בחירת מנוע חשמלי

תנאים לבחירת מנוע חשמלי

הבחירה באחד מסוגי הקטלוג של מנועים חשמליים נחשבת לנכונה אם מתקיימים התנאים הבאים:

א) ההתכתבות השלמה ביותר של המנוע החשמלי עם המכונה העובדת (כונן) מבחינת תכונות מכניות. משמעות הדבר היא שהמנוע החשמלי חייב להיות בעל מאפיין מכני כזה שהוא יכול לספק לכונן את הערכים הדרושים של מהירות ותאוצה הן במהלך הפעולה והן בעת ​​ההפעלה;

ב) ניצול מרבי של כוח המנוע החשמלי במהלך הפעולה. הטמפרטורה של כל החלקים הפעילים של המנוע החשמלי במצבי ההפעלה החמורים ביותר צריכה להיות קרובה ככל האפשר לטמפרטורת החימום שנקבעה על ידי הנורמות, אך לא לחרוג ממנה;

ג) תאימות של המנוע החשמלי עם הכונן ותנאי הסביבה מבחינת עיצוב;

ד) תאימות של המנוע החשמלי לפרמטרים של רשת החשמל שלו.

כדי לבחור מנוע חשמלי, נדרשים הנתונים הראשוניים הבאים:

א) שם וסוג המנגנון;

ב) ההספק המרבי של גל ההנעה של המנגנון, אם אופן הפעולה רציף והעומס קבוע, ובמקרים אחרים - גרפים של שינויים בהספק או במומנט ההתנגדות כפונקציה של זמן;

ג) מהירות הסיבוב של פיר ההינע של המנגנון;

ד) שיטת החיבור של המנגנון עם פיר המנוע החשמלי (בנוכחות גלגלי שיניים, מצוינים סוג ההעברה ויחס ההעברה);

ה) גודל המומנט הראשוני שחייב לספק על ידי המנוע החשמלי על גל ההינע של המנגנון;

(ו) מגבלות בקרת המהירות של מנגנון ההנעה, המציגות את ערכי המהירות העליונים והתחתונים ואת ערכי ההספק והמומנט המתאימים;

(ז) אופי ואיכות (חלקות, הדרגתיות) של בקרת המהירות הנדרשת;

(ח) תדירות התנעה או הפעלת הכונן בתוך שעה אחת; i) מאפיינים סביבתיים.

בחירת מנוע חשמלי בהתחשב בכל התנאים מתבצעת על פי נתוני הקטלוג.

למנגנונים נרחבים, בחירת מנוע חשמלי מפושטת מאוד בשל הנתונים הכלולים במידע הרלוונטי של היצרנים, ומסתכמת בציון סוג המנוע החשמלי ביחס לפרמטרים של הרשת ולאופי הסביבה. .

מבחר מנועים חשמליים לפי הספק

בחירת הספק של המנוע החשמלי חייבת להיעשות בהתאם לאופי העומסים על המכונה הפועלת. אופי זה מוערך משני נימוקים:

א) לפי אופן הפעולה הנומינלי;

ב) באמצעות שינויים בכמות האנרגיה הנצרכת.

ניתן להבחין בין מצבי הפעולה הבאים:

א) ארוך (ארוך), כאשר תקופת העבודה כה ארוכה עד חימום המנוע החשמלי מגיע לערכו היציב (לדוגמה, עבור משאבות, מסועים, מאווררים וכו');

ב) לטווח קצר, כאשר משך תקופת ההפעלה אינו מספיק כדי שהמנוע החשמלי יגיע לטמפרטורת החימום המתאימה לעומס הנתון, ותקופות הכיבוי, להיפך, מספיקות כדי לקרר את המנוע החשמלי לטמפרטורת הסביבה . מנועים חשמליים עם מגוון רחב של מנגנונים יכולים לעבוד במצב זה;

ג) עם הפרעות - עם מחזור עבודה יחסי של 15, 25, 40 ו-60% עם משך מחזור אחד שלא יעלה על 10 דקות (לדוגמה, עבור מנופים, כמה מכונות חיתוך מתכות, מנועי ריתוך חד-תחנות-גנרטורים, וכו.).

בהתאם לשינויים בערך צריכת האנרגיה, המקרים הבאים שונים:

א) עומס קבוע כאשר כמות הכוח הנצרכת במהלך הפעולה קבועה או בעלת סטיות קלות מהערך הממוצע, כגון עבור משאבות צנטריפוגליות, מאווררים, מדחסי זרימת אוויר קבועה וכו';

ב) עומס משתנה, כאשר כמות החשמל הנצרכת משתנה מעת לעת, כגון עבור מחפרים, מנופים, כמה מכונות חיתוך מתכות וכו';

ג) עומס פועם כאשר כמות הכוח הנצרכת משתנה ברציפות, כגון משאבות הדדיות, מגרסות לסתות, מסכים וכו'.

כוח המנוע חייב לעמוד בשלושה תנאים:

א) חימום רגיל במהלך הפעולה;

ב) קיבולת עומס יתר מספקת;

ג) מומנט התנעה מספק.

כל המנועים החשמליים מסווגים לשתי קבוצות עיקריות:

א) לעבודה ארוכת טווח (ללא הגבלת משך ההכללה);

ב) לפעולה לסירוגין עם זמני מיתוג של 15, 25, 40 ו-60%.

עבור הקבוצה הראשונה, הקטלוגים והדרכונים מראים את הכוח המתמשך שהמנוע החשמלי יכול לפתח לאורך זמן רב, עבור הקבוצה השנייה - הכוח שהמנוע החשמלי יכול לפתח, עובד לסירוגין במשך זמן רב שרירותי עם סיבוב מסוים -לפי משך.

שנבחר נכון בכל המקרים נחשב מנוע חשמלי כזה, שעובד עם העומס על פי לוח הזמנים שנקבע על ידי מכונת העבודה, מגיע לחימום המותר המלא של כל חלקיו. הבחירה של מנועים חשמליים עם מה שנקרא "עתודת כוח", המבוססת על העומס הגדול ביותר האפשרי לפי לוח הזמנים, מביאה לחוסר ניצול של המנוע החשמלי, ולפיכך להגדלת עלויות ההון ועלויות התפעול עקב הפחתת מקדמי הספק ויעילות.

עלייה מופרזת בכוח המנוע יכולה גם להוביל לטלטולים בזמן האצה.

אם המנוע החשמלי חייב לעבוד לאורך זמן עם עומס קבוע או משתנה מעט, אזי קביעת הספק שלו אינה קשה ומתבצעת על פי נוסחאות הכוללות לרוב מקדמים אמפיריים.

הרבה יותר קשה לבחור את הכוח של מנועים חשמליים במצבי פעולה אחרים.

העומס לטווח קצר מאופיין בכך שתקופות ההכללה קצרות, וההפסקות מספיקות לקירור מוחלט של המנוע החשמלי. במקרה זה, ההנחה היא כי העומס על המנוע החשמלי במהלך תקופות המיתוג נשאר קבוע או כמעט קבוע.

על מנת שהמנוע החשמלי ישמש נכון לחימום במצב זה, יש צורך לבחור בו כך שההספק הרציף שלו (המצוין בקטלוגים) קטן מההספק התואם לעומס לטווח קצר, כלומר. למנוע החשמלי יש עומס תרמי בתקופות פעולתו לטווח קצר.

אם תקופות הפעולה של המנוע החשמלי קצרות משמעותית מהזמן הנדרש לחימום המלא שלו, אך ההפסקות בין תקופות ההפעלה קצרות משמעותית מזמן הקירור המלא, אזי ישנה טעינה קצרת טווח חוזרת.

בפועל, יש להבחין בין שני סוגים של עבודה כזו:

א) העומס במהלך תקופת הפעולה קבוע בגודלו, ולכן הגרף שלו מתואר עם מלבנים מתחלפים עם הפסקות;

ב) העומס בתקופת העבודה משתנה לפי חוק מורכב יותר או פחות.

