Общие вопросы выбора электродвигателей

Электропривод рабочей машины должен полностью удовлетворять требованиям технологического процесса и соответствовать условиям окружающей среды в процессе эксплуатации. В то же время для электропривода следует выбирать наиболее простой двигатель по устройству и управлению, надежный в эксплуатации, имеющий наименьшие массу, габариты и стоимость.

 В самом общем случае выбор электродвигателя носит многокритериальный характер. Выбор электрических двигателей, работающих в системах автоматизированного электропривода, производится с учетом следующих параметров и показателей:

- рода тока и номинального напряжения;

- номинальной мощности и скорости;

- вида естественной механической характеристики;

- способа пуска и торможения;

- особенностей регулирования скорости;

- конструктивного исполнения двигателя.

Наиболее простыми в отношении устройства и управления, надежными в эксплуатации, имеющими наименьшие массу, габариты при заданной мощности являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Их масса на единицу мощности в 1,5-2,0 раза ниже, чем у машин постоянного тока. Чаще всего асинхронные двигатели с короткозамкнутым (к.з.) ротором применяются при невысокой частоте включения, когда не требуется регулирование скорости в широких пределах или возможно ее ступенчатое регулирование.

В установках, где используется регулирование скорости в относительно небольших пределах, необходимый плавный пуск, регулируемые тормозные характеристики, ограничение токов в переходных процессах, относительно низкая стоимость, находят применение асинхронные двигатели с фазным ротором.

Для механизмов средней и большой мощности, где не применяется регулирование скорости, весьма перспективным является использование синхронных двигателей. Эти машины обладают абсолютно жесткой механической характеристикой, значительной перегрузочной способностью, высокими энергетическими показателями, возможностью компенсации реактивной энергии.

Для механизмов, к которым предъявляются требования в отношении регулирования скорости, качества переходных процессов, а также при напряженных режимах с частыми пусками и остановами, применяются электроприводы по системе преобразователь - двигатель постоянного тока, а в последнее время по системе преобразователи частоты - асинхронные двигатели.

Выбор номинальной скорости и передаточного отношения редуктора вновь проектируемого электропривода должен производиться на основе технико-экономического сравнения нескольких его вариантов. В случае напряженного режима работы с частыми пусками и остановами выбор номинальной скорости и оптимального передаточного отношения редуктора определяет продолжительность переходных процессов, что влияет на производительность рабочей машины.

Большое значение при комплектовании электропривода имеют правильный выбор двигателя по конструктивному исполнению в плане монтажа и защиты от воздействия окружающей среды. Для большинства производственных механизмов применяются двигатели с горизонтальным расположением вала и лапами для крепления к несущим конструкциям. Для создания более совершенных форм механизмов и уменьшения их габаритов электротехническая промышленность выпускает двигатели с горизонтальным и вертикальным расположением валов и фланцевым креплением.

Очень ответственной задачей является правильный выбор двигателя для работы в определенных условиях окружающей среды. От способа защиты двигателя зависит его долговечность, надежность и безопасность обслуживания.

По защите от воздействия окружающей среды различают открытые, защищенные и закрытые двигатели.

Открытые двигатели не имеют защитных приспособлений, препятствующих соприкосновению с вращающимися и токоведущими частями, а также попаданию внутрь двигателя посторонних предметов.

У защищенных двигателей имеются защитные приспособления в виде коробов, решеток и сеток. Каплезащищенные двигатели имеют устройства, предохраняющие их от попадания внутрь капель, падающих отвесно или под углом не более 60 градусов к вертикали; брызгозащищенные двигатели защищены от попадания внутрь брызг любого направления. Защитные устройства различного назначения не нарушают свободного обмена воздуха между двигателем и окружающей средой. Пыль, влага и газы имеют свободный доступ внутрь защищенных, каплезащищенных и брызгозащищенных двигателей.

Более сложна конструкция защитных устройств закрытых двигателей. Они не имеют специальных отверстий для обмена воздухом между двигателем и окружающей средой. Различают взрывозащищенные, водозащищенные и герметичные двигатели. С большей герметизацией двигателей увеличиваются их масса и стоимость.

Накладывают свой отпечаток на конструктивное исполнение двигателей различные способы вентиляции. Двигатели выполняются с естественной вентиляцией, самовентиляцией и независимой вентиляцией.

При естественной вентиляции двигатели не имеют каких-либо специальных устройств для охлаждения.

У двигателей с самовентиляцией охлаждение осуществляется вентилятором, смонтированным на валу двигателя. При закрытом исполнении вентилятор устанавливается снаружи под колпаком и обдувает ребристую поверхность двигателя. Интенсивность охлаждения двигателей с естественной вентиляцией и самовентиляцией зависит от угловой скорости вала двигателя и ухудшается при ее снижении.

Охлаждение двигателей при независимой вентиляции осуществляется с помощью специального вентилятора, приводимого в движение дополнительным двигателем.

Выбор двигателя по защите от действия окружающей среды должен производиться в соответствии с условиями, в которых он будет работать.

Общие указания, касающиеся выбора двигателей по способу защиты от воздействия окружающей среды, приведены в табл. 1.1.

При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости его полной загрузки в процессе работы.

Таблица 1.1.

 Для обоснованного решения этой задачи необходимо прежде всего знать, как изменяется нагрузка на валу двигателя во времени, что в свою очередь позволяет судить о характере изменения потерь мощности. Кроме того, следует выяснить, как происходит, процесс нагрева двигателя в результате выделения в нем потерь энергии. Такой подход позволяет выбрать двигатель таким образом, чтобы максимальная температура изоляции обмоток, не превышала допустимой величины. Это условие является одним из основных для обеспечения надежной работы электропривода в течение всего срока его эксплуатации.

Источник: www.electrolibrary.narod.ru - "Электротехническая библиотека".