0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подбор двигателя по параметрам

Содержание

Выбор электродвигателя по типу, мощности и другим параметрам

Электродвигатель – механизм, преобразующий энергию электрического тока в кинетическую энергию. Современное производство и быт сложно представить без машин с электроприводом. Они используются в насосном оборудовании, системах вентиляции и кондиционирования, в электротранспорте, промышленных станках различных типов и т.д.

При выборе электродвигателя необходимо руководствоваться несколькими основными критериями:

  • вид электрического тока, питающего оборудование;
  • мощность электродвигателя;
  • режим работы;
  • климатические условия и другие внешние факторы.

Типы двигателей

Электродвигатели постоянного и переменного тока

В зависимости от используемого электрического тока двигатели делятся на две группы:

  • приводы постоянного тока;
  • приводы переменного тока.

Электродвигатели постоянного тока сегодня применяются не так часто, как раньше. Их практически вытеснили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Главный недостаток электродвигателей постоянного тока – возможность эксплуатации исключительно при наличии источника постоянного тока или преобразователя переменного напряжения в постоянный ток. В современном промышленном производстве обеспечение данного условия требует дополнительных финансовых затрат.

Тем не менее, при существенных недостатках этот тип двигателей отличается высоким пусковым моментом и стабильной работой в условиях больших перегрузок. Приводы данного типа чаще всего применяются в металлургии и станкостроении, устанавливаются на электротранспорт.

Принцип работы электродвигателей переменного тока построен на электромагнитной индукции, возникающей в процессе движения проводящей среды в магнитном поле. Для создания магнитного поля используются обмотки, обтекаемые токами, либо постоянные магниты.

Электродвигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. У каждой подгруппы есть свои конструктивные и эксплуатационные особенности.

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели – оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.

Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.

В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели переменного тока получили наибольшее распространение в промышленном производстве. Особенностью данных приводов является более высокая частота вращения магнитного поля по сравнению со скоростью вращения ротора.

В современных двигателях для изготовления ротора используется алюминий. Легкий вес этого материала позволяет уменьшить массу электродвигателя, сократить себестоимость его производства.

КПД асинхронного двигателя падает почти вдвое при эксплуатации в режиме низких нагрузок – до 30-50 процентов от номинального показателя. Еще один недостаток таких электроприводов состоит в том, что параметры пускового тока почти втрое превышают рабочие показатели. Для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя используются частотные преобразователи или устройства плавного пуска.

Асинхронные электродвигатели удовлетворяют требованиям разных промышленных применений:

  • Для лифтов и другого оборудования, требующего ступенчатого изменения скорости, выпускаются многоскоростные асинхронные приводы.
  • При эксплуатации лебедок и металлообрабатывающих станков используются электродвигатели с электромагнитной тормозной системой. Это обусловлено необходимостью остановки привода и фиксации вала при перебоях напряжения или его исчезновения.
  • В процессах с пульсирующей нагрузкой или при повторно-кратковременных режимах могут использоваться асинхронные электродвигатели с повышенными параметрами скольжения.

Вентильные электродвигатели

Группа вентильных электродвигателей включает в себя приводы, в которых регулирование режима эксплуатации осуществляется посредством вентильных преобразователей.

К преимуществам данного оборудования относятся:

  • Высокий эксплуатационный ресурс.
  • Простота обслуживания за счет бесконтактного управления.
  • Высокая перегрузочная способность, которая в пять раз превышает пусковой момент.
  • Широкий диапазон регулирования частоты вращения, который почти вдвое выше диапазона асинхронных электродвигателей.
  • Высокий КПД при любой нагрузке – более 90 процентов.
  • Небольшие габариты.
  • Быстрая окупаемость.

Мощность электродвигателя

В режиме постоянной или незначительно изменяющейся нагрузки работает большое количество механизмов: вентиляторы, компрессоры, насосы, другая техника. При выборе электродвигателя необходимо ориентироваться на потребляемую оборудованием мощность.

Определить мощность можно расчетным путем, используя формулы и коэффициенты, приведенные ниже.

Мощность на валу электродвигателя определяется по следующей формуле:

где:
Рм – потребляемая механизмом мощность;
ηп – КПД передачи.

Номинальную мощность электродвигателя желательно выбирать больше расчетного значения.

Формула расчета мощности электродвигателя для насоса

где:
K3 – коэффициента запаса, он равен 1,1-1,3;
g –ускорение свободного падения;
Q – производительность насоса;
H – высота подъема (расчетная);
Y – плотность перекачиваемой насосом жидкости;
ηнас – КПД насоса;
ηп – КПД передачи.

