Изборът на електродвигатели се извършва според следните параметрии показатели: вид ток и номинално напрежение, номинална мощност и скорост на въртене, вид естествени механични характеристики, както и пускови, регулиращи, спирачни качества и конструкция. Важна задача е правилният избор на двигатели за работа при определени условия. заобикаляща среда.
При избора на двигател въз основа на мощността е важно да се осигури пълното му използване по време на работа. Двигател с твърде голяма мощност спрямо необходимата работи под натоварване и има по-лоша ефективност и фактор на мощността. Двигател с намалена мощност ще бъде претоварен с ток, което ще доведе до големи загуби на енергия и в резултат на това температурата на намотките му надвишава допустимата граница. Следователно температурата на намотките на двигателя е основният критерий, по който се избира двигател въз основа на мощността.
В някои случаи задачата за избор на двигател въз основа на мощността се усложнява допълнително от факта, че натоварването на неговия вал по време на работа не остава постоянно, а се променя с течение на времето, в резултат на което се променя температурата на намотките на двигателя. Ако промяната в натоварването на вала на двигателя с течение на времето е известна, тогава може да се прецени естеството на промяната в загубите на енергия в двигателя, което прави възможно избора на двигателя по такъв начин, че температурата на неговите намотки да не надвишава допустимото. В този случай ще бъде изпълнено условието за осигуряване на надеждна работа на двигателя през целия му експлоатационен живот.
За краткотрайна работа могат да се използват двигатели, предназначени за продължителна работа.
За работа в периодични режими, като правило, се използват специално проектирани двигатели. Всички техни технически данни са дадени в каталози за стандартни стойности на работен цикъл. Например, ако паспортът на двигателя за задвижване на компресора на електрически локомотив показва, че работен цикъл = 50% (21 kW), тогава е възможно да се реализира мощност от 21 kW, без страх от прегряване, само в работно време в размер на 50% от продължителността на цикъла. През останалото време на цикъла (50%) двигателят не трябва да работи (пауза). Един и същ двигател може да работи при различни работни цикли. Но колкото по-голяма е PV, толкова по-малко трябва да бъде нейното натоварване.
Дългосрочната работа може да възникне при постоянно или променливо натоварване. Посочената в каталога номинална мощност е максималната мощност, която може да развие двигателят при постоянно натоварване на неговия вал.
Изборът на двигател, работещ дълго време с променливо натоварване (диаграмата на натоварването е показана на фиг. 1), се извършва с помощта на метода на средната загуба или методите на еквивалентен ток, въртящ момент и мощност.
Метод на средната загуба.
Въз основа на предположението, че двигателят ще работи съгласно дадена схема на натоварване, без да надвишава допустимата температура, ако средните загуби на тази схема на натоварване Σrsр не надвишават общите загуби на енергия при номиналния режим на работа на двигателя Σрном, т.е. условието е изпълнено 
(1)
Познавайки номиналните стойности на ефективност t]nom и полезна мощност и използвайки формулата, можете да определите общите загуби на енергия в номинален режим:
(2)
Нека всеки интервал от време tu според диаграмата на натоварване на промяната на загубите на фиг. 1 съответства на реализираната от двигателя мощност Pi, при която общите загуби в него са 2/7/. След това средните загуби за цялото време на работа на двигателя
(3)
Методът на средната загуба е доста точен и може да се използва при избора на електрически двигател от всякакъв тип. Това обаче изисква специфични изчисления на загубите за всеки участък, което не винаги е осъществимо.
Метод на еквивалентен ток.
Въз основа на използването на метода на средната загуба. В този случай се приема, че се създават средни загуби в двигател, натоварен с такъв изчислен постоянен (еквивалентен) ток /eq, който по време на работа отделя същото количество топлина като действителните токове. Наричаме коефициента на натоварване, съответстващ на текущия еквивалент /ek: ku e = /ek/Unom.
Тогава, съгласно изрази (13.7) и (15.8), имаме: 
Ориз. 1. Диаграма на натоварване и изменение на загубите в двигателя при продължителна работа при променлив товар 
Замествайки тук стойностите на коефициентите на натоварване, изключвайки термините с р0, намалявайки останалите с Рм.вомUнom и трансформирайки, намираме стойността на еквивалентния ток
(4)
където in е продължителността пълен цикълработа на двигателя. Моторът е избран правилно, ако условието е изпълнено
(5)
Методът на еквивалентния ток, базиран на метода на средната загуба, може също да се използва за избор на всякакви двигатели.
Метод на еквивалентен момент.
Нека припомним, че въртящият момент на постояннотокови двигатели с паралелни и независими възбуждания, както и синхронни, според израза, M = s"m/I
Това обстоятелство ни позволява да въведем концепцията за еквивалентен въртящ момент IEC, съответстващ на еквивалентен ток /ek:
Следователно, подобно на (15.19), изразът за еквивалентния момент има вида
(6)
Условие за правилен избор на двигател 
(7)
Метод на еквивалентна мощност. Позволява ви да оцените нагряването на двигателя чрез еквивалентната постоянна мощност REC (мощност, която според условията на нагряване е еквивалентна на действителната променяща се мощност). Този метод е приложим в случаите, когато натоварването се променя ъглова скоростна двигателя остава постоянен или се променя леко, т.е. Ω = const (твърда естествена механична характеристика).
Тъй като Pnom = MnomΩnom и Rec = A*econom - от (6) получаваме израза за еквивалентната мощност
(8)
Моторът е избран правилно, ако условието е изпълнено 
(9)
Методите за еквивалентен момент и мощност са приложими за предварителен избор на двигател и изчисления, които не изискват голяма точност. Тези методи са напълно неприемливи за последователно възбудени постояннотокови двигатели, тъй като техният магнитен поток и скоростта на въртене се променят рязко с промени в тока на натоварване.
Двигателят, избран чрез някой от методите, също трябва да бъде проверен за допустимо претоварване, така че максималните стойности на ток, въртящ момент или мощност (според диаграмата на натоварване) да не надвишават съответните стойности, допустими за този двигател.
