜΤΝ.

• Σειρά DC D.

Οι μηχανές της καθορισμένης σειράς χαρακτηρίζονται από το σχήμα ενός επιμήκους ρότορα (άγκυρας), που παρέχει μείωση της ροπής αδράνειας. Προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες που απελευθερώνονται στην περιέλιξη του στάτη κατά τη διάρκεια των μεταβατικών περιόδων, οι κινητήρες των σειρών MTKF και MTKN έχουν αυξημένη ονομαστική ολίσθηση snom = 7 ÷ 12%. Η ικανότητα υπερφόρτωσης των κινητήρων της σειράς γερανού και μεταλλουργίας είναι 2,3 — 3 σε κύκλο λειτουργίας = 40%, που σε κύκλο λειτουργίας = 100% αντιστοιχεί σε λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.