Selecció de motors elèctrics per a equips amb diferents tipus de càrrega i modes de funcionament

La correcta selecció de motors elèctrics per a mecanismes de producció garanteix el seu funcionament continu i fiable durant tota la vida útil estàndard. Aquest és un procés molt important on s'han de tenir en compte molts factors i criteris diferents. Un dels factors més importants és la consideració de la naturalesa i el tipus de càrrega.

Aquests són tots els criteris a tenir en compte a l'hora de triar: Com triar el motor elèctric adequat

A l'hora d'escollir motors elèctrics per a diverses màquines, instal·lacions i màquines, cal tenir en compte els diferents tipus de càrrega, el tipus de característiques mecàniques, la naturalesa i la durada dels cicles de treball d'aquests mecanismes.

Sabent com canviarà la càrrega de l'eix del motor elèctric seleccionat, és possible determinar amb precisió com canviaran les pèrdues de potència durant el funcionament i, gràcies a això, escolliu un motor elèctric que, treballant amb una càrrega determinada, no s'escalfarà. . La temperatura màxima d'escalfament de l'aïllament del motor elèctric no superarà el valor permès durant tot el cicle de treball.

La selecció incorrecta dels motors elèctrics dels mecanismes de producció condueix a la interrupció dels processos de producció i comporta pèrdues de productes manufacturats i costos addicionals d'electricitat.

Els equips elèctrics amb motors elèctrics han de complir totalment els requisits del procés tecnològic.

L'elecció d'un dels tipus de motors elèctrics del catàleg es considera correcta si es compleixen les condicions següents:

• la correspondència més completa del motor elèctric amb la màquina de treball (mecanisme d'accionament) pel que fa a les propietats mecàniques. Això vol dir que el motor elèctric ha de tenir una característica mecànica tal que pugui proporcionar a l'accionament els valors necessaris de velocitat i acceleració en estat estacionari i transitori;

• ús màxim de la potència del motor elèctric en tots els modes de funcionament. La temperatura de totes les parts actives del motor elèctric en els modes de funcionament més greus ha d'estar el més propera possible a la temperatura de calefacció permesa, però no superar-la;

• compatibilitat del motor elèctric amb l'accionament i les condicions ambientals pel que fa al disseny;

• compliment del motor elèctric amb els paràmetres de l'alimentació.

Per triar un motor elèctric cal les dades següents:

• tipus i nom del mecanisme d'accionament;

• potència màxima de l'eix, si el mode de funcionament és continu i la càrrega és constant, i en altres casos, gràfics de canvis de potència o moment de resistència de l'eix en funció del temps;

• freqüència de rotació (o rang de freqüència de rotació) de l'eix d'accionament;

• mètode d'articulació del mecanisme d'accionament amb l'eix del motor elèctric (en presència de transmissions cinemàtiques, s'indica el tipus de transmissió i la relació de transmissió);

• la quantitat de parell d'arrencada que el motor elèctric ha de proporcionar a l'eix motriu;

• límits de regulació de velocitat (valors superiors i inferiors i valors de potència i parell corresponents);

• qualitat requerida (suavitat, gradació) del control de velocitat;

• freqüència d'activació de la unitat en una hora;

• característiques del medi extern.

La selecció d'un motor elèctric a partir de la consideració de totes les condicions i dades nominals es realitza segons catàlegs.

Els possibles modes de funcionament dels accionaments elèctrics es distingeixen per una gran varietat quant a la naturalesa i la durada dels cicles, els valors de càrrega, les condicions de refrigeració, la relació de pèrdues d'arrencada i bon funcionament, etc., per tant, la producció de motors elèctrics per a cadascun. dels possibles modes de funcionament d'un accionament elèctric no té sentit pràctic.

A partir de l'anàlisi dels modes reals, s'identifica una classe especial de modes: modes nominals, per als quals es dissenyen i fabriquen motors en sèrie.

Les dades contingudes al passaport d'una màquina elèctrica fan referència a un determinat mode nominal i s'anomenen dades nominals d'una màquina elèctrica.

Els fabricants garanteixen que quan el motor elèctric funciona en mode nominal a càrrega nominal, s'utilitza completament tèrmicament.

El GOST actual ofereix 8 modes nominals, que d'acord amb la classificació internacional tenen els símbols S1 - S8.

Servei continu S1: funcionament de la màquina a càrrega constant durant un temps suficient per aconseguir una temperatura constant de totes les seves parts.

Servei a curt termini S2: funcionament de la màquina a una càrrega constant durant un temps insuficient perquè totes les parts de la màquina assoleixin la temperatura establerta, seguit d'aturar la màquina durant un temps suficient per refredar la màquina a una temperatura no superior a 2 °C de la temperatura ambient. Per a treballs de curta durada, la durada del període de treball és de 15, 30, 60, 90 minuts.

Servei intermitent S3: una seqüència de cicles de treball idèntics, cadascun dels quals inclou el temps de funcionament de càrrega contínua durant el qual la màquina no s'escalfa fins a la temperatura establerta i el temps d'estacionament durant el qual la màquina no es refreda fins a la temperatura ambient.

En aquest mode, el cicle de treball és tal que el corrent d'entrada no afecta significativament l'augment de la temperatura. El temps de cicle és insuficient per aconseguir l'equilibri tèrmic i no supera els 10 minuts. El mode es caracteritza pel valor de la durada d'inclusió en percentatges:

Els motors produïts per la indústria per a aquest mode de funcionament es caracteritzen per un cicle de treball (PV), que es defineix per la durada d'un cicle de treball.

on tp és el temps de funcionament del motor; tp — temps de pausa.

Valors estandarditzats de la durada d'inclusió: 15, 25, 40, 60% o valors relatius de la durada del període de treball: 0,15; 0,25; 0,40; 0,60. Per al mode S3, les dades classificades només corresponen a un determinat cicle de treball i es refereixen al període de treball.

Els modes S1 — S3 són actualment els principals, les dades nominals dels quals són incloses per les fàbriques locals de vehicles elèctrics als catàlegs i al passaport de la màquina.

Llegeix més sobre això aquí: Modes de funcionament dels motors elèctrics

Per a una selecció raonable del motor en termes de potència, és necessari conèixer com canvia la càrrega de l'eix del motor al llarg del temps, cosa que al seu torn permet avaluar la naturalesa del canvi en les pèrdues de potència.

A més, cal establir com es desenvolupa el procés d'escalfament del motor com a resultat de l'alliberament de pèrdues d'energia en ell. Aquest enfocament us permet triar el motor de manera que la temperatura màxima de l'aïllament del bobinat no superi el valor permès. Aquesta condició és una de les principals per garantir el funcionament fiable del motor durant tota la seva vida útil.

L'elecció de la potència del motor elèctric s'ha de fer d'acord amb la naturalesa de les càrregues de la màquina de treball. Aquest caràcter s'avalua per dos motius:

• segons el mode de funcionament nominal;

• mitjançant canvis en la quantitat d'energia consumida.

La potència del motor ha de complir tres condicions:

• escalfament normal durant el funcionament;

• capacitat de sobrecàrrega suficient;

• parell d'arrencada suficient.

L'elecció de motors elèctrics amb els anomenatsLa "reserva d'energia", basada en la càrrega més gran possible segons el calendari, comporta una infrautilització del motor elèctric i, per tant, un augment dels costos de capital i els costos d'explotació a causa de la reducció dels factors de potència i l'eficiència. L'augment excessiu de la potència del motor també pot provocar sacsejades durant l'acceleració.

Si el motor elèctric ha de funcionar durant molt de temps amb una càrrega constant o lleugerament variable, determinar la seva potència no és difícil i es realitza segons les fórmules. És molt més difícil triar la potència dels motors elèctrics en altres modes de funcionament.

La càrrega a curt termini es caracteritza pel fet que els períodes d'inclusió són curts i les pauses són suficients per al refredament complet del motor elèctric. En aquest cas, s'assumeix que la càrrega del motor elèctric durant els períodes de commutació es manté constant o gairebé constant.

Perquè el motor elèctric s'utilitzi correctament per a la calefacció en aquesta modalitat, cal triar-lo de manera que la seva potència contínua (indicada als catàlegs) sigui inferior a la potència corresponent a la càrrega a curt termini, és a dir. el motor elèctric té una sobrecàrrega tèrmica durant els períodes de funcionament a curt termini...

Si els períodes de funcionament del motor elèctric són significativament inferiors al temps necessari per al seu escalfament complet, però les pauses entre els períodes d'encesa són significativament més curtes que el temps de refredament complet, hi ha una càrrega repetida a curt termini.

Càlcul de potència i selecció del motor per a un funcionament continu

Amb una càrrega de l'eix constant o lleugerament variable, la potència del motor només hauria de superar lleugerament la potència de càrrega.En aquest cas, s'ha de complir la condició

Pn ≥ P,

on Pn és la potència nominal del motor; P: potència de càrrega. Escollir un motor es redueix a escollir-lo del catàleg.

Selecció de la potència del motor per al funcionament continu. Si el parell i la potència del mecanisme de producció no canvien, cal seleccionar un motor amb una potència nominal Pn igual a la potència de la càrrega, tenint en compte les pèrdues a la transmissió (caixa de canvis):

Pn ≥ Pm /ηt, W

on ηt és l'eficiència de la transmissió (caixa de canvis).

En un moment determinat de resistència del mecanisme d'accionament Ms, N ∙ m i la freqüència de gir de l'eix de sortida de la caixa de canvis n2, rpm

Pm = Mc ∙ ω2, W

on ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

Per a alguns mecanismes de producció que funcionen en mode continu amb un moment constant de resistència de l'eix, hi ha fórmules aproximades per determinar la potència dels motors.

Càlcul de potència i selecció del motor per a càrrega a curt termini

Els motors per al funcionament a curt termini de l'accionament elèctric es seleccionen segons la seva potència nominal, que ha de ser igual a la potència de càrrega, tenint en compte la durada del funcionament. Els valors estàndard permesos per als motors produïts per la indústria per a un funcionament a curt termini són 10, 30, 60, 90 minuts.

En absència de motors de servei intermitent, es poden instal·lar motors de servei intermitent. En aquest cas, un temps d'execució de 30 minuts correspon al cicle de treball = 15%, 60 minuts correspon al cicle de treball = 25% i 90 minuts correspon al cicle de treball = 40%.Com a últim recurs, és possible utilitzar motors de funcionament continu amb Pn < P i la seva posterior comprovació de les condicions tèrmiques.

Càlcul de potència i selecció del motor per a càrrega intermitent

Per a un accionament elèctric que funciona en mode intermitent, la potència del motor es calcula mitjançant el mètode de pèrdua mitjana o valors equivalents. El primer mètode és més precís, però més intensiu de mà d'obra. És més convenient utilitzar el mètode de valors equivalents.Depenent del programa de càrrega donat P = f (t), M = f (t), I = f (t), es determinen els valors quadrats mitjans, que són anomenada equivalent.

La potència equivalent és la potència RMS del diagrama de càrrega

on t1, t2, …, tk — intervals de temps en què la potència de càrrega és igual a P1, P2, …, Pk, respectivament.

Segons el catàleg, per als valors obtinguts de Reqv i PV, la potència nominal del motor es selecciona a partir de la condició Pn ≥ REKV.

Si es dóna el diagrama M = f (t), llavors el moment equivalent

i la potència equivalent a la velocitat n ve donada per l'expressió

Req = Meq • n / 9550 (kW).

Si es dóna el diagrama I = f (t), el corrent de l'equivalent de calefacció

El valor calculat de PVr sovint difereix dels valors estàndard, per tant, el valor obtingut de PVr s'arrodoneix al valor estàndard més proper o la potència equivalent es torna a calcular mitjançant la fórmula

Durant el funcionament, s'observen sobrecàrregues a curt termini que superen la potència nominal del motor. No afecten significativament l'escalfament dels motors, però poden provocar un funcionament incorrecte o una aturada. Per tant, s'ha de comprovar la capacitat de sobrecàrrega del motor segons l'expressió

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

on Pm és la potència més alta del diagrama de càrrega; Mm / Mn: el múltiple del parell màxim el determina el catàleg; el coeficient ku = 0,8 té en compte la possible caiguda de tensió a la xarxa.

Si aquesta condició no es compleix, s'ha de seleccionar un motor amb una potència més gran del catàleg i tornar a comprovar la capacitat de sobrecàrrega.

Veure també sobre aquest tema: Selecció d'un motor per a funcionament intermitent

La indústria produeix una sèrie de motors de càrrega intermitent:

• grues asíncrones amb rotor d'esquirol a la sèrie MTKF i amb rotor de fase a la sèrie MTF;

• sèries metal·lúrgiques similars MTKN i MTN;

• Sèrie DC D.

Les màquines de la sèrie especificada es caracteritzen per la forma d'un rotor allargat (àncora), que proporciona una reducció del moment d'inèrcia. Per tal de reduir les pèrdues alliberades al bobinatge de l'estator durant els transitoris, els motors de les sèries MTKF i MTKN tenen un augment de lliscament nominal snom = 7 ÷ 12%. La capacitat de sobrecàrrega dels motors de la grua i de la sèrie metal·lúrgica és de 2,3 - 3 a cicle de treball = 40%, que a cicle de treball = 100% correspon a λ = Mcr / Mnom100 = 4,4-5,5.