Задачата за избор на електродвигател включва:
избор на вида на тока и номиналното напрежение;
избор на номинална скорост;
избор на дизайн;
определяне на номинална мощност и избор на съответния двигател от каталога.
В производствени условия не винаги е необходимо да се решава цялата гама от тези проблеми. Някои от тях могат да бъдат посочени: вид ток, напрежение, скорост на въртене. Основното значение в този случай е правилното определяне на мощността и типа на конструкцията на двигателя.
Преди да решите проблема с избора на електродвигател, е необходимо ясно да си представите работата на механизма, за който е избран: дали двигателят и механизмът ще работят дълго време или краткосрочно, при постоянна или регулируема скорост , дали (и как) моментът на съпротивление и мощност ще се променят по време на работа. Отговорите на тези въпроси могат да бъдат дадени чрез построяване на диаграми на натоварване. След това решават проблемите с избора в посочената последователност.
Избор на типа ток и напрежение на двигателя . Този избор се основава на икономически съображения. Електрическите двигатели са скъпи, защото са сложни продукти, които използват ценни електрически материали, предназначени за дълъг експлоатационен живот (20 години). Следователно изборът започва с „пробване“ на пригодността за задвижване на най-простите и евтини двигатели - трифазни асинхронни с ротор с късо съединение и до най-сложните и скъпи - DC двигатели.
Изборът на вида на тока на електродвигателя определя и избора на неговото номинално напрежение, което обикновено се приема равно на напрежението на електрозахранването на цех, фабрика или строителна площадка (най-често това е трифазна мрежа с основно напрежение 380-220 V). Увеличаването или намаляването на напрежението за двигатели, използващи трансформатори, използването на токоизправители за постояннотокови двигатели води до увеличаване на разходите за електрическо оборудване.
Избор на номинална скорост на двигателя. Високата скорост на електродвигателя позволява да се намалят неговите габаритни размери, тегло и цена. Работните механизми, напротив, често изискват по-ниски скорости. За съгласуване на скоростите на двигателя и механизма е монтирана скоростна кутия, което оскъпява електрическото задвижване. Въпросът за рационалната връзка между двигателя и скоростната кутия се решава от дизайнера при проектирането на механизма.
Избор на дизайн на двигателя. Дизайнът на съвременните серии електродвигатели взема предвид три фактора: защита от влиянието на околната среда, осигуряване на охлаждане и метод на монтаж.
В табл 1 е показана приблизителна последователност за избор на типа електродвигател в зависимост от предназначението му.
Таблица 1.1
Приблизителна последователност за избор на тип електродвигател
тип на двигателя | Предназначение |
Асинхронен с нормален ротор с късо съединение Изпълнения | За нерегулирано задвижване, което не изисква големи стартови моменти, с |
Асинхронен с ротор с дълбок шлиц на късо съединение или с двойна клетка за катерици | Същото, ако са необходими големи начални моменти |
Асинхронен с контактни пръстени | Чести стартирания с високи стартови моменти и ниски токове, контрол на скоростта (реостатното управление е неикономично) |
Синхронен | За нерегулирано задвижване в непрекъсната работа, cos управление (при P |
Постоянен ток | Регулиране на скоростта в широк диапазон, осигуряващо добри стартови качества и претоварваща способност |
100 kW, SD е по-икономичен от AD)Според метода на защита от въздействието на околната среда електродвигателите се произвеждат в защитени, затворени и взривобезопасни версии.
Моторите, защитени от малки предмети и капчици, са проектирани да работят в сухи помещения без прах.
Затворените двигатели се монтират в помещения с висока влажност, атмосфера, замърсена с прах с метални включвания, маслени или керосинови пари.
Взривозащитените двигатели имат корпус, който може да издържи експлозия на газ вътре в машината, като същевременно предотвратява изпускането на пламък в околната среда. Предназначени са за работа във взривоопасни зони (мини). Върху капака на клемната кутия на тези двигатели е отлят релефен знак: РВ - минен взривобезопасен или ВЗГ - взривобезопасен в газова среда. Без тези знаци е забранено използването на двигатели във взривоопасни среди. Също така е невъзможно да се инсталира защитен на мястото на затворен двигател.
Според метода на охлаждане двигателите се различават с естествено охлаждане, вътрешна или външна самовентилация и външна вентилация (принудителна).
Според метода на монтаж има двигатели с хоризонтално разположение на вала и рамка на краката, с вертикално разположение на вала и фланец на долния щит и др. Избраният двигател трябва да има същия начин на монтаж, монтаж и свързване към механизма като този, който се сменя.
Избор на двигател въз основа на мощността. Последният етап е да се определи номиналната мощност на двигателя и според нея да се избере подходящ двигател от каталога. Въпреки това, номиналната мощност е лесно да се определи само при продължителна работа с постоянно натоварване, което се приема за номинално натоварване. В по-голямата част от случаите въртящият момент, мощността и токът на двигателя варират във времето. Диаграмите на натоварване на двигателите на много механизми включват периоди на работа и паузи. При такова променливо натоварване двигателят трябва да отговаря на условията за допустимо нагряване, да има максимален въртящ момент, достатъчен за преодоляване на евентуални краткотрайни претоварвания, а при стартиране с голямо натоварване да има излишен начален въртящ момент, за да осигури ускорение на задвижването.
1.3. Отопление и охлаждане на електродвигатели
Работата на електродвигателя е придружена от загуба на част от енергията, която се превръща в топлина. Загуба на сила
Р = Р(1/ - 1) (1.10)
колкото повече, толкова по-голяма мощност P развива двигателят на вала и толкова по-ниска е неговата ефективност. Следователно, с увеличаване на натоварването, температурата на двигателя ще се увеличи и може да достигне опасни стойности.
Въз основа на топлоустойчивостта изолационните материали се разделят на няколко класа. Така изолацията от клас А (импрегнирани влакнести материали) позволява температури на нагряване до 105 0 C; клас В (материали на базата на слюда, азбест и фибростъкло с импрегниране) - до 130 0 С, и същите материали с импрегнации на органосилициево свързващо вещество - до 180 0 С (клас Н).
