Wahl des Elektromotors
Bedingungen für die Auswahl eines Elektromotors
Die Wahl eines der Katalogtypen von Elektromotoren gilt als richtig, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:
a) die vollständigste Übereinstimmung des Elektromotors mit der Arbeitsmaschine (Antrieb) hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften. Das bedeutet, dass der Elektromotor über eine solche mechanische Eigenschaft verfügen muss, dass er dem Antrieb sowohl im Betrieb als auch beim Anfahren die notwendigen Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte liefern kann;
b) maximale Nutzung der Leistung des Elektromotors während des Betriebs. Die Temperatur aller aktiven Teile des Elektromotors sollte in den härtesten Betriebszuständen möglichst nahe an der durch die Normen festgelegten Heiztemperatur liegen, diese jedoch nicht überschreiten;
c) konstruktive Kompatibilität des Elektromotors mit den Antriebs- und Umgebungsbedingungen;
d) Übereinstimmung des Elektromotors mit den Parametern seines Stromnetzes.
a) Name und Art des Mechanismus;
b) die maximale Leistung der Antriebswelle des Mechanismus, wenn die Betriebsart kontinuierlich ist und die Last konstant ist, und in anderen Fällen - Diagramme der Änderungen der Leistung oder des Widerstandsmoments als Funktion der Zeit;
c) die Drehzahl der Antriebswelle des Mechanismus;
d) die Art der Verbindung des Mechanismus mit der Welle des Elektromotors (bei Vorhandensein von Zahnrädern werden die Art des Getriebes und das Übersetzungsverhältnis angegeben);
e) die Größe des Anfangsdrehmoments, das der Elektromotor auf die Antriebswelle des Mechanismus liefern muss;
(f) die Geschwindigkeitskontrollgrenzen des Antriebsmechanismus mit Angabe der oberen und unteren Geschwindigkeitswerte und der entsprechenden Leistungs- und Drehmomentwerte;
(g) Art und Qualität (Glätte, Abstufung) der erforderlichen Geschwindigkeitsregelung;
(h) Häufigkeit des Startens oder Einschaltens des Antriebs innerhalb einer Stunde; i) Umwelteigenschaften.
Die Auswahl eines Elektromotors unter Berücksichtigung aller Bedingungen erfolgt gemäß den Katalogdaten.
Bei weit verbreiteten Mechanismen wird die Auswahl eines Elektromotors aufgrund der in den entsprechenden Informationen der Hersteller enthaltenen Daten erheblich vereinfacht und läuft darauf hinaus, den Typ des Elektromotors in Bezug auf die Parameter des Netzwerks und die Art der Umgebung zu spezifizieren .
Auswahl der Elektromotoren nach Leistung
a) entsprechend der Nennbetriebsart;
b) durch Änderungen der verbrauchten Energiemenge.
Folgende Betriebsarten werden unterschieden:
a) lang (lang), wenn die Arbeitszeit so lang ist, dass Erwärmung des Elektromotors seinen stabilen Wert erreicht (z. B. für Pumpen, Förderbänder, Ventilatoren usw.);
b) kurzfristig, wenn die Betriebsdauer nicht ausreicht, damit der Elektromotor die der jeweiligen Belastung entsprechende Heiztemperatur erreicht, die Abschaltzeiten hingegen ausreichen, um den Elektromotor auf Umgebungstemperatur abzukühlen . In diesem Modus können Elektromotoren mit den unterschiedlichsten Mechanismen arbeiten;
c) mit Unterbrechungen – mit einem relativen Arbeitszyklus von 15, 25, 40 und 60 % mit einer Dauer eines Zyklus von nicht mehr als 10 Minuten (z. B. für Kräne, einige Metallschneidemaschinen, Einzelstationsschweißmotoren-Generatoren, usw.).