בשני המקרים ניתן לפתור את בעיית הבחירה במנוע חשמלי מבחינת הספק הן מבחינה אנליטית והן מבחינה גרפית. שתי השיטות מסובכות למדי, ולכן מומלצת שיטה פשוטה בסדר גודל שווה, הכוללת שלוש שיטות:

א) זרם rms;

ב) כוח ריבועי ממוצע של שורש;

(ג) שורש ממוצע מומנט ריבועי.

בדיקת כושר העומס המכני של המנוע החשמלי

לאחר בחירת הספק המנוע החשמלי בהתאם לתנאי החימום, יש צורך לבדוק את יכולת העומס המכאנית של המנוע החשמלי, כלומר לוודא שמומנט העומס המרבי בהתאם ללוח הזמנים בזמן הפעולה ומומנט ההתנעה לא יפעל. חורג מרגע ערך המומנט המרבי לפי הקטלוג.

במנועים חשמליים אסינכרוניים וסינכרוניים, ערך עומס היתר המכני המותר נקבע לפי המומנט האלקטרומגנטי המתהפך שלהם, כאשר מגיעים אליו נעצרים מנועים חשמליים אלה.

התוצר של המומנטים המרביים ביחס לדירוג צריך להיות 1.8 עבור מנועים אסינכרוניים תלת פאזיים עם טבעות החלקה ולפחות 1.65 עבור אותם מנועי כלוב סנאי. הכפולה של המומנט המרבי של מנוע חשמלי סינכרוני חייבת להיות גם לפחות 1.65 במתח נקוב, תדר וזרם עירור, עם מקדם הספק של 0.9 (בזרם מוביל).

למעשה, למנועים חשמליים אסינכרוניים וסינכרונים יש קיבולת עומס מכאנית של עד 2-2.5, ובכמה מנועים חשמליים מיוחדים ערך זה עולה ל-3-3.5.

עומס היתר המותר של מנועי DC נקבע על פי תנאי ההפעלה ולפי GOST הוא מ-2 עד 4 לכל מומנט, הגבול התחתון חל על מנועים חשמליים עם עירור מקביל, והגבול העליון למנועים חשמליים עם עירור סדרתי.

אם רשתות האספקה ​​וההפצה רגישות לעומס, יש לבדוק את קיבולת עומס יתר המכנית, תוך התחשבות בהפסדי המתח ברשתות.

עבור קצר חשמלי אסינכרוני ומנועים חשמליים סינכרוניים, מומנט ההתחלה חייב להיות לפחות 0.9 (ביחס לנומינלי).

למעשה, מכפיל המומנט ההתחלתי במנועים חשמליים בעלי תאים כפולים וחריצים עמוקים גבוה בהרבה ומגיע ל-2-2.4.

בבחירת הספק של המנוע החשמלי, יש לקחת בחשבון שתדירות המיתוג משפיעה על חימום המנועים החשמליים.תדירות המיתוג המותרת תלויה בהחלקה הרגילה, במומנט של גלגל התנופה של הרוטור ובתדירות זרם הכניסה.

מנועים חשמליים אסינכרוניים מסוגים רגילים אינם מאפשרים עומס מ-400 עד 1000, ומנועים חשמליים עם החלקה מוגברת - מ-1100 עד 2700 התחלות לשעה. כאשר מתחילים בעומס, מספר ההתחלות המותר מופחת באופן משמעותי.

זרם ההתנעה של מנועים חשמליים עם רוטור כלוב סנאי הוא גדול, ומצב זה בתנאים של התנעות תכופות ובמיוחד עם זמן האצה מוגבר חשוב.

בניגוד למנועים חשמליים עם רוטור פאזה, בהם משתחרר חלק מהחום הנוצר במהלך ההתנעה בריאוסטט, כלומר. מחוץ למכונה, במנועי כלוב סנאי, כל החום משתחרר למכונה עצמה, מה שגורם לחימום מוגבר. לכן, בחירת הכוח של מנועים חשמליים אלה חייבת להיעשות תוך התחשבות בחימום במהלך התחלות מרובות.