Посочените работни температури се основават на експлоатационния живот на електродвигателите от 15-20 години при номинално натоварване. При натоварване от 1,5 номинално, двигателят се повреди в рамките на 3 часа.
Температурата на двигателя зависи не само от натоварването му, но и от температурата на охлаждащата среда. При изчисленията тя се приема равна на +40 0 C. Разликата между температурите на двигателя и охлаждащата среда се нарича повишаване на температурата или температура на прегряване и се обозначава . Например, за широко разпространена изолация от клас А, допустимата температура на прегряване е 65 0 C.
При изчисляване на процесите на нагряване и охлаждане на електрически двигатели, електрическата машина се разглежда опростено като хомогенно тяло, който се нагрява равномерно и излъчва топлина към околната среда по цялата си повърхност. Преди работа двигателят е при температура на околната среда, така че цялата отделена в него топлина отива за повишаване на температурата на двигателя според топлинния капацитет C, Wts/deg. Когато температурата му стане по-висока от температурата на околната среда, започва процесът на пренос на топлина към околната среда. При постоянно натоварване след известно време температурата на двигателя достига постоянна стойност, при която цялата отделена в двигателя топлина се отделя в околната среда. Настъпва топлинно равновесие.
Уравнението на топлинния баланс за електродвигател при постоянно натоварване има формата
Pdt = Cd + Adt, (1.11)
където d е прегряване, градуси, съответстващо на елемента от време dt, през който се отделя енергия Pdt; A – топлообмен при нагряване, W/град.
От момента, в който настъпи топлинно равновесие, нарастването на температурата на двигателя спира (d = 0). Стационарната температура на прегряване се определя от израза
уста = P/A. (1.12)
Всяко натоварване на двигателя има собствена зададена температура. Очевидно двигателят може да бъде натоварен само с такава мощност, че стационарното прегряване на изолацията му да не надвишава максимално допустимата стойност. Тази мощност се нарича номинална мощност.
От израз (1.12) става ясно, че стационарното прегряване се увеличава с намаляване на топлопреминаването А. Колкото по-добре се охлажда двигателят по време на работа, толкова по-малко е стационарното прегряване. Поради това двигателите са оборудвани с вентилатори и се използват оребрени корпуси за увеличаване на охлаждащата повърхност.
Нека разделим уравнение (1.11) на Adt и, като вземем предвид (1.12), го пренапишем във формата
(1.13)
където T и = C/A е времеконстантата на нагряване.
Решението на този линеен диференциално уравнениедава закона за промяна на температурата на двигателя във времето:
където старт е началното повишаване на температурата, с което двигателят започва да работи.
Ако двигателят започне да работи в „студено“ състояние, тогава старт = 0 и
(1.15)
На фиг. Фигура 1.5 показва експоненциалните криви на нагряване на електродвигател при постоянно натоварване. Криви 1 и 2 съответстват на работа на двигателя от „студено“ състояние ( първоначално = 0) при ниски (1) и високи (2) натоварвания, крива 3 – на работа, когато двигателят вече е имал първоначално повишаване на температурата начално = 03.
Крива 3 може да се счита за превишаване на температурата на двигателя, ако температурата на околната среда се е повишила с 03 в сравнение с крива 2. Температурата в стационарно състояние се достига за почти време (3 
5) T i.
Кривите на отопление и охлаждане са експоненциални. Стационарната температура се достига за почти време от (35) T и (грешка съответно 5 и 0,5%).
След изключване на двигателя от мрежата, отделената в него топлина
Ориз. 1.5. Криви на отопление и охлаждане на двигателя
спира: P = 0, set = 0, а изразът (1.14) за процеса на охлаждане приема формата
beg e - t / T cool, (1.16)
където T cool = C/A cool; А охлаждането е пренос на топлина по време на охлаждане.
Кривите на охлаждане на двигателя са показани на фиг. 1.5. Време за охлаждане на електродвигателя до установената температура или до температурата на околната среда tcool = (35)Tcool. Интензивността на охлаждане на двигателя зависи от метода на вентилация и нейната скорост. При стационарен, самовентилиран двигател, условията на охлаждане са много по-лоши, отколкото при въртящ се. Следователно константата на охлаждане Tcool тук е 2-3 пъти по-голяма от Ti. По време на работа редовното продухване и почистване на повърхността на двигателя от прах увеличава преноса на топлина и осигурява най-пълното му използване.
1.4. Номинални режими на работа на електродвигатели
При разглеждане на законите за нагряване и охлаждане на електродвигатели се приема, че натоварването на двигателя остава непроменено за дълго време, следователно установеният максимален набор от прегряване също не се променя. В действителност натоварването на двигателя може да варира по различни начини. Освен това двигателят може да бъде изключен за определен период от време.
За да се вземат предвид различните условия на работа на електродвигателя и правилно определениеизчислява се неговата мощност и се построяват диаграми на натоварване M(t), P(t) (виж фиг. 1.4) или I(t). Видът на диаграмата на натоварване определя режима на работа на двигателя. Режимите са стандартизирани. Има три основни режима: дългосрочен (S1), краткосрочен (S2) и периодичен (S3). За всеки от тях условията за отопление и охлаждане са различни.
Дълъг режим. Дългосрочен режим се нарича режим, при който температурата на електродвигателя достига постоянна стойност.
Има дългосрочни режими с постоянни и променливи натоварвания. Вентилатори, помпи, компресори, някои конвейери и текстилни машини работят дълго време при постоянно натоварване. Диаграмата на натоварването за този режим е показана на фиг. 1.6, а.
Бутални компресори, валцоващи мелници, стругове, пробивни, фрезови машини и др. Работят дълго време с променливо натоварване (фиг. 1.6, б).
Ориз. 1.6. Диаграми P(t) и (t) на двигателя в продължителен режим с
постоянни (а) и променливи (б) натоварвания
На щита на електродвигател, предназначен за продължителна работа, номиналният режим е обозначен със съкратената дума „Непрекъснато“. Или символът S1.
