Вибір двигунів за родом струму і принципу дії, конструктивним виконанням і зовнішніх впливів
Рід струму для електроживлення двигуна (постійний струм, змінний струм трьох- або однофазний промислової або підвищеної частоти) визначається вибором типу двигуна: двигун постійного або змінного струму (синхронний або асинхронний). Обраний двигун повинен найбільшою мірою задовольняти вимогам, що пред'являються до електроприводу, і одночасно бути максимально економічним і надійним.
«Правила улаштування електроустановок» регламентують основні положення вибору двигунів для електроприводів.
1. Електричні і механічні параметри двигунів (номінальні значення потужності, напруги, частоти обертання, відносна тривалість включення, перевантажувальна здатність, початковий пусковий момент, діапазон регулювання частоти обертання і т.п.) повинні відповідати параметрам приводяться в дію механізмів.
Для приводу механізмів, що не вимагають регулювання частоти обертання, незалежно від потужності слід застосовувати двигуни синхронні або асинхронні з короткозамкненим ротором.
Для приводу механізмів з важкими умовами пуску або роботи або вимагають зміни частоти обертання слід застосовувати двигуни з найбільш простими й економічними методами пуску і регулювання частоти обертання, можливими в даній електроустановці.
Двигуни постійного струму допускається застосовувати тільки у випадках, коли двигуни змінного струму не забезпечують необхідних характеристик механізму або неекономічні.
Двигуни, що встановлюються на відкритому повітрі, повинні мати виконання за ступенем захисту не менше # 921; # 929; 44 або спеціальне виконання, що відповідає умовам роботи конкретного електроприводу (наприклад, для хімічних установок, вибухо- або пожежонебезпечних середовищ експлуатації для особливо низьких температур навколишнього середовища і т.п.).
Двигуни, що встановлюються в приміщеннях, де можливе осідання на обмотках пилу, волокон або інших речовин, що порушують охолодження, повинні мати закрите виконання за ступенем захисту не менше IP44 або захищене виконання, за умови продування внутрішньої порожнини двигуна чистим повітрям, що поступає ззовні по воздуховодам. При цьому корпус продувається двигуна, повітроводи, все сполучення і стики повинні мати ущільнення, що виключає присос повітря з приміщення, де встановлено власне двигун.
При установці двигунів в приміщеннях з температурою навколишнього середовища понад 40 ° С повинні бути виконані заходи, що виключають можливість неприпустимого перегріву двигуна. Наприклад, застосувати двигуни, розраховані на температуру зовнішнього середовища, що перевищує 40 ° С (двигуни металургійних серій), або ж застосувати примусову вентиляцію з підведенням охолодженого повітря і т.п.
8 Двигуни, що встановлюються в сирих і особливо сирих місцях, повинні мати закрите виконання і вологостійку ізоляцію обмоток.
Вібраційні й ударні впливи на двигун не повинні перевищувати значень, допустимих для даного двигуна.
Двигуни, що встановлюються у вибухонебезпечних або пожежонебезпечних зонах, повинні вибиратися відповідно до рекомендацій.
Для електроприводу з глибоким регулюванням частоти обертання доводиться робити вибір між двигуном постійного струму і асинхронним двигуном з короткозамкненим ротором при його живленні від регульованого перетворювача частоти, тобто з використанням частотного регулювання. Застосування перетворювачів частоти в сучасному електроприводі хоча і є прогресивним, але в ряді випадків стримується їх підвищеної вартістю. При вирішенні питання про використання перетворювача частоти не слід забувати про його енергозберігаючому ефекті, що знижує експлуатаційні витрати електроприводу, і про можливість «м'якого» пуску двигуна, що підвищує надійність електроприводу.
Остаточне рішення про застосування в електроприводі двигуна постійного струму або асинхронного двигуна в комплекті з перетворювачем частоти повинно грунтуватися на економічних розрахунках розглянутих варіантів з урахуванням не тільки капітальних витрат, але і витрат, пов'язаних з експлуатацією електроприводу.
Виходячи з характеру роботи електроприводу, необхідних механічних характеристик, номінальною частоти обертання і діапазону її регулювання, визначають тип двигуна: асинхронний, синхронний, колекторний або вентильний постійного струму.
В електроприводі великої потужності (більше 400 кВт) виправдане застосування трифазних синхронних двигунів, що мають найбільш високі енергетичні показники (ККД і коефіцієнт потужності).
Основні недоліки двигунів постійного струму необхідність в перетворювачі змінного струму в постійний, підвищена вартість, необхідність в догляді за щітково-колекторним вузлом (періодична чистка колектора і щіток, заміна щіток, регулювання їх притиснення до колектора і т.д.), неприпустимість застосування у вибухо- - і пожежонебезпечних приміщеннях, підвищена вартість. Двигуни постійного струму в 2 - 3 рази дорожче асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором. Для електроприводів підйомних пристроїв з важкими умовами пуску, реверсом і перевантаженнями можливе застосування двигунів постійного струму з послідовним збудженням.
Параметри мережі живлення визначають вибір номінальної напруги і граничну струмовий навантаження, яка не викликала б у цій мережі падіння напруги, що перевищує допустимі значення.
Спосіб монтажу та умови експлуатації визначають форму конструктивного виконання двигуна: ступінь захисту, спосіб охолодження і спосіб монтажу (двигун на лапах або фланцевого кріплення, закритого або захищеного виконання) і його кліматичне виконання (для помірного, холодного, тропічного клімату і т.п.) . Наприклад, в електроприводі з широким діапазоном регулювання частоти обертання «вниз» від номінальної доцільно застосування двигунів з незалежною вентиляцією, наприклад IC06, так як зі зменшенням частоти обертання ефективність самовентиляція значно знижується. Якщо експлуатація двигуна передбачається у вибухо- або пожежонебезпечної середовищах, то обов'язково застосування двигуна вибухонебезпечного виконання.
Режим роботи електроприводу визначає вимоги до статичних і динамічних властивостей двигуна. Статичні властивості визначаються величиною статичного моменту опору робочої машини, необхідної частотою обертання, необхідністю регулювання частоти обертання і його діапазоном, можливістю короткочасних перевантажень і т. П. Динамічні властивості визначаються показниками перехідних режимів: частотою пуску, реверса і гальмування. Наприклад, при частих пусках, гальмуванні або реверсі потрібно двигун з малим моментом інерції ротора (якоря).
Велике значення при виборі двигуна мають економічні вимоги: вартість двигуна, його ККД і коефіцієнт потужності, маса і габарити, витрати по експлуатації і ремонту. При оцінці економічних показників прийнятого варіанту необхідно враховувати економічні показники не тільки самого двигуна, а й використовуваних для його управління пускорегулирующих пристроїв (статичних випрямлячів, регульованих перетворювачів, пристроїв «м'якого» пуску, захисту і т.п.).
Розрахунок потужності двигуна для тривалого режиму
Вибір конкретного типорозміру двигуна ведеться на підставі технічних вимог до електродвигуна: розрахункової потужності, необхідної частоти обертання, режиму роботи, допустимих значень впливу зовнішньої температури і вологості, вібраційних і ударних впливів, кліматичних факторів, місця розміщення двигуна при експлуатації і інших можливих чинників. Вибір двигуна виконують за таблицями основних технічних даних обраної серії, наведеним або в даному довіднику (див. Розділи, присвячені властивостям асинхронних, синхронних і двигунів постійного струму), або в каталогах на двигуни обраних серій.
За вказаними таблиць з ряду типорозмірів двигунів прийнятої серії вибирають типорозмір двигуна найближчій більшої номінальної потужності по відношенню до розрахованим значенням, що враховує режим роботи електроприводу.
Завищення необхідної потужності двигуна веде до погіршення його енергетичних показників (ККД і коефіцієнта потужності) і, як наслідок, до збільшення непродуктивних втрат енергії і подорожчання експлуатації двигуна. При цьому також зростають капітальні витрати.
Якщо ж допустити заниження необхідної потужності двигуна, то його робота буде супроводжуватися надмірним перегрівом, що призведе до його передчасного виходу з ладу, непередбаченої зупинки робочого механізму, додаткових витрат на ремонт або заміну двигуна. Для забезпечення надійної роботи двигуна необхідно також, щоб перевантажувальна здатність і початкова величина пускового моменту обраного типорозміру двигуна відповідали пропонованим вимогам.
Значний досвід розрахунку необхідної потужності двигуна дозволив створити загальноприйняту методику подібних розрахунків для різних номінальних режимів роботи двигунів.
1. Навантаження тривала незмінна. Розрахункова потужність двигуна визначається за нормами. Потім по каталогу на попередньо обрану серію двигунів визначають типорозмір двигуна з великим найближчим значенням номінальної потужності Рном необхідної частоти обертання іншому.
При важких умовах пуску і можливих перевантаженнях обраний двигун слід перевірити на достатність початкового пускового моменту і перевантажувальну здатність. Перевірка двигуна на нагрів не потрібно, оскільки навантаження двигуна не перевищує номінального значення, на яке проектувався двигун, а отже, і нагрів двигуна не повинен перевищувати допустимі значення.
Основні поняття і визначення
Після того як електричну машину виготовили і випробували за відповідною програмою, вона передається замовнику. З цього часу починається експлуатація електричної машини, яка закінчується зазвичай через кілька років її утилізацією. Таким чином, процес експлуатації електричної машини складається з декількох етапів: транспортування з заводу-виготовлювача на склад підприємства-замовника, зберігання на складі підприємства замовника, монтаж на місці її експлуатації, пробний пуск і здача для роботи в електроприводі, технічне обслуговування протягом всього часу експлуатації, ремонти (поточні, середні, капітальні).