Abhängig von den Änderungen des Energieverbrauchswerts unterscheiden sich folgende Fälle:
a) konstante Belastung, wenn die während des Betriebs aufgenommene Leistungsmenge konstant ist oder geringfügige Abweichungen vom Durchschnittswert aufweist, z. B. bei Kreiselpumpen, Lüftern, Kompressoren mit konstantem Luftstrom usw.;
b) variable Last, wenn sich die verbrauchte Strommenge periodisch ändert, z. B. bei Baggern, Kränen, einigen Metallschneidemaschinen usw.;
c) pulsierende Belastung, wenn sich die aufgenommene Leistungsmenge ständig ändert, wie z. B. Kolbenpumpen, Backenbrecher, Siebe usw.
Die Motorleistung muss drei Bedingungen erfüllen:
b) ausreichende Überlastfähigkeit;
c) ausreichendes Anlaufdrehmoment.
Alle Elektromotoren werden in zwei Hauptgruppen eingeteilt:
a) bei längerfristiger Tätigkeit (ohne Beschränkung der Einbeziehungsdauer);
b) für intermittierenden Betrieb mit Schaltzeiten von 15, 25, 40 und 60 %.
Für die erste Gruppe wird in den Katalogen und Pässen die Dauerleistung angegeben, die der Elektromotor über einen unbestimmten Zeitraum entwickeln kann, für die zweite Gruppe die Leistung, die der Elektromotor entwickeln kann, wenn er über einen beliebig langen Zeitraum mit einer bestimmten Umdrehung intermittierend arbeitet -nach Dauer.
Als richtig ausgewählt gilt in jedem Fall ein solcher Elektromotor, der unter Last gemäß dem von der Arbeitsmaschine festgelegten Zeitplan arbeitet und die volle zulässige Erwärmung aller seiner Teile erreicht. Die Wahl der Elektromotoren mit dem sogenannten „Leistungsreserve“, basierend auf der größtmöglichen Last gemäß Fahrplan, führt zu einer Unterauslastung des Elektromotors und damit zu erhöhten Kapitalkosten und Betriebskosten aufgrund verringerter Leistungsfaktoren und Effizienz.
Auch eine zu starke Steigerung der Motorleistung kann zu Rucken beim Beschleunigen führen.
Muss der Elektromotor längere Zeit bei konstanter oder leicht wechselnder Last arbeiten, ist die Bestimmung seiner Leistung nicht schwierig und erfolgt nach Formeln, die in der Regel empirische Koeffizienten enthalten.
In anderen Betriebsarten ist es deutlich schwieriger, die Leistung von Elektromotoren zu wählen.
Die Kurzzeitbelastung zeichnet sich dadurch aus, dass die Einschaltzeiten kurz sind und die Pausen für die vollständige Abkühlung des Elektromotors ausreichen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Belastung des Elektromotors während der Schaltperioden konstant oder nahezu konstant bleibt.
Damit der Elektromotor in diesem Modus richtig zum Heizen genutzt werden kann, muss er so gewählt werden, dass seine Dauerleistung (in den Katalogen angegeben) geringer ist als die Leistung, die der Kurzzeitbelastung entspricht, d.h. Der Elektromotor ist während seines kurzzeitigen Betriebs thermisch überlastet.
Wenn die Betriebszeiten des Elektromotors deutlich kürzer sind als die Zeit, die für seine vollständige Erwärmung erforderlich ist, die Pausen zwischen den Einschaltperioden jedoch deutlich kürzer sind als die Zeit der vollständigen Abkühlung, liegt eine wiederholte kurzzeitige Belastung vor.
In der Praxis sind zwei Arten solcher Arbeiten zu unterscheiden:
a) Die Belastung während der Betriebsdauer ist in ihrer Größe konstant und daher wird ihr Diagramm mit Rechtecken dargestellt, die sich mit Pausen abwechseln.
b) Die Belastung während der Arbeitszeit ändert sich nach einem mehr oder weniger komplexen Gesetz.
In beiden Fällen lässt sich das Problem der Leistungsauswahl eines Elektromotors sowohl analytisch als auch grafisch lösen. Beide Methoden sind recht kompliziert, daher wird eine vereinfachte Methode gleicher Größenordnung empfohlen, die drei Methoden umfasst:
a) Effektivstrom;
b) Effektivwert der quadratischen Potenz;
(c) quadratisches Mittelmoment.
Überprüfung der mechanischen Überlastfähigkeit des Elektromotors
Nach der Auswahl der Leistung des Elektromotors entsprechend den Heizbedingungen muss die mechanische Überlastfähigkeit des Elektromotors überprüft werden, d. h. sichergestellt werden, dass das maximale Lastdrehmoment gemäß dem Zeitplan während des Betriebs und das Anlaufdrehmoment nicht überschritten werden das maximale Drehmoment laut Katalog überschreiten.
Bei asynchronen und synchronen Elektromotoren wird der Wert der zulässigen mechanischen Überlastung durch ihr elektromagnetisches Kippmoment bestimmt, bei dessen Erreichen diese Elektromotoren stoppen.
Das Produkt der maximalen Drehmomente bezogen auf die Nennleistung sollte bei Drehstrom-Asynchronmotoren mit Schleifringen 1,8 und bei gleichen Käfigläufermotoren mindestens 1,65 betragen. Das Vielfache des maximalen Drehmoments eines Synchron-Elektromotors muss außerdem bei Nennspannung, Frequenz und Erregerstrom mindestens 1,65 betragen, bei einem Leistungsfaktor von 0,9 (bei Vorlaufstrom).
In der Praxis haben asynchrone und synchrone Elektromotoren eine mechanische Überlastfähigkeit von bis zu 2–2,5, bei einigen speziellen Elektromotoren erhöht sich dieser Wert auf 3–3,5.
Die zulässige Überlastung von Gleichstrommotoren richtet sich nach den Betriebsbedingungen und beträgt laut GOST 2 bis 4 pro Drehmoment, die Untergrenze gilt für Elektromotoren mit Parallelerregung und die Obergrenze für Elektromotoren mit Reihenerregung.
Wenn die Versorgungs- und Verteilungsnetze belastungsempfindlich sind, muss die mechanische Überlastfähigkeit unter Berücksichtigung der Spannungsverluste in den Netzen überprüft werden.
Bei asynchronen Kurzschluss- und Synchron-Elektromotoren muss das Anlaufdrehmoment-Vielfache mindestens 0,9 (bezogen auf Nenn) betragen.
Tatsächlich ist der anfängliche Drehmomentvervielfacher bei Elektromotoren mit doppelter Eichhörnchenzelle und tiefen Rillen viel höher und erreicht 2–2,4.
Bei der Wahl der Leistung des Elektromotors ist zu berücksichtigen, dass sich die Schaltfrequenz auf die Erwärmung der Elektromotoren auswirkt.Die zulässige Schaltfrequenz hängt vom Normalschlupf, dem Drehmoment der Rotorschwungmasse und der Frequenz des Einschaltstroms ab.
Asynchrone Elektromotoren normaler Bauart erlauben keine Belastung von 400 bis 1000 und Elektromotoren mit erhöhtem Schlupf – von 1100 bis 2700 Starts pro Stunde. Beim Anfahren unter Last verringert sich die zulässige Startzahl deutlich.
Der Anlaufstrom von Elektromotoren mit Käfigläufer ist groß, und dieser Umstand ist bei häufigen Starts und insbesondere bei längerer Beschleunigungszeit wichtig.
Im Gegensatz zu Elektromotoren mit Phasenrotor, bei denen ein Teil der beim Anlassen entstehenden Wärme im Rheostat abgegeben wird, d.h. Außerhalb der Maschine wird bei Käfigläufermotoren die gesamte Wärme an die Maschine selbst abgegeben, was zu einer erhöhten Erwärmung führt. Daher muss die Wahl der Leistung dieser Elektromotoren unter Berücksichtigung der Erwärmung bei Mehrfachstarts erfolgen.