Motor je zařízení, které přeměňuje jakoukoli formu energie na mechanickou práci.
Volba elektromotoru podle výkonu je nejběžnější metodou. Volba výkonu probíhá v souladu s charakterem zatížení pracovního stroje / mechanismu, které se odhaduje podle jmenovitého pracovního režimu a příkonu. Existují tři hlavní režimy provozu:
- Krátkodobý.
- Re-krátkodobé.
- Kontinuální.
V trvalém režimu provozu dosahuje zahřívání elektromotoru ustálené hodnoty. V krátkodobém provozu není doba provozu dostatečně dlouhá k dosažení teploty ohřevu, která odpovídá danému zatížení. Při přerušovaném provozu nepřesáhne doba trvání pracovního cyklu deset minut. Podle povahy změny spotřeby energie existují:
- Pulzující zátěž (změny výkonu jsou plynulé).
- Proměnná zátěž (periodicky se mění výkon).
- Konstantní zatížení (hodnota výkonu je konstantní nebo odchylky jsou nevýznamné).
Za správný elektromotor se považuje ten, který pracuje podle harmonogramu nastaveného pracovním strojem a dosahuje plného zahřátí všech součástí. Pokud zvolíte motor s určitou marží, pak vzniká jeho nedostatečné využití, což přispívá ke zvýšení kapitálových a provozních nákladů. Pokud musí elektromotor pracovat s konstantním zatížením, pak stanovení jeho výkonu spočívá ve speciálních výpočtech vzorců, které zahrnují empirické koeficienty.
U elektromotoru pracujícího v krátkodobém režimu se volí motor, jehož trvalý výkon nepřesahuje výkon odpovídající krátkodobé zátěži. V tomto případě se výběr motoru provádí analyticky nebo graficky. Uvedené způsoby výběru jsou velmi složité, proto se zpravidla dává přednost metodě ekvivalentních hodnot, sestávající ze tří metod – kvadratického proudu, točivého momentu nebo výkonu.
Sestavení mechanických charakteristik elektromotoru podle katalogu (pasové údaje)
Mechanickou charakteristikou motoru je závislost otáček rotoru na zatěžovacím momentu na hřídeli.
Mechanická charakteristika elektromotoru může být přirozená a umělá. Přirozená mechanická charakteristika odpovídá pasové (katalogové) charakteristice. Umělá mechanická charakteristika se získá, když jsou zahrnuty další prvky, jako je reaktor, odpory, kondenzátory. Pokud je elektromotor napájen jiným než jmenovitým napětím, budou se i jeho mechanické vlastnosti lišit od katalogových. Mechanické charakteristiky jsou vhodným nástrojem, který se používá při analýze dynamických a statických režimů elektrického pohonu.
Výpočet mechanické charakteristiky elektromotoru je nutný pro zjištění jeho statické stability. Výchozími údaji pro výpočet jsou informace z katalogu motoru – pasové údaje. Nejprve se vypočítá jmenovitý točivý moment pomocí následujícího vzorce:
kde Rn je jmenovitý výkon motoru; nн je jmenovitá frekvence otáčení rotoru.
Podle údajů z pasu můžete určit násobek maximálního okamžiku:
kde Mk je kritický moment
Startovací moment se vypočítá takto:
kde Mn je rozběhový moment.
Nyní můžete vypočítat skutečné kritické a počáteční momenty:
V praxi se často používá zjednodušená metoda výpočtu, která je založena na stanovení čtyř charakteristických bodů mechanické charakteristiky elektromotoru. Podstata této metody je následující. Nejprve jsou vypsány následující katalogové údaje:
- Typ elektromotoru.
- Jmenovitý výkon.
- Jmenovité otáčky rotoru.
Poté se vypočítá násobek rozběhového a maximálního momentu. Pro vytvoření mechanické charakteristiky, jejíž příklad je znázorněn na obrázku níže, jsou určeny čtyři charakteristické body.
Obrázek 1. Mechanická charakteristika. Author24 – online výměna studentských prací
První takový bod je ideální bod nečinnosti:
kde f je frekvence; p je počet pólů na fázi.
V tomto případě S=0
Druhým bodem je bod jmenovitého provozního režimu elektromotoru, vypočítaný podle vzorce:
Bod Sn je definován takto:
$Sн = ((n0-nн)n0) * 100 $%
Třetím bodem je bod kritického režimu činnosti elektromotoru.
Při výběru hnacího motoru se řeší řada problémů:
výpočet výkonu elektromotoru;
výpočet jmenovité rychlosti otáčení (spolu s určením převodového poměru mechanické převodovky);
výběr motoru v souladu s režimem jeho provozu podle podmínek zatížení;
výběr motoru podle podmínek startu;
stanovení požadovaného stupně ochrany pláště motoru;
volba designu pro soulad s podmínkami prostředí;
výběr systému chlazení motoru.
Podle podmínek prostředí jsou motory vyráběny v následujících klimatických verzích U, UHL, T, M, OM (GOST 15543-70) (pro mírné, mírné a chladné, tropické a mořské klima).
Podle stupně ochrany personálu před kontaktem s živými a pohyblivými částmi a vniknutím cizích těles do stroje a také podle stupně ochrany proti pronikání vody do stroje se vyrábí v těchto provedeních:
1P00 – otevřený elektrický stroj, bez zvláštní ochrany;
1P10, 1P20 – stroj chráněný před dotykem a vniknutím cizích předmětů;
1P11. 1P43 – stroj chráněný před kapkami vody, před dotykem a vniknutím cizích předmětů;
1P44-1P54 – uzavřený stroj, chráněný před postříkáním, kontaktem a vniknutím cizích předmětů;
1P55. 1P58 – uzavřené stroje chráněné před proudem vody (1P55) a před pronikáním vody do interiéru při neomezeně dlouhém ponoření do vody (1P58).
Kromě toho jsou stroje vyráběny pro provoz ve výbušném prostředí a ve speciálních podmínkách prostředí.
Podle způsobu chlazení se motory dělí na stroje s přirozeným chlazením, samoventilované, mající ventilátor na hřídeli motoru (chráněný nebo uzavřený) a s nezávislým větráním.
Pro elektrické pohony určené pro provoz v dynamických režimech (cyklické akční mechanismy, servopohony atd.) mají tendenci volit motor se sníženým momentem setrvačnosti rotoru (kotvy). Pro takové podmínky se vyrábí motory s nízkou setrvačností. U strojů s kinematikou kliky se používají motory se zvýšeným momentem setrvačnosti. Pro elektrické pohony pracující v přerušovaném režimu a za nepříznivých provozních podmínek spojených s mechanickým zatížením, vystavením vysoké vlhkosti, teplotě atd. se vyrábí motory speciální konstrukce – motory jeřábové-metalurgické řady.
Při volbě jmenovitých parametrů elektropohonu vyvstává problém s volbou hodnoty převodového koeficientu převodovky (nebo jiného ozubeného kola) spojujícího hřídel motoru s pracovním tělesem stroje. Synchronní a asynchronní motory se vyrábějí s vysokými otáčkami (synchronní otáčky jsou obvykle 3000, 1500, 1000, 750, 600 ot./min), přičemž otáčky pracovního tělesa jsou zpravidla požadovány mnohem nižší. Pro snížení otáček a odpovídající zvýšení točivého momentu na hřídeli pracovního tělesa je nutné použít redukční převod (reduktor).
Je třeba mít na paměti, že hmotnost, celkové rozměry elektromotoru (a v důsledku toho jeho náklady) nejsou určeny jeho jmenovitým výkonem, ale jmenovitým točivým momentem.
kde: Рн – jmenovitý výkon motoru, W;
Мн – jmenovitý točivý moment motoru, N.m;
– jmenovitá úhlová rychlost motoru, 1/s;
nн – jmenovitá rychlost otáčení, ot./min.
Jmenovitý točivý moment motoru je úměrný objemu aktivních částí elektrického stroje a hodnotám elektrického a elektromagnetického zatížení akceptovaným pro tento stroj: přípustná proudová hustota ve vinutí А (A / mm 2) a indukce v magnetickém obvodu В (Kravata.
kde: D и L – průměr a délka aktivní části rotoru motoru.
Přibližně lze uvažovat, že rozměry a hmotnost činných částí motoru jsou úměrné jmenovitému točivému momentu. Například motor s jmenovitou rychlostí otáčení (asynchronní) 750 ot./min bude přibližně 4krát větší (co se týče aktivních částí) a dražší než motor o stejném výkonu, ale s jmenovitými (synchronními) otáčkami 3000 ot./min.
Na základě toho by si měl konstruktér při volbě kinematického schématu pohonu vybrat, čemu dát přednost: elektromotor s menší hmotností a menšími rozměry, ale s převodovkou s velkým převodovým poměrem, nebo elektromotor větších rozměrů a hmotnost v kombinaci s jednodušší převodovkou s menším převodovým poměrem Nebo se zcela obejít bez mechanické převodovky. Volba se provádí na základě technických a ekonomických úvah a výhodnosti uspořádání struktur pracovního stroje jako celku.
Pro elektrické pohony malého a středního výkonu (do 200 kW) se zpravidla používají elektropohony s převodem. Moderním konstrukčním řešením je použití převodových motorů, u kterých jsou elektromotor a převodovka spojeny do jednoho konstrukčního celku.
Výkon hnacího motoru se vypočítává hlavně na základě tří podmínek:
Zahřívání motoru během provozu nesmí překročit hodnotu povolenou pro danou třídu izolace.
Přetížitelnost motoru musí být dostatečná pro zajištění krátkodobých maximálních hodnot točivého momentu, které jsou obvykle určeny podmínkami dynamického rozběhu nebo brzdění.
U hnacích mechanismů s velkým momentem setrvačnosti nebo u mechanismů s velkým počtem startů za hodinu by startovací ztráty v motoru neměly vést k přehřátí rotoru.
Zahