Výběr elektromotoru
Podmínky pro výběr elektromotoru
Volba jednoho z katalogových typů elektromotorů je považována za správnou při splnění následujících podmínek:
a) nejúplnější shoda elektromotoru s pracovním strojem (pohonem) z hlediska mechanických vlastností. To znamená, že elektromotor musí mít takovou mechanickou charakteristiku, aby dokázal poskytnout pohonu potřebné hodnoty otáček a zrychlení jak při provozu, tak při rozběhu;
b) maximální využití výkonu elektromotoru při provozu. Teplota všech aktivních částí elektromotoru v nejnáročnějších provozních režimech by měla být co nejblíže teplotě ohřevu stanovené normami, ale neměla by ji překročit;
c) konstrukční kompatibilita elektromotoru s pohonem a podmínkami prostředí;
d) soulad elektromotoru s parametry jeho energetické sítě.
a) název a typ mechanismu;
b) maximální výkon hnacího hřídele mechanismu, pokud je režim provozu kontinuální a zatížení je konstantní, a v ostatních případech - grafy změn výkonu nebo momentu odporu jako funkce času;
c) rychlost otáčení hnacího hřídele mechanismu;
d) způsob kloubového spojení mechanismu s hřídelí elektromotoru (v přítomnosti ozubených kol je uveden typ převodu a převodový poměr);
e) velikost počátečního točivého momentu, který musí zajistit elektromotor na hnací hřídeli mechanismu;
f) meze regulace rychlosti hnacího mechanismu s uvedením horních a dolních hodnot rychlosti a odpovídajících hodnot výkonu a točivého momentu;
g) povaha a kvalita (hladkost, stupňovitost) požadované regulace rychlosti;
(h) četnost spouštění nebo zapojení pohonu do jedné hodiny; i) charakteristiky prostředí.
Výběr elektromotoru na základě zvážení všech podmínek se provádí podle katalogových údajů.
U široce rozšířených mechanismů je výběr elektromotoru značně zjednodušený díky údajům obsaženým v příslušných informacích výrobců a omezuje se na specifikaci typu elektromotoru ve vztahu k parametrům sítě a povaze prostředí. .
Výběr elektromotorů podle výkonu
a) podle jmenovitého režimu provozu;
b) prostřednictvím změn množství spotřebované energie.
Rozlišují se následující provozní režimy:
a) dlouhá (dlouhá), když je pracovní doba tak dlouhá, že zahřívání elektromotoru dosáhne své stabilní hodnoty (například u čerpadel, dopravních pásů, ventilátorů atd.);
b) krátkodobé, kdy doba provozu nestačí k tomu, aby elektromotor dosáhl teploty ohřevu odpovídající danému zatížení, a doby odstávky naopak postačují k ochlazení elektromotoru na teplotu okolí . V tomto režimu mohou pracovat elektromotory s širokou škálou mechanismů;
c) s přerušeními - s relativním pracovním cyklem 15, 25, 40 a 60 % s dobou trvání jednoho cyklu nepřesahující 10 minut (například pro jeřáby, některé obráběcí stroje, jednostanicové svařovací motory-generátory, atd.).
V závislosti na změnách hodnoty spotřeby energie se liší následující případy:
a) konstantní zatížení, když je množství energie spotřebované během provozu konstantní nebo má mírné odchylky od průměrné hodnoty, jako například u odstředivých čerpadel, ventilátorů, kompresorů s konstantním průtokem vzduchu atd.;
b) proměnlivé zatížení, kdy se množství spotřebovávané energie periodicky mění, např. u bagrů, jeřábů, některých obráběcích strojů atd.;
c) pulsující zátěž, když se množství spotřebované energie neustále mění, jako jsou pístová čerpadla, čelisťové drtiče, síta atd.
Výkon motoru musí splňovat tři podmínky:
b) dostatečná přetížitelnost;
c) dostatečný rozběhový moment.
Všechny elektromotory jsou rozděleny do dvou hlavních skupin:
a) na dlouhodobou práci (bez omezení doby zařazení);
b) pro přerušovaný provoz se spínacími časy 15, 25, 40 a 60 %.
Pro první skupinu katalogy a pasy ukazují nepřetržitý výkon, který může elektromotor vyvíjet po neomezeně dlouhou dobu, pro druhou skupinu - výkon, který může elektromotor vyvíjet, pracující přerušovaně po libovolně dlouhou dobu s určitým otočením - podle trvání.
Za správně zvolený je ve všech případech považován takový elektromotor, který při práci se zátěží podle harmonogramu určeného pracovním strojem dosáhne plného přípustného ohřevu všech jeho částí. Volba elektromotorů s tzv „Výkonová rezerva“, založená na co největší zátěži podle harmonogramu, vede k nedostatečnému využití elektromotoru, a tedy ke zvýšení investičních a provozních nákladů v důsledku snížení účiníků a účinnosti.
Nadměrné zvýšení výkonu motoru může také vést k cukání při akceleraci.
Pokud musí elektromotor pracovat po dlouhou dobu s konstantním nebo mírně se měnícím zatížením, pak určení jeho výkonu není obtížné a provádí se podle vzorců, které obvykle zahrnují empirické koeficienty.
Mnohem obtížnější je volit výkon elektromotorů v jiných režimech provozu.
Krátkodobá zátěž se vyznačuje tím, že doby zařazování jsou krátké a přestávky jsou dostatečné pro úplné ochlazení elektromotoru. V tomto případě se předpokládá, že zatížení elektromotoru během spínacích period zůstává konstantní nebo téměř konstantní.
Aby byl elektromotor v tomto režimu správně využíván pro vytápění, je nutné jej volit tak, aby jeho trvalý výkon (uvedený v katalozích) byl menší než výkon odpovídající krátkodobé zátěži, tzn. elektromotor má v období svého krátkodobého provozu tepelné přetížení.
Pokud jsou doby chodu elektromotoru výrazně kratší, než je doba potřebná k jeho úplnému zahřátí, ale pauzy mezi periodami zapnutí jsou výrazně kratší než doba úplného ochlazení, dochází k opakovanému krátkodobému zatížení.
V praxi je třeba rozlišovat dva typy takové práce:
a) zatížení během doby provozu je co do velikosti konstantní, a proto je jeho graf znázorněn obdélníky střídajícími se s pauzami;
b) zatížení během pracovní doby se mění podle více či méně složitého zákona.
V obou případech lze problém volby elektromotoru z hlediska výkonu vyřešit jak analyticky, tak graficky. Obě metody jsou poměrně komplikované, proto se doporučuje zjednodušená metoda ekvivalentní velikosti, která zahrnuje tři metody:
a) efektivní proud;
b) střední kvadratická mocnina;
(c) střední kvadratický moment.
Kontrola mechanické přetížitelnosti elektromotoru
Po volbě výkonu elektromotoru podle topných podmínek je nutné zkontrolovat mechanickou přetížitelnost elektromotoru, tj. ujistit se, že maximální zatěžovací moment podle plánu během provozu a rozběhový moment nebudou překročit maximální moment hodnoty momentu podle katalogu.
U asynchronních a synchronních elektromotorů je hodnota dovoleného mechanického přetížení určena jejich překlopným elektromagnetickým momentem, při jehož dosažení se tyto elektromotory zastaví.
Součin maximálních točivých momentů s ohledem na jmenovitý výkon by měl být 1,8 pro třífázové asynchronní motory se sběracími kroužky a alespoň 1,65 pro stejné motory s kotvou nakrátko. Násobek maximálního točivého momentu synchronního elektromotoru musí být také minimálně 1,65 při jmenovitém napětí, frekvenci a budícím proudu, s účiníkem 0,9 (při vedoucím proudu).
Prakticky mají asynchronní a synchronní elektromotory mechanickou přetížitelnost až 2-2,5 a u některých speciálních elektromotorů se tato hodnota zvyšuje na 3-3,5.
Přípustné přetížení stejnosměrných motorů je dáno provozními podmínkami a podle GOST je od 2 do 4 na moment, spodní mez platí pro elektromotory s paralelním buzením a horní pro elektromotory se sériovým buzením.
Pokud jsou napájecí a rozvodné sítě citlivé na zátěž, pak je třeba zkontrolovat mechanickou přetížitelnost s přihlédnutím k napěťovým ztrátám v sítích.
U asynchronních elektromotorů nakrátko a synchronních elektromotorů musí být násobek rozběhového momentu alespoň 0,9 (vztaženo na jmenovitý).
Ve skutečnosti je počáteční multiplikátor točivého momentu u elektromotorů s dvojitou veverkou a elektromotorů s hlubokou drážkou mnohem vyšší a dosahuje 2-2,4.
Při volbě výkonu elektromotoru je třeba vzít v úvahu, že spínací frekvence ovlivňuje zahřívání elektromotorů.Přípustná spínací frekvence závisí na normálním skluzu, kroutícím momentu setrvačníku rotoru a frekvenci záběrného proudu.
Asynchronní elektromotory normálních typů neumožňují zatížení od 400 do 1000 a elektromotory se zvýšeným skluzem - od 1100 do 2700 startů za hodinu. Při startování pod zatížením se výrazně snižuje přípustný počet startů.
Rozběhový proud elektromotorů s rotorem nakrátko je velký a tato okolnost v podmínkách častých startů a zejména při zvýšené době zrychlení je důležitá.
Na rozdíl od elektromotorů s fázovým rotorem, u kterých se část tepla vzniklého při startování uvolňuje v reostatu, tzn. mimo stroj, u motorů s klecovou klecí, se veškeré teplo uvolňuje do samotného stroje, což způsobuje jeho zvýšené zahřívání. Volba výkonu těchto elektromotorů proto musí být provedena s ohledem na zahřívání při vícenásobných startech.