Давление насоса рассчитывается по формуле:

Формула расчета мощности электродвигателя для компрессора

Мощность поршневого компрессора легко рассчитать по следующей формуле:

где:
Q – производительность компрессора;
ηk – индикаторный КПД поршневого компрессора (0,6-0,8);
ηп – КПД передачи (0,9-0,95);
K3 – коэффициент запаса (1,05 -1,15).

Значение A можно рассчитать по формуле:

или взять из таблицы

Формула расчета мощности электродвигателя для вентиляторов

где:
K3 – коэффициент запаса. Его значения зависят от мощности двигателя:

  • до 1 кВт – коэффициент 2;
  • от 1 до 2 кВт – коэффициент 1,5;
  • 5 и более кВт – коэффициент 1,1-1,2.

Q – производительность вентилятора;
H – давление на выходе;
ηв – КПД вентилятора;
ηп – КПД передачи.

Приведенная формула используется для расчета мощности осевых и центробежных вентиляторов. КПД центробежных моделей равен 0,4-0,7, а осевых вентиляторов – 0,5-0,85.

Остальные технические характеристики, необходимые для расчета мощности двигателя, можно найти в каталогах для каждого типа механизмов.

ВАЖНО! При выборе электродвигателя запас мощности должен быть, но небольшой. При значительном запасе мощности снижается КПД привода. В электродвигателях переменного тока это приводит еще и к снижению коэффициента мощности.

Пусковой ток электродвигателя

Зная тип и номинальную мощность электродвигателя, можно рассчитать номинальный ток.

Номинальный ток электродвигателей постоянного тока

Номинальный ток трехфазных электродвигателей переменного тока

где:
PH – номинальная мощность электродвигателя;
UH — номинальное напряжение электродвигателя,
ηH — КПД электродвигателя;
cosfH — коэффициент мощности электродвигателя.

Номинальные значения мощности, напряжения и КПД можно найти в технической документации на конкретную модель электродвигателя.

Зная значение номинального тока, можно рассчитать пусковой ток.

Формула расчета пускового тока электродвигателей

где:
IH – номинальное значение тока;
Кп – кратность постоянного тока к номинальному значению.

Пусковой ток необходимо рассчитывать для каждого двигателя в цепи. Зная эту величину, легче подобрать тип автоматического выключателя для защиты всей цепи.

Режимы работы электродвигателей

Режим работы определяет нагрузку на электродвигатель. В некоторых случаях она остается практически неизменной, в других может изменяться. Характер предполагаемой нагрузки обязательно учитывается при выборе двигателя. Действующими стандартами предусмотрены следующие режимы эксплуатации:

Режим S1 (продолжительный). При таком режиме эксплуатации нагрузка остается постоянной в течение всего времени, пока температура электродвигателя не достигнет необходимого значения. Мощность привода рассчитывается по формулам, приведенным выше.

Режим S2 (кратковременный). При эксплуатации в этом режиме температура двигателя в период его включения не достигает установившегося значения. За время отключения электродвигатель охлаждается до температуры окружающей среды. При кратковременном режиме эксплуатации необходимо проверять перегрузочную способность электропривода.

Режим S3 (периодически-кратковременный). Электродвигатель работает с периодическими отключениями. В периоды включения и отключения его температура не успевает достигнуть заданного значения или охладиться до температуры окружающей среды. При расчете мощности двигателя обязательно учитывается продолжительность пауз и потерь в переходные периоды. При выборе электродвигателя важным параметром является допустимое количество включений за единицу времени.

Режимы S4 (периодически-кратковременный, с частыми пусками) и S5 (периодически-кратковременный с электрическим торможением). В обоих случаях работа двигателя рассматривается по тем же параметрам, что и в режиме эксплуатации S3.

Режим S6 (периодически-непрерывный с кратковременной нагрузкой). Работа электродвигателя в данном режиме предусматривает эксплуатацию под нагрузкой, чередующуюся с холостым ходом.

Режим S7 (периодически-непрерывный с электрическим торможением)

Режим S8 (периодически-непрерывный с одновременным изменением нагрузки и частоты вращения)

Режим S9 (режим с непериодическим изменением нагрузки и частоты вращения)

Читать еще:  Как сделать мини двигатель в домашних условиях

Большинство моделей современных электроприводов, эксплуатируемых продолжительное время, адаптированы к изменяющемуся уровню нагрузки.

Климатические исполнения электродвигателей

При выборе электродвигателя учитываются не только его технические характеристики, но и условия окружающей среды, в которых он будет эксплуатироваться.

Современные электроприводы выпускаются в разных климатических исполнениях. Категории маркируются соответствующими буквами и цифрами:

  • У – модели для эксплуатации в умеренном климате;
  • ХЛ – электродвигатели, адаптированные к холодному климату;
  • ТС – исполнения для сухого тропического климата;
  • ТВ – исполнения для влажного тропического климата;
  • Т – универсальные исполнения для тропического климата;
  • О – электродвигатели для эксплуатации на суше;
  • М – двигатели для работы в морском климате (холодном и умеренном);
  • В – модели, которые могут использоваться в любых зонах на суше и на море.

Цифры в номенклатуре модели указывают на тип ее размещения:

  • 1 – возможность эксплуатации на открытых площадках;
  • 2 – установка в помещениях со свободным доступом воздуха;
  • 3 – эксплуатация в закрытых цехах и помещениях;
  • 4 – использование в производственных и других помещениях с возможностью регулирования климатических условий (наличие вентиляции, отопления);
  • 5 – исполнения, разработанные для эксплуатации в зонах повышенной влажности, с высоким образованием конденсата.

Энергоэффективность

Рациональное потребление энергии при сохраняющейся высокой мощности сокращает текущие производственные затраты при одновременном увеличении производительности электродвигателя. Поэтому при выборе привода обязательно учитывается класс энергоэффективности.

В технической документации и каталогах обязательно указывается класс энергоэффективности двигателя. Он зависит от показателя КПД.

Проводимые в тестовом и рабочем режимах экспериментальные исследования показывают, что электродвигатель мощностью 55 кВт высокого класса энергоэффективности сокращает потребление электроэнергии на 8-10 тысяч кВт ежегодно.

Подбор электродвигателя

Подбор электродвигателя по параметрам

Асинхронный двигатель это важный и незаменимый компонент любого производства. Имеет множество модификаций, режимов работы, степеней защиты, монтажных исполнений, климатического исполнения и других параметров. А зарубежный производитель может назвать модель своего электродвигателя определенным образом, присущим только ему. Более того есть производители реализующие свою промышленную технику с электромоторами своего же производства, а отдельно свои двигатели массово не реализующие. В таких ситуациях, когда электродвигатели в составе этого оборудования выходят из строя, остро встает вопрос подбора аналога. Причем подбор и замена электродвигателя становится приоритетной задачей, поскольку с неисправным электромотором не может функционировать целое производство, и простои оборачиваются внушительными экономическими потерями. Поставка оригинала вышедшего из строя мотора в подобных ситуациях может занимать до полугода и можно понять потребителя, который судорожно пытается найти решение этой проблемы. А подобрать аналог бывает трудно исходя из многообразия промышленной приводной техники, существующей в современном мире.

Определение электродвигателя

В начале определите серию и производителя. К примеру, для моторов отечественно производства устаревших серий А2, АО2, АО, АОЛ, АОС, АОС2 в настоящее время не существует полных аналогов. В такой ситуации нужно подбирать электродвигатели АИР и смотреть максимально приближенные установочные размеры, а так же значения киловатт и оборотов в минуту. Серии импортных моторов мы перечислять не будем, их великое множество. После определения серии нужно определить трехфазный это электродвигатель или однофазный: однофазная сеть 220V, трехфазная 380V. Далее смотрим значение мощности электродвигателя, количество оборотов, а так же высоту до центра его вала. К примеру, значение 3 kW(3кВт) будет означать мощность электромотора соответственно три киловатта, значение 1500 об/мин, что его вал вращается с частотой 1500 оборотов в минуту, а цифра 100 будет означать высоту от лап до центра его вала (более подробно о расшифровке маркировки читайте в этой статье). При этом смотрим частоту сети, в большинстве случаев асинхронные моторы работают при частоте 50 Гц.

Однако при работе с частотой 60 Гц такой электродвигатель будет в состоянии выдавать мощность выше, и количество оборотов может быть так же увеличено. Эти параметры так же могут быть отражены на шильде электромотора. В такой ситуации можно принять такой электродвигатель за двухскоростной, однако это не так. После того как разобрались со значением мощности, оборотами и частотой сети, посмотрим режим работы (значение S на шильде). О режимах работы электродвигателей читайте в этой статье. Далее смотрим подключение электродвигателя, к примеру, 220/380В будет означать, что электродвигатель можно подключать треугольником к сети напряжением 220В и звездой к сети 380В соответственно. После этого определяем степень защиты IP и климатическое исполнение, об этом можете прочесть здесь. Так же важно определить наличие или отсутствие электромагнитного тормоза в системе, об этом внизу шильдика может говорить изображение диодного моста, значение напряжение тормоза и значение тормозного момента Nm. А так же смотрим, какой у мотора класс изоляции, буквы F или H в большинстве случаев, при этом более распространен класс изоляции F (до 155ºС). После определения всех этих параметров смотрим монтажное исполнение электродвигателя.

В итоге у нас есть все параметры электродвигателя, и мы можем перейти к определению установочного стандарта. В настоящее время их два: ГОСТ и DIN/CENELEC, ГОСТ это российский стандарт электродвигателей АИР, а DIN/CENELEC европейский электродвигателей АИС. Их различие это привязка мощностей агрегата к его установочным размерам. Таблицу привязок мощностей к установочным размерам электродвигателей АИР Вы можете скачать по этому адресу, а таблицу сравнений размеров стандарта ГОСТ, к стандарту DIN/CENELEC по этому. Так же Вы можете определить какого стандарта электродвигатель перед вами, зная только его мощность, количество оборотов и высоту станины, посмотрев каталог ГОСТ и DIN соответственно.
После всего вышеизложенного желательно дополнительно сверить размеры вашего двигателя с выбранным аналогом.

В случае возникновения трудностей Вы можете обратиться за помощью к нашим специалистам.

Подбор электродвигателя по параметрам существующего

Дата публикации: 08 января 2014 .
Категория: Справочник электромеханика.

Очень часто возникают ситуации, когда на имеющемся производственном оборудовании, изготовленном 20 – 30 лет назад, выходят из строя электродвигатели и для их замены нужно подобрать аналог. Вариантов поломки множество: это может быть выход из строя обмотки в результате нагрева при длительной перегрузке электродвигателя, а также естественного старения изоляции обмоточного провода; механический износ конца вала; полная поломка вала в результате резких ударных нагрузок или чрезмерной радиальной нагрузки; поломка лап станины; поломка лопастей осевого вентилятора или ребер на станине улучшающих теплоотдачу.

Так как основными приводными механизмами производственного оборудования являются трехфазные асинхронные двигатели, то мы и разберем именно тот случай, при котором нужно подобрать аналог асинхронному электродвигателю, вышедшему из строя.

Представим следующую ситуацию. Имеется группа из трех насосов, работающих на откачку воды из бака для слива оборотной воды. Вода применяется в цикле охлаждения технологического оборудования, простои которого не допустимы. На все насосы установлены электродвигатели отечественного производства серии АО2. Данная серия электродвигателей разработана в конце пятидесятых годов прошлого века и давно снята с производства.

Режим работы насосов таков. Один насос включен в работу постоянно, второй включается кратковременно в случае, если первый не справляется с возложенной на него задачей и происходит перелив воды в баке. Третий насос резервный.

За долгий период эксплуатации электродвигатели не раз разбирались для замены подшипников. При разборке на одном из двигателей был сломан осевой вентилятор и этот двигатель был поставлен в резерв. Другой двигатель демонтировался для замены обмотки и при его демонтаже была сломана лапа. Бывает и такое.

Что делать? Срочно собирали из двух поврежденных электродвигателей один рабочий. Теперь не остается резервного насоса. Необходимо срочно подобрать аналогичный электродвигатель, имеющий точно такие же или максимально приближенные технические характеристики и габаритные размеры.

Определение параметров существующего электродвигателя

Первым делом для подбора аналога требуется выяснить, что за двигатель установлен в настоящее время. Тип электродвигателя можно узнать, прочитав табличку, прикрепленную к станине электродвигателя. Там же можно рассмотреть, если табличка не закрашена многолетними слоями краски или не исцарапана отверткой, основные технические характеристики, такие как: номинальную мощность электродвигателя Pном, кВт (мощность передаваемую на вал P2, не путайте с мощностью P1 и S – потребляемой из сети); номинальное питающее напряжение Uном; номинальный ток Iном, А; номинальное число оборотов вала nном, об/мин; коэффициент полезного действия η; коэффициент мощности cos φ; режим работы; конструктивное исполнение, IM; защитное исполнение, IP; массу, кг; год выпуска. Если все же табличка не читабельна, необходимо обратиться к проектно-конструкторской документации технологического оборудования. В ней есть все перечисленные данные.

В итоге выясняем, что тип установленного электродвигателя – АО2-81-4У3. Расшифруем обозначение типа электродвигателя АО2-81-4У3:
– АО2 – как уже говорилось, это серия электродвигателей. Данная серия была представлена 6-ю типоразмерами (габаритами), с 3-го по 9-й, со станиной закрытого исполнения и подшипниковыми щитами из чугуна;
– 8 – порядковый номер габарита;
– 1 – порядковый номер длины сердечника статора;
– 4 – число полюсов;
– У – климатическое исполнение;
– 3 – категория размещения.