Краткосрочен режим . В този режим електродвигателят работи ограничено време, през което температурата не достига стабилна стойност. Паузите в работата са толкова дълги, че двигателят има време да се охлади напълно. Диаграмата на натоварването и прегряването на двигателя в краткосрочен режим са показани на фиг. 1.7.
В режим на краткотрайно натоварване работят спомагателни задвижвания на металорежещи машини, подвижни мостове, шлюзове, тръбопроводни и газопроводни клапани и други механизми. Таблото за краткотраен режим на електродвигателя показва времето за работа при номинална мощност: 30, 60 и 90 минути и символ S2. За универсална употреба двигателите с краткотраен режим на работа не се произвеждат в големи серии.
Многократно-краткосрочен режим. В този режим кратките периоди на работа редовно се редуват с кратки периоди на паузи, а по време на периода на натоварване температурата на двигателя не достига постоянна стойност, а по време на пауза (изключване) няма време да падне до нивото на температура на охлаждащата течност. Графиките на този режим са показани на фиг. 1.8. Прегряването на електродвигателя варира по трионообразна прекъсната линия, състояща се от сегменти на кривите на отопление и охлаждане. Когато циклите се повтарят много пъти, прегряването варира около определена средна стойност ср.
Ориз. 1.7. Диаграми Р(t) и (t) Фиг. 1.8. Диаграми Р(t) (t)
двигател накратко - двигател в ре-
временен режим краткосрочен режим
работа работа
Типичен пример за работа в прекъснат режим са електрозадвижванията на кранове, както и електрозадвижването на повечето металорежещи машини.
Електрическата промишленост произвежда специални електродвигатели за кранове, предназначени за използване в подемни и транспортни устройства. На щита на такъв двигател, в колоната „режим на работа“, са посочени символът S3 и относителната продължителност на включване PV% (означено също ):
Ориз. 1.9. Реални (а) и идеализирани (б) диаграми Р(t)
двигател в прекъсващ режим
(1.17)
където t p – време на работа; t p - продължителност на паузата; t c – продължителност на цикъла.
Продължителността на прекъснатия цикъл за кранови електродвигатели съгласно GOST не трябва да надвишава 10 минути.
Стойностите на PV са стандартизирани и са 15, 25, 40 и 60%. Например, ако панелът на двигателя на крана показва P nom = 11 kW при 40% работен цикъл, това означава, че този двигател може да работи с номинален товар от 11 kW за 4 минути и за следващите 6 минути трябва да бъде изключен от мрежа.
Действителната диаграма може да изглежда като Фиг. 1.9а, под товар, когато неговата продължителност и пауза не са еднакви. В този случай се изгражда еквивалентна (идеализирана) диаграма (фиг. 1.9,b), където t c = t p +t p, и PV = t p /t c.
1.5. Изчисляване на мощността и избор на електродвигател
за дългосрочна експлоатация
Определянето на номиналната мощност на двигателя за продължителна работа с постоянно натоварване (виж фиг. 1.6, а) се свежда до изчисляване на мощността P от задвижващия механизъм, намалена до вала на двигателя (като се вземе предвид ефективността на зъбните колела, скоростните кутии и т.н.). Въз основа на получената мощност P, в каталозите се избира двигател с номинална мощност P nom P s (типът на тока, напрежението, честотата и конструкцията на двигателя са предварително избрани). Посочената в каталога номинална мощност е най-високата мощност, за която е проектиран двигателят за продължителна работа без опасност от прегряване. Тъй като натоварването е постоянно, не е необходима специална термична проверка. При трудни условия на стартиране проверете дали стартовият въртящ момент, развит от двигателя, е достатъчен.
Номиналната мощност на двигателя при дългосрочно променливо натоварване се определя с помощта на метода на средните загуби или метода на еквивалентните величини (ток, въртящ момент, мощност). Тези методи включват термично изпитване на предварително избран двигател. Предварително (условно) двигателят се избира според средната мощност на натоварване (виж фиг. 1.6, b):
(1.18)
където k = 1,11,3 – коефициент на безопасност.
Въз основа на предварителната мощност P pr в каталога изберете двигател с номинална мощност P nom P pr и след това го проверете за отопление, като използвате един от методите.
Изборът на двигател въз основа на средната мощност е неправилен, тъй като не отчита квадратичната зависимост на променливите загуби от тока. При големи колебания на натоварването средната мощност е подценена.
Ако за даден график на променливо натоварване (вижте фиг. 1.6, b) изберете електродвигател според най-високата или най-ниската мощност, тогава в първия случай той ще бъде надценен, а във втория - подценен. Използването на двигател с повишена мощност увеличава капиталовите разходи и води до намаляване на ефективността, cos. Използването на двигател с недостатъчна мощност намалява производителността и надеждността на електрическото задвижване и скъсява експлоатационния му живот.
Тези обстоятелства определят необходимостта от други методи за избор на номиналната мощност на двигателя при променливо натоварване - методът на средните загуби и методът на еквивалентните стойности.
Метод на средната загуба. При постоянно натоварване на вала (P ном), загубата на мощност остава непроменена (P ном). Когато натоварването се промени, загубата на мощност също се променя. Счита се, че двигателят се загрява еднакво, ако средната загуба на мощност (P ср.) по време на цикъла при променливо натоварване е равна на загубата на мощност при постоянно номинално натоварване:
P av = P nom (1,19)
(това е вярно, ако продължителността на цикъла е много по-малка от продължителността на загряване на двигателя).
По този начин, първо, за предварително избран двигател, съгласно формула (1.10), се определят номиналните загуби P nom, а след това загубите P 1, P 2, ... във всеки участък от графиката на натоварване ( виж фиг. 1.6, б). След това намерете средните загуби, като използвате формулата
(1.20)
и проверете изпълнението на условието (1.19). Ако стойността на P nom надвишава P avg с повече от 10%, изберете друг двигател и повторете изчислението. Този метод е доста точен и е приложим за избор на двигатели от всякакъв тип, но е трудоемък.
Метод на еквивалентните количества (ток, въртящ момент, мощност). Променливите загуби в двигателя са пропорционални на квадрата на тока на натоварване. Натоварващите токове, които варират по стойност, се заменят с еквивалентен непроменлив ток I eq, който освобождава същата топлина в двигателя като променящите се токове. Формулата за еквивалентен ток може да се получи въз основа на израз (1.20):
(1.21)
Намереният ток I eq се сравнява с тока I nom на предварително избран двигател. Двигателят е избран правилно, ако
I nom I екв. (1,22)
По-често те се занимават с графика на въртящи моменти или мощности. Ако въртящият момент на двигателя е пропорционален на тока, тогава формулата (1.21) се превръща във формулата за еквивалентен въртящ момент:
(1.23)
Изборът на двигател се счита за правилен, ако номиналният въртящ момент на предварително избрания двигател е такъв
M nom M екв.
Ако оборотите на двигателя се променят леко при промяна на натоварването, тогава може да се определи еквивалентната мощност
R eq = M eq
(1.24)
Условието за правилен избор ще бъде неравенството
R nom R eq.
Методите за еквивалентен въртящ момент и мощност не са приложими за двигатели с последователно възбуждане, където въртящият момент не е пропорционален на тока.
Избраният двигател подлежи на задължително изпитване за претоварваща способност и пусков момент (ако стартирането става под товар).
Моментната претоварваща способност m = M max / M nom на двигатели от различни типове има следните стойности.
Капацитет на претоварване m двигатели
Постоянен ток с общо предназначение. . . . . . . . . . . . 2
Специален (тягов) постоянен ток. . . . . . . . 3-4
Асинхронен с контактни пръстени. . . . . . . . . . . 2-2,5
Асинхронен с ротор с късо съединение с нормален дизайн 1.8-3
Асинхронен дълбок канал с двойна клетка. . . . . 1,8-2,7
Синхронен. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2,5
Синхронни специални. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Колекционер променлив ток. . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3
Ако максималният въртящ момент на натоварване е по-голям от този, който двигателят може да развие, тогава изберете двигател с по-висока мощност.
Задвижване на маховика. За механизми с ударни натоварвания (чукове, преси, машини за щамповане и др.) Електрическият двигател трябва да бъде избран не за отопление, а за механично претоварване, което би довело до надценяване на мощността. Но мощността на двигателя може да бъде намалена и доближена до необходимото ниво на отопление, ако „изравните“ графика на натоварване с помощта на маховика.
В периоди на рязко увеличаване на натоварването (P 1 на фиг. 1.10) част от него се покрива от двигателя, а част от маховика, отдавайки своята кинетична енергия. По време на разтоварването (до P 2) скоростта на задвижване се увеличава и запасът от енергия в маховика отново се увеличава. Така електродвигателят ще развие мощност по-малка от P1 и по-голяма от P2; еквивалентната мощност се доближава до средната мощност P. Следователно използването на маховик намалява номиналната мощност на двигателя. Но двигателят трябва да има доста мека механична характеристика.
Ориз. 1.10. Графики Р(t) и (t) на задвижването на маховика
Когато сменяте електродвигател със задвижване на маховика, трябва да изберете двигател, подобен на този, който се заменя.
Хранителна промишленост (4)
Учебно-методичен комплексЗА ОБРАЗОВАНИЕ НА КЕМЕРОВСКИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕН ИНСТИТУТ RF ХРАНАИНДУСТРИЯКатедра по технология на ферментационното производство и... РУСКА ФЕДЕРАЦИЯ Кемеровски технологичен институт хранаиндустрияКатедра "Технология на ферментационните производства и...
Хранителна промишленост (3)
Лабораторна работаПО ОБРАЗОВАНИЕ Кемеровски технологичен институт хранаиндустрияКатедра: „Технология и организация на общественото... печатарско оборудване на Кемеровския технически институт хранаиндустрия 650010, Кемерово, ул. Красноармейская,...
Хранителна промишленост (6)
УрокРошник В.А., Реховская Т.А. - Кемеровски технологичен институт хранаиндустрия. - Кемерово, 2000. - 132 с. ISBN ... технически университети. © Кемеровски технологичен институт храна
Правилният избор на мощност на двигателя за конкретен механизъм, като се вземе предвид техническият му режим, има голямо значениеза технически, икономически и експлоатационни показатели. Ако при избора мощността на електродвигателя е подценена, тогава електродвигателят няма да осигури необходимата надеждност и издръжливост. Зависимостта на фактора на мощността от товара е показана на графиката. Ако е избран двигател с повишена мощност, т.е. с нисък коефициент на натоварване, има ниски икономически и енергийни показатели.
Следователно те се опитват да изберат ED по такъв начин, че Pnom = Kzap*Ref.
В този случай ефективната мощност се определя с помощта на характеристиката на товара и коефициентът на безопасност се въвежда, като се вземе предвид неточността на графиката на характеристиката на товара.
Последователност за избор на мощност на двигателя:
1. Предварителен избор на мощност: състои се от анализиране на диаграмата на натоварване и избор на Kzap.
2. Проверка на правилността на предварителния подбор по топлинен режим. Произведено чрез прецизен анализ.
3. Проверява се дали може да се стартира.
4. Проверка на правилността на избора въз основа на краткотрайно механично натоварване.
Избор на мощност на двигателя за продължителна работа:
А) при постоянно натоварване.
В този случай не е необходимо предварително изчисляване на мощността, но ефективната мощност на механизма се определя с помощта на точни или емпирични изрази, която впоследствие се сравнява с номиналната мощност на двигателя. Има определени формули за изчисляване на ефективната мощност на различни видове механизми. Ако Раф< Рном, то двигатель выбран правильно. Причем в этом случае это соотношение является критерием правильности выбора и по нагреву, и по условиям правильности пуска, и по критериям качества.
За всякакви режими с променящ се товар изборът на мощност е много по-сложна задача и се състои от няколко етапа, основният от които е проверка на правилността на избора за отопление. Освен това, за всеки режим, най-точният метод за такава проверка е да се конструира крива на нагряване на реален двигател, като се вземе предвид неговия режим, последвано от сравнение на tset< tдоп.
Б) при променливо натоварване.
 |
Нека диаграмата на натоварването изглежда така:
Последователност за избор на мощност на двигателя:
1. Предварително се избира двигател, за който се сравнява средноаритметичната стойност на мощността по натоварващата диаграма с номиналната мощност по каталог.
2. Проверете правилния избор на двигател за отопление. Тази проверка може да се извърши по метода на универсалните загуби, тъй като изчисляването и конструирането на отоплителните криви е сложна и не винаги разрешима задача.
По зададен график на натоварване се определят средните загуби на мощност за работния цикъл на двигателя DРср, които впоследствие се сравняват с номиналните загуби на мощност в двигателя.
Ако условието DPav £ DPnom е изпълнено, тогава двигателят отговаря на условията за отопление.
DP1, DP2,…, DPn - загуби на мощност във всеки участък от диаграмата на натоварване;
hi - ефективност в i-тия участък на диаграмата на натоварване
3. Проверка на правилността на избора според условията на пускане (при възможност за пускане). За този Mstart ³ M1, ако не се извърши, тогава изберете двигател или с подобрени стартови свойства, или с по-голяма мощност.
4. Проверете двигателя за краткотрайно механично претоварване. За целта критичният въртящ момент на двигателя според неговия паспорт се сравнява с максималния въртящ момент според неговата диаграма.
Ако условие 4 е изпълнено, тогава двигателят е избран правилно; ако не, тогава е избран двигател с по-висок капацитет на претоварване или по-висока мощност.
Въпреки това, въпреки факта, че методът на средната загуба е доста точен и универсален, т.е. може да се приложи към всеки тип двигател, възникват някои трудности. Следователно при инженерните изчисления най-често се използват по-малко точни и универсални методи на еквивалентни количества, които включват:
А) метод на еквивалентен ток
Б) метод на еквивалентните моменти
В) метод на еквивалентна мощност.
Метод на еквивалентен ток:
Основава се на факта, че реалният ток, съответстващ на диаграмата на натоварване и променящ се съответно, се заменя с определен еквивалентен ток, който по време на работния цикъл освобождава същото количество топлина в двигателя, колкото действително променящия се ток.
В този случай загубите на мощност в двигателя:
Най-често диаграмата на натоварване на електрическото задвижване е посочена точно в координатите M(t), следователно от тази гледна точка методът на еквивалентните моменти е по-удобен. Точната пропорционална зависимост на M(I) обаче е характерна само за DBT с NV. За IM въртящият момент също зависи от фактора на мощността cosj. Следователно, когато се прилага за кръвно налягане, този метод не осигурява достатъчна точност. Обикновено се използва за ИМ с ниска мощност и в линейната част на характеристиката.
Метод на еквивалентна мощност:
Базиран на пропорционална зависимостмощност от момента: P=M×w, P º M. Критерият за правилен избор е: Pnom ³ Req. От всички изброени методи методът на еквивалентната мощност е най-малко точен и се използва само за DBT с NV.
Избор на мощност на двигателя за краткотрайна работа:
Серийно се произвеждат двигатели, в паспорта на които е посочено номинално време на работа 10, 30, 60, 90 минути. Освен това се задава ефективността при работа в краткосрочен режим и Rcr; при непрекъснати hpr и Rpr.
Рт=ДРкр/ДРр=tset/t¢set=tset/tadd.
Последователност на избор:
В паспорта на серийно произвежданите двигатели за краткотраен режим S2, освен времето за превключване, са посочени мощност при работа в краткотраен режим, ефективност при работа в краткотраен режим, мощност и ефективност в продължителен режим.
1. Определете DPcr и DPpr:
DРкр=Ркр*(1-hкр)/hкр;
DРр=Рр*(1-hpр)/hpр;
2. Определете коефициента на топлинно претоварване: Рт=ДРкр/ДРрр.
3. Тн=tр/(ln(1-Рт)/Рт). Замествайки tr от паспорта и коефициента на топлинно претоварване от предишния параграф, намираме константата на времето за нагряване Tn, с помощта на която можете лесно да конструирате крива на нагряване на двигателя и да изберете мощността на двигателя от тази крива.
Избор на мощност на двигателя за многократни - краткосрочни режими на работа:
За режими S4 и S5 обикновено се използват двигатели, които се произвеждат в търговската мрежа за режим S3 със стандартен работен цикъл %; В този случай при избора на мощност на двигателя се приема работен цикъл = 100%. Най-често като математически апаратЗа да се провери правилността на избора за отопление, се използва методът на еквивалентните моменти. В същото време във формулата за еквивалентен въртящ момент се въвеждат корекционни коефициенти, които се обозначават с b(), и които отчитат влошаването на топлообмена на двигателя по време на ускорение, спиране и пауза в сравнение с топлообмена при работа с w=const .
c) Намерената стойност на Meq се преобразува в стандартен PV% и се намира Meqv:
 |
г) от каталога изберете двигател с Mnom ³ Mekvpriv.
След това двигателят се проверява за стартова способност и краткотрайни претоварвания по същия начин, както при S1 с променливо натоварване.
Работата на електрозадвижването и неговата енергийна ефективност по време на работа зависят от правилния избор на електродвигател по отношение на мощността. В случаите, когато натоварването на електродвигателя е значително по-малко от номиналната стойност, той се използва недостатъчно по отношение на мощността, което води до ненужни капиталови инвестиции и забележимо намаляване на фактора на мощността и ефективността. Ако натоварването на вала на електродвигателя надвиши номиналната стойност, токовете в неговите намотки се увеличават, в резултат на което температурата на електродвигателя може да надвиши допустимата стойност. Това, на първо място, води до намаляване на електрическата якост на електроизолационните материали, което е свързано с опасността от разрушаване на изолацията на намотката и повреда на електродвигателя. В този случай един от критериите за избор на електродвигател въз основа на мощността е температурата на неговите намотки.
Задачата за избор на електродвигател въз основа на мощността се усложнява допълнително от факта, че натоварването на неговия вал по време на работа се променя с времето и температурата на намотките се променя съответно. Ако при тези условия изберете електродвигател по такъв начин, че неговата номинална мощност да е равна на най-високата мощност на натоварване, тогава през периодите на неговото намаляване той ще бъде недостатъчно използван по отношение на мощността, което означава, че всички посочени отрицателни явления по-горе ще започне да се появява.
Изборът на електродвигател с номинална мощност, равна на минималната мощност на натоварване, като цяло е неприемлив поради условията на претоварване и температурни условия.
Следователно, добре обосновано решение по въпроса за избора на електродвигател може да се вземе само въз основа на диаграми на промените на натоварването във времето, което позволява да се оцени неговата температура с известен характер на процеса на нагряване. Това ще осигури надеждна работа на електрозадвижването през целия му експлоатационен живот и е първата предпоставка за правилния избор на електродвигателя, като се вземе предвид режимът на работа на механизма.
Второто условие за правилния избор на електродвигател е неговата претоварваща способност да е достатъчна за стабилната му работа в периоди на максимално натоварване.
Третото условие за правилния избор на електродвигател е да се осигури нормален процес на стартиране.
Номинални режими на работа на електродвигатели
Режимът на работа е установеният ред на редуване, продължителност и големина на натоварването, празен ход, спиране, стартиране и обръщане на машината по време на работа.
Номиналният режим на работа на електродвигателя е режимът, за който електрическата машина е предвидена да работи от производителя. Това е един от параметрите на техническите му характеристики, посочени в паспорта или каталога. Именно за този режим каталозите и паспортът на двигателя показват номиналната полезна механична мощност на вала, номиналното напрежение, номиналния ток, номиналната скорост, номиналната ефективност, номиналния фактор на мощността, номиналния режим на работа.
Номиналните данни характеризират работата на електрическа машина, инсталирана на надморска височина до 1000 m, при температура на околната среда 40 ° C и охлаждаща вода 30 ° C 1.
В съответствие с GOST 183-74 (ST SEV 1346-78) са установени осем номинални режима на работа на електрически машини, които в съответствие с международната класификация са обозначени с S1 - S8.
Режим на непрекъснато натоварванеS1 (дългосрочен режим)се нарича режим, при който времето на работа на електрическа машина при практически постоянно натоварване и температура на охлаждащата среда е достатъчно, за да загрее всички нейни части до практически постоянна температура, фиг. 3.1а. Режимът се характеризира с постоянни топлинни загуби през цялото време на работа.
Режим на краткотрайно натоварванеS2 (краткосрочен режим)наречен режим, при който периодите на работа с постоянно натоварване се редуват с периоди на изключване на електрическата машина (паузи), фиг. 3.1b, а по време на работа температурата на неговите части няма време да достигне стабилна стойност, а по време на паузи (изключване) се охлажда до стабилна температура, която се различава от температурата на околната среда с не повече от 1 °C. Продължителността на периодите на работа в този режим, установена от GOST, е 10, 30, 60 и 90 минути. Трябва да се посочи в символа за режим на работа, например S2-60 min.
Режим на прекъснато натоварване (прекъснат)има три разновидности S3, S4, S5. Тя се различава от краткосрочната в регулираната продължителност на включване при постоянно натоварване и продължителността на периодите на изключване (паузи). Работното време на електрическа машина винаги е по-малко от времето, необходимо за нагряване на нейните части до постоянна температура, а времето за пауза е по-малко от това, необходимо за охлаждане на машината до практически студено състояние. Продължителността на цикъла е 10 минути (600 секунди), освен ако не е посочено друго.
Режим на периодично натоварванеS3 – последователност от еднакви работни цикли, всеки от които се състои от периоди на работа при постоянно натоварване и изключено стационарно състояние, фиг. 3.1c. Тъй като продължителността на пусковия период е много по-кратка от периода на работа под товар, се приема, че нагряването на електрическата машина не се влияе от пусковия ток и не увеличава мощността на топлинните загуби по време на пусковото време. За режим S3Има само един параметър, който го характеризира - продължителността на включване:
Където 
– период на работа при номинални условия, s.;
– период на изключено, стационарно състояние, s.;
– продължителност на цикъла, s.
За всички разновидности S3, S4, S5периодичен режим, номиналната продължителност на превключване е 15, 25, 40, 60%.
В символа за режим S3Продължителността на включване се посочва в %, например S3-40%.
Режим на периодично натоварване, включително стартиране,S4 – последователност от еднакви работни цикли, всеки от които се състои от периоди на пускане, работа при постоянно натоварване и изключено стационарно състояние (паузи) Фиг. 3.1г. Времето на пускане е съизмеримо с времето на работа под товар, поради което пусковият ток и увеличаването на мощността на топлинните загуби през периода на пускане оказват пряко влияние върху нагряването на електрическата машина (електродвигателя).
За режим S4характеризиращите параметри са:
ON продължителност
А– S1,b-С2 , b – S3,Ж– S4,д– S5,д– S6,и– S7,ч– S8
t c - време на цикъл.
T, топлинна загуба мощност Р T
А– S1,b-С2 , b – S3,Ж– S4,д– S5,д– S6,и– S7,ч– S8
t c - време на цикъл.
T, топлинна загуба мощност дР T, температура на двигателя Q
А– S1,b-С2 , b – S3,Ж– S4,д– S5,д– S6,и– S7,ч– S8
t p - начален час; t r - време на работа при номинални условия;
t t - време на спиране; t x - време на празен ход; t 0 - време на пауза;
t c - време на цикъл.
Фигура 3.1 – Диаграма на полезния механичен въртящ момент на вала на двигателя T, топлинна загуба мощност дР T, температура на двигателя Qпри различни номинални работни условия
А– S1,b-С2 , b – S3,Ж– S4,д– S5,д– S6,и– S7,ч– S8
t p - начален час; t r - време на работа при номинални условия;
t t - време на спиране; t x - време на празен ход; t 0 - време на пауза;
t c - време на цикъл.
Фигура 3.1 – Диаграма на полезния механичен въртящ момент на вала на двигателя T, топлинна загуба мощност дР T, температура на двигателя Qпри различни номинални работни условия
коефициент на инерция:
|
|
Където T н– начален час, с.;
–инерционен момент на котвата на двигателя (ротора), kgm 2 ;
– инерционен момент на задвижващия механизъм, приведен към вала на електродвигателя, kgm 2 ;
- брой стартирания на цикъл.
Оценки:
–30,
60, 120, 240;
–1.2,
1.6, 2, 2.5, 4, 6.3, 10.
,,, Например S4-25%, 120 включени/час,FI
- 2.0
. Това означава, че електродвигателят с коефициент на инерция =2.0 е проектиран да работи при 120 стартирания на час, продължителността на всеки цикъл е 3600/120 = 30 s, от които сумата от началното време 
и работно време 
е 25% т.е. 7,5 s и време на пауза 22,5 s.
Режим на прекъснато натоварване, включително стартиране и електрическо спиране,S5 – последователност от еднакви работни цикли, всеки от които се състои от периоди на стартиране, работа при постоянен товар, бързо електрическо спиране и изключено стационарно състояние, фиг. 3.1г. Продължителността на тези периоди не е достатъчна за постигане на термично равновесие по време на един цикъл.
За режим S5Продължителност на ВКЛ.:
Където 
– време на електрическо спиране, s.
Останалите параметри са подобни на режима S4. Понякога за режим S5Те също така използват такава характеристика като константата на кинетичната енергия - съотношението на кинетичната енергия, съхранявана от ротора (котвата) на електрическа машина при номинална скорост (ъглова скорост) към номиналната мощност на електрическата машина.
Символът на режима е подобен S4, Например S5 - 40%, 60 включени/час,FI - 1.2 .
РежимиS6 , S7 , S8 са разновидности на непрекъснат режим и се наричат периодични режими.
Непрекъснат режим на работа при променлив товар (прекъснат режим)S6 – последователност от еднакви работни цикли, всеки от които се състои от периоди на работа при постоянно натоварване и на празен ход, фиг. 3.1д. Влиянието на стартовите токове и мощността на топлинните загуби върху нагряването на частите на електродвигателя по време на стартовия период не се взема предвид.
Топлинното равновесие не възниква по време на един цикъл. Продължителността на един цикъл, освен ако не е посочено друго, се приема за 10 минути (600 s). За режим S6Характеризиращият параметър е продължителността на натоварването (работата):
|
|
Където T х– време (продължителност) на работа на празен ход, s.
Номинални стойности 
–
15, 25, 40, 60%.
Символът за режим показва в %, например S6 - 15%.
Режим на непрекъснато натоварване, включително стартиране и електрическо спиране (прекъснат режим с чести реверси по време на електрическо спиране)S7 – последователност от идентични цикли, всеки от които се състои от периоди на стартиране, работа при постоянно натоварване и електрическо спиране, фиг. 3,1 g. Поради кратката продължителност на постоянно натоварване, загубите по време на стартиране, по време на заден ход и електрическото спиране оказват значително влияние върху нагряването на частите на двигателя. Продължителността на работния период не е достатъчна за постигане на топлинно равновесие по време на един цикъл.
За този режим характерните параметри са: брой стартирания на час, коефициент на инерция, напр. S7 - 120 вкл./час,
-2.5
.
Режим на работа с периодични промени в скоростта на въртене и натоварването (прекъснат режим с две или повече скорости на въртене)S8 – поредица от идентични работни цикли, всеки от които се състои от периоди на ускорение, работа при постоянно натоварване, съответстващо на дадена скорост на въртене, след това един или повече периоди на работа при други постоянни стойности на натоварване, съответстващи на други честоти на въртене , фиг. 3.1z. Промяната в мощността на топлинните загуби на електродвигателя при превключване към различна скорост с различен товар и по време на електрическо спиране оказва значително влияние върху нагряването на частите на електродвигателя.
За режим S8характеризиращи параметри са: брой пускания на час; коефициент на инерция; натоварване, съответстващо на всяка скорост на въртене; скорост на въртене при съответния товар, продължителност на натоварването при всяка скорост на въртене, фиг. 3.1з:
|
| |
|
|
Символът за режим включва например горните характеристики S8 - 60 вкл./час; 
- 2,0; 22 kW; 740 об/мин; 40%; 55kw; 1470 об/мин; 60%.
В допълнение към основните номинални режими на работа на електрическите машини ( S1 – S8) в практиката на работа на електродвигатели могат да се разграничат: краткотраен режим на натоварване с продължителност на цикъла значително по-малко от 10 минути; редуващ се режим на заден ход; стохастичен режим на натоварване.
Режим на краткотрайно натоварване с кратък работен цикъле частен случай на режими S2, S3и се различава от тях по това, че времето за работа в този режим е съизмеримо с времето за стартиране на електродвигателя. В тази връзка загубите в електродвигателя трябва да се разглеждат като функция на времето, а не като постоянни стойности.
Променлив режим на заден ходсе отнася до режима S7, но се различава от него по симетричната графика на мощността за различни посоки на въртене. В допълнение, работният цикъл е сравним по време с обратното време и следователно при изчисляване на загубите е необходимо да се вземат предвид апериодичните компоненти на тока и магнитния поток.
Стохастичен (произволен) режим на натоварванесе характеризира с вероятностни характеристики на натоварването върху вала и графиката на случайното натоварване не може да бъде изразена като детерминистична функция на времето.
Още веднъж обръщаме внимание на факта, че каталозите и паспортите за електрически машини показват номинални режими и технически данни специално за тези номинални режими.
Тъй като режимът на работа на реални машини и механизми, като правило, не съвпада с един от разглежданите номинални, задачата за избор на електродвигател по мощност за задвижване на реална машина или механизъм е правилното сравняване на неговия режим на работа с табелка номинален режим на електродвигателя, осигуряващ максимално използване на избрания електродвигател според условията на отопление.