Выбор типа электродвигателя для привода рабочего механизма
Электрический двигатель – это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую.
К основным типам современных электродвигателей относятся: электродвигатели единой серии, многоскоростные электродвигатели, металлургические и крановые электродвигатели.
Электродвигатели трехфазного тока единой серии 4А обладают мощностью 0,06-400 киловатт, высотой вращения 55-355 миллиметров. Такие двигатели используются для привода механизма, к которым не предъявляют особых требований к характеристикам пуска, скольжению. Данный тип двигателей изготавливается со степенью защиты IP44(закрытые обдуваемые) и IP23 (защищенные).
Многоскоростные электродвигатели предназначены для работы в сети, с частотой 50 и 60 герц. Существуют следующие модификации данных двигателей: двигатели влаго-, морозостойкого, а также химически стойкого исполнения; встраиваемые электрические двигатели и электродвигатели со встроенной температурной защитой; малошумные двигатели, которые предназначены для работы в приводах с повышенными требованиями.
Металлургические и крановые электродвигатели обладают большими пусковыми моментами, небольшим разгоном и увеличенной нагрузочной способностью.
Тип электродвигателя выбирается в зависимости от потребляемой мощности и ограничений по массе и размерам. Выбранный электродвигатель должен удовлетворять ряду условий: выбранный двигатель должен обеспечивать момент, который достаточен для разгона механизма с установленным ускорением, а при торможении им - замедление механизма; двигатель не должен испытывать продолжительных перегрузок, которые могут стать причиной его перегрева, в установленном режиме работы. При выборе электрического двигателя привода механизма стараются придерживаться следующих рекомендаций:
- Механические и электрические характеристики привода (мощность, напряжение, продолжительность рабочего периода, пределы регулировки количества оборотов и т.п.) должны соответствовать параметрам приводимых механизмов при работе во всех режимах.
- Для механизмов, которые сохраняют в работе технологическую непрерывность, должен обеспечиваться самозапуск их двигателей после кратковременных перерывов (максимум 2,5 секунды), причиной которых являются перерыв в питании или понижение напряжения из-за короткого замыкания.
- Для привода механизмов, которые не требуют регулировки количества оборотов, применяются асинхронные или синхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
- Для привода механизмов, которые имеют тяжелые условия пуска или работы используются двигатели с самыми простыми и наиболее экономичными методами регулирования или пуска.
- Двигатели постоянного электрического тока могут использоваться только в том случае, когда двигателем переменного тока не обеспечиваются требуемые характеристики или они являются неэкономичными.
Расчет мощности электродвигателя для привода механизма
Мощность электрического двигателя – это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.
Чаще всего расчет мощности электрического двигателя для привода механизма осуществляется:
- Для продолжительного режима работы.
- Для кратковременной нагрузки.
- Для повторно-кратковременного режима.
При мало изменяющейся или постоянной нагрузке на валу мощность двигателя должна быть незначительно больше, чем мощность нагрузки и должно соблюдаться условие:
$Рн > = Р$
где Рн - номинальная мощность двигателя; Р - мощность нагрузки.
В данном случае выбор двигателя заключается в его выборе по каталогу.
Если мощность и момент приводимого механизма не изменяется, то выбирается двигатель, номинальная мощность которого не превышает мощность нагрузки с учетом потерь в трансмиссии, то есть:
$Рн >= Рм/nт$
где Рм - мощность приводимого механизма; nт - коэффициент полезного действия трансмиссии.
В случае, если задан момент сопротивления исполнительного механизма, а также частота вращения выходного вала, мощность механизма рассчитывается по формуле:
$Рм = Мс*w2$
где Мс - момент сопротивления механизма; w2 - частота вращения выходного вала.
Электродвигатели для кратковременного режима выбираются по номинальной мощности, равной мощности нагрузки с учетом длительности работы. Стандартные значения производимых двигателей составляют 10, 30, 60 и 90 минут.
Для привода, который работает в повторно-кратковременном режиме, мощность двигателя рассчитывается методом средних потерь или эквивалентных величин. Предпочтение отдается методу эквивалентных величин. В зависимости от исходного графика нагрузки определяются среднеквадратичные величины – эквивалентные мощности. Формула для расчета эквивалентной мощности выглядит следующим образом:
Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где t1, t2… - промежутки времени, в которых мощность нагрузки равна Р1, Р2…
Если задана диаграмма момента, то эквивалентный момент рассчитывается следующим образом:
Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Тогда эквивалентная мощность может быть рассчитана по формуле:
$Рэкв = (Мэкв*n) / 9550$
где n - частота вращения.
В том случае, когда задана диаграмма тока, то формула для расчета эквивалентного тока по нагреву имеет следующий вид:
Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Расчетное значение продолжительности включения отличается от стандартных (в большинстве случаев), поэтому его округляют до ближайшего стандартного или пересчитывают эквивалентную мощность по формуле:
Рисунок 4. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где ПВ - стандартная продолжительность включения; ПВр - расчетная продолжительность включения.