Читать еще:  Отличие двигателя 406 от 409

Данный тип электродвигателя является трехфазным электродвигателем общего назначения, основного исполнения, и рассчитан на продолжительный режим работы (S1). При данном режиме работы электродвигатель развивает мощность на валу равную 40 кВт при 1455 об/мин. Потребляемый из сети номинальный ток равен 126 А, при напряжении питания 220 В и 73 А, при напряжении питания 380 В. Соответственно обмотка электродвигателя может быть собрана в треугольник, при напряжении питания 220 В, и в звезду при напряжении питания 380 В. Коэффициент полезного действия 91,5%, коэффициент мощности 0,91.

Конструктивное исполнение двигателя IM1001 (с одним цилиндрическим концом вала, установленный в горизонтальном положении на лапы). Степень защиты электродвигателя от внешних воздействий IP54.

Стоит отметить, что практически все электродвигатели, начиная с мощности 15 – 20 кВт, изготавливают с шестью выводными концами обмотки. Это дает возможность запуска электродвигателя большой мощности переключением со звезды на треугольник, а также подключения электродвигателя на одно из двух напряжений питающей сети.

Стандартные напряжения питающей сети, при классе напряжения до 1000 В – 220, 380 и 660 В. Поэтому когда вы подбираете электродвигатель с шестью выводными концами обмотки, обязательно обращайте внимание, на какие напряжения он рассчитан. Обычно это 220/380 В и 380/660 В.

Теперь нужно выяснить присоединительные размеры двигателя, а именно: высоту оси вращения вала; диаметр вала; расстояние между крепежными отверстиями расположенные на лапах станины; расстояние конца вала от передних крепежных отверстий (вылет вала), длину конца вала.

Размеры возможно определить непосредственно на электродвигателе с помощью измерительного инструмента, а также найти их в справочной литературе, что мы в данном случае и сделаем. Основные технические характеристики электродвигателей серии АО2 приведены в справочнике по электрическим машинам, 1988 года, составленный по редакцией И. П. Копылова.

На странице 304 в таблице 9.52 приведены габаритные, установочные и присоединительные размеры нашего двигателя.

В первой колонке находим обозначение габарита двигателя – 81. Далее, как в любой другой таблице, в выбранной строке находим интересующие нас размеры:
– высота оси вращения – h = 250 мм;
– диаметр конца вала – d = 60 мм;
– длина конца вала – l = 140 мм;
– расстояние по ширине станины между крепежными отверстиями – 2C = 406 мм;
– расстояние по длине станины между крепежными отверстиями – 2C2 = 311 мм;
– вылет конца вала – L8 = 168 мм.

Рисунок 1. Таблица габаритных, установочных и присоединительных размеров двигателей серии АО2

Подбор нового электродвигателя

Итак, мы собрали все необходимые сведения для подбора аналогичного электродвигателя. Сейчас нужно определиться с производителем. В этом случае как говорится: – «На вкус и цвет товарищей нет». Мне, на основании личного опыта эксплуатации электродвигателей, нравятся электродвигатели ОАО «Ярославский электромашиностроительный завод». Заходим на сайт предприятия и скачиваем полный каталог продукции

Прежде всего, обращаем внимание на то, что электродвигатели, выпускаемые данным предприятием, изготавливаются в соответствии двум стандартам, это – DIN и ГОСТ. DIN (Deutsches Institut für Normung) – Немецкий национальный стандарт, который используется практически во всей Европе. ГОСТ – государственный стандарт бывшего СССР, а теперь межгосударственный России и стран СНГ. Смотрим электродвигатели обоих стандартов.

Начинать лучше с просмотра габаритных и присоединительных размеров. На странице 44 находим таблицу с размерами для электродвигателей по DIN в конструктивном исполнении IM1001.

В первую очередь нас интересуют размеры конца вала, то есть его диаметр и длина. Ищем значение d1 = 60 мм и l1 = 140 мм, для числа полюсов – 4. Находим соответствующие этим значениям типы электродвигателей RA225S и RA225M (рисунок 2) с высотой оси вращения вала h = 225 мм.

Высота оси вращения, при той же мощности, на всех современных электродвигателях, ниже, чем у изготавливаемых ранее. Связано это с использованием производителями более лучших, с технической точки зрения, электротехнических материалов. Поэтому они становятся более компактными и легкими.
Расшифруем обозначение типа электродвигателя, к примеру – RA225S4У3:
– RA – серия электродвигателей. Данная серия имеет 15 типоразмеров;
– 225 – высота оси вращения вала;
– S – установочный размер по длине станины (условная длина статора);
– 4 – число полюсов;
– У – климатическое исполнение;
– 3 – категория размещения.

Рисунок 2. Таблица габаритных, установочных и присоединительных размеров двигателей серии RA, страница 44

Вылет вала у того и другого электродвигателя – l31 = 149 мм; расстояние между крепежными отверстиями по ширине станины – b10 = 356 мм. Расстояние между крепежными отверстиями по длине станины для электродвигателя RA225S – l10 = 286 мм; для электродвигателя RA225M – l10 = 311 мм. Из всех размеров совпал только один, это расстояние по длине станины между крепежными отверстиями для электродвигателя RA225M – l10 = 311 мм. Но это не существенный аргумент, так как в любом случае при установке придется сверлить новые отверстия в постели, в связи с меньшим вылетом конца вала.

Проверим размеры электродвигателя следующего габарита RA250M (рисунок 2):
– высота оси вращения – h = 250 мм;
– диаметр конца вала – d1 = 65 мм;
– длина конца вала – l1 = 140 мм;
– расстояние по ширине станины между крепежными отверстиями – b10 = 406 мм;
– расстояние по длине станины между крепежными отверстиями – l10 = 349 мм;
– вылет конца вала – l31 = 168 мм.

Вывод. Для установки и подгонки на место электродвигателя RA225S и RA225M придется изготовить из листового металла переходную постель. Для установки электродвигателя RA250M нужно будет расточить отверстие полумуфты под диаметр вала 65 мм и шпоночный паз этого отверстия. В том и другом случае необходимо разметить и высверлить новые крепежные отверстия в существующей постели.

Переходим на страницу 45 – 46 с размерами электродвигателей по ГОСТ.

Точно также находим наиболее подходящие типы электродвигателей и выписываем для сравнения, интересующие нас размеры.

Электродвигатель А200L (рисунок 3) имеет следующие размеры:
– высота оси вращения – h = 200 мм;
– диаметр конца вала – d1 = 60 мм;
– длина конца вала – l1 = 140 мм;
– расстояние по ширине станины между крепежными отверстиями – b10 = 318 мм;
– расстояние по длине станины между крепежными отверстиями – l10 = 305 мм;
– вылет конца вала – l31 = 133 мм.

Рисунок 3. Таблица габаритных, установочных и присоединительных размеров двигателей серии А, страница 45

Электродвигатель А225M (рисунок 3):
– высота оси вращения – h = 225 мм;
– диаметр конца вала – d1 = 65 мм;
– длина конца вала – l1 = 140 мм;
– расстояние по ширине станины между крепежными отверстиями – b10 = 356 мм;
– расстояние по длине станины между крепежными отверстиями – l10 = 311 мм;
– вылет конца вала – l31 = 149 мм.

Рисунок 4. Таблица габаритных, установочных и присоединительных размеров двигателей серии А, страница 46

Электродвигатель А250S (рисунок 4):
– высота оси вращения – h = 250 мм;
– диаметр конца вала – d1 = 75 мм;
– длина конца вала – l1 = 140 мм;
– расстояние по ширине станины между крепежными отверстиями – b10 = 406 мм;
– расстояние по длине станины между крепежными отверстиями – l10 = 311 мм;
– вылет конца вала – l31 = 168 мм.

Для удобства сравнения полученные результаты сведем в таблицу.

Как правильно подобрать электродвигатель по типу, мощности и другим параметрам

Электродвигатель — механизм, преобразующий энергию электрического тока в кинетическую энергию. Современное производство и быт сложно представить без машин с электроприводом. Они используются в насосном оборудовании, системах вентиляции и кондиционирования, в электротранспорте, промышленных станках различных типов и т.д.

При выборе электродвигателя необходимо руководствоваться несколькими основными критериями:

  • вид электрического тока, питающего оборудование;
  • мощность электродвигателя;
  • режим работы;
  • климатические условия и другие внешние факторы.

Типы двигателей

Электродвигатели постоянного и переменного тока

В зависимости от используемого электрического тока двигатели делятся на две группы:

  • приводы постоянного тока;
  • приводы переменного тока.

Электродвигатели постоянного тока сегодня применяются не так часто, как раньше. Их практически вытеснили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Главный недостаток электродвигателей постоянного тока — возможность эксплуатации исключительно при наличии источника постоянного тока или преобразователя переменного напряжения в постоянный ток. В современном промышленном производстве обеспечение данного условия требует дополнительных финансовых затрат.

Читать еще:  Манометр для измерения давления масла в двигателе

Тем не менее, при существенных недостатках этот тип двигателей отличается высоким пусковым моментом и стабильной работой в условиях больших перегрузок. Приводы данного типа чаще всего применяются в металлургии и станкостроении, устанавливаются на электротранспорт.

Принцип работы электродвигателей переменного тока построен на электромагнитной индукции, возникающей в процессе движения проводящей среды в магнитном поле. Для создания магнитного поля используются обмотки, обтекаемые токами, либо постоянные магниты.

Электродвигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. У каждой подгруппы есть свои конструктивные и эксплуатационные особенности.

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели — оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.

Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.

В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели переменного тока получили наибольшее распространение в промышленном производстве. Особенностью данных приводов является более высокая частота вращения магнитного поля по сравнению со скоростью вращения ротора.

В современных двигателях для изготовления ротора используется алюминий. Легкий вес этого материала позволяет уменьшить массу электродвигателя, сократить себестоимость его производства.

КПД асинхронного двигателя падает почти вдвое при эксплуатации в режиме низких нагрузок — до 30-50 процентов от номинального показателя. Еще один недостаток таких электроприводов состоит в том, что параметры пускового тока почти втрое превышают рабочие показатели. Для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя используются частотные преобразователи или устройства плавного пуска.

Асинхронные электродвигатели удовлетворяют требованиям разных промышленных применений:

  • Для лифтов и другого оборудования, требующего ступенчатого изменения скорости, выпускаются многоскоростные асинхронные приводы.
  • При эксплуатации лебедок и металлообрабатывающих станков используются электродвигатели с электромагнитной тормозной системой. Это обусловлено необходимостью остановки привода и фиксации вала при перебоях напряжения или его исчезновения.
  • В процессах с пульсирующей нагрузкой или при повторно-кратковременных режимах могут использоваться асинхронные электродвигатели с повышенными параметрами скольжения.

Вентильные электродвигатели

Группа вентильных электродвигателей включает в себя приводы, в которых регулирование режима эксплуатации осуществляется посредством вентильных преобразователей.

К преимуществам данного оборудования относятся:

  • Высокий эксплуатационный ресурс.
  • Простота обслуживания за счет бесконтактного управления.
  • Высокая перегрузочная способность, которая в пять раз превышает пусковой момент.
  • Широкий диапазон регулирования частоты вращения, который почти вдвое выше диапазона асинхронных электродвигателей.
  • Высокий КПД при любой нагрузке – более 90 процентов.
  • Небольшие габариты.
  • Быстрая окупаемость.

Мощность электродвигателя

В режиме постоянной или незначительно изменяющейся нагрузки работает большое количество механизмов: вентиляторы, компрессоры, насосы, другая техника. При выборе электродвигателя необходимо ориентироваться на потребляемую оборудованием мощность.

Определить мощность можно расчетным путем, используя формулы и коэффициенты, приведенные ниже.

Мощность на валу электродвигателя определяется по следующей формуле:

где:
Рм — потребляемая механизмом мощность;
ηп — КПД передачи.

Номинальную мощность электродвигателя желательно выбирать больше расчетного значения.

Формула расчета мощности электродвигателя для насоса

где:
K3 — коэффициента запаса, он равен 1,1-1,3;
g — ускорение свободного падения;
Q — производительность насоса;
H — высота подъема (расчетная);
Y — плотность перекачиваемой насосом жидкости;
ηнас — КПД насоса;
ηп — КПД передачи.

Давление насоса рассчитывается по формуле:

Формула расчета мощности электродвигателя для компрессора

Мощность поршневого компрессора легко рассчитать по следующей формуле:

где:
Q — производительность компрессора;
ηk — индикаторный КПД поршневого компрессора (0,6-0,8);
ηп — КПД передачи (0,9-0,95);
K3 — коэффициент запаса (1,05 -1,15).

Значение A можно рассчитать по формуле:

или взять из таблицы

Формула расчета мощности электродвигателя для вентиляторов

где:
K3 — коэффициент запаса.
Его значения зависят от мощности двигателя:

  • до 1 кВт — коэффициент 2;
  • от 1 до 2 кВт — коэффициент 1,5;
  • 5 и более кВт — коэффициент 1,1-1,2.

Q — производительность вентилятора;
H — давление на выходе;
ηв — КПД вентилятора;
ηп — КПД передачи.

Приведенная формула используется для расчета мощности осевых и центробежных вентиляторов. КПД центробежных моделей равен 0,4-0,7, а осевых вентиляторов — 0,5-0,85.

Остальные технические характеристики, необходимые для расчета мощности двигателя, можно найти в каталогах для каждого типа механизмов.

Важно! При выборе электродвигателя запас мощности должен быть, но небольшой. При значительном запасе мощности снижается КПД привода. В электродвигателях переменного тока это приводит еще и к снижению коэффициента мощности.

Пусковой ток электродвигателя

Зная тип и номинальную мощность электродвигателя, можно рассчитать номинальный ток.

Номинальный ток электродвигателей постоянного тока

Номинальный ток трехфазных электродвигателей переменного тока

где:
PH — номинальная мощность электродвигателя;
UH — номинальное напряжение электродвигателя,
ηH — КПД электродвигателя;
cos φ H — коэффициент мощности электродвигателя.

Номинальные значения мощности, напряжения и КПД можно найти в технической документации на конкретную модель электродвигателя.

Зная значение номинального тока, можно рассчитать пусковой ток.

Формула расчета пускового тока электродвигателей

где:
IH — номинальное значение тока;
Кп — кратность постоянного тока к номинальному значению.

Пусковой ток необходимо рассчитывать для каждого двигателя в цепи. Зная эту величину, легче подобрать тип автоматического выключателя для защиты всей цепи.

Режимы работы электродвигателей

Режим работы определяет нагрузку на электродвигатель. В некоторых случаях она остается практически неизменной, в других может изменяться. Характер предполагаемой нагрузки обязательно учитывается при выборе двигателя. Действующими стандартами предусмотрены следующие режимы эксплуатации:

Режим S1 (продолжительный). При таком режиме эксплуатации нагрузка остается постоянной в течение всего времени, пока температура электродвигателя не достигнет необходимого значения. Мощность привода рассчитывается по формулам, приведенным выше.

Режим S2 (кратковременный). При эксплуатации в этом режиме температура двигателя в период его включения не достигает установившегося значения. За время отключения электродвигатель охлаждается до температуры окружающей среды. При кратковременном режиме эксплуатации необходимо проверять перегрузочную способность электропривода.

Режим S3 (периодически-кратковременный). Электродвигатель работает с периодическими отключениями. В периоды включения и отключения его температура не успевает достигнуть заданного значения или охладиться до температуры окружающей среды. При расчете мощности двигателя обязательно учитывается продолжительность пауз и потерь в переходные периоды. При выборе электродвигателя важным параметром является допустимое количество включений за единицу времени.

Режимы S4 (периодически-кратковременный, с частыми пусками) и S5 (периодически-кратковременный с электрическим торможением). В обоих случаях работа двигателя рассматривается по тем же параметрам, что и в режиме эксплуатации S3.

Режим S6 (периодически-непрерывный с кратковременной нагрузкой). Работа электродвигателя в данном режиме предусматривает эксплуатацию под нагрузкой, чередующуюся с холостым ходом.

Режим S7 (периодически-непрерывный с электрическим торможением)

Режим S8 (периодически-непрерывный с одновременным изменением нагрузки и частоты вращения)

Режим S9 (режим с непериодическим изменением нагрузки и частоты вращения)

Большинство моделей современных электроприводов, эксплуатируемых продолжительное время, адаптированы к изменяющемуся уровню нагрузки.

Климатические исполнения электродвигателей

При выборе электродвигателя учитываются не только его технические характеристики, но и условия окружающей среды, в которых он будет эксплуатироваться.

Современные электроприводы выпускаются в разных климатических исполнениях. Категории маркируются соответствующими буквами и цифрами:

  • У — модели для эксплуатации в умеренном климате;
  • ХЛ — электродвигатели, адаптированные к холодному климату;
  • ТС — исполнения для сухого тропического климата;
  • ТВ — исполнения для влажного тропического климата;
  • Т — универсальные исполнения для тропического климата;
  • О — электродвигатели для эксплуатации на суше;
  • М — двигатели для работы в морском климате (холодном и умеренном);
  • В — модели, которые могут использоваться в любых зонах на суше и на море.

Цифры в номенклатуре модели указывают на тип ее размещения:

  • 1 — возможность эксплуатации на открытых площадках;
  • 2 — установка в помещениях со свободным доступом воздуха;
  • 3 — эксплуатация в закрытых цехах и помещениях;
  • 4 — использование в производственных и других помещениях с возможностью регулирования климатических условий (наличие вентиляции, отопления);
  • 5 — исполнения, разработанные для эксплуатации в зонах повышенной влажности, с высоким образованием конденсата.

Энергоэффективность

Рациональное потребление энергии при сохраняющейся высокой мощности сокращает текущие производственные затраты при одновременном увеличении производительности электродвигателя. Поэтому при выборе привода обязательно учитывается класс энергоэффективности.

В технической документации и каталогах обязательно указывается класс энергоэффективности двигателя. Он зависит от показателя КПД.

Проводимые в тестовом и рабочем режимах экспериментальные исследования показывают, что электродвигатель мощностью 55 кВт высокого класса энергоэффективности сокращает потребление электроэнергии на 8-10 тысяч кВт ежегодно.

Источник: Компания «Техпривод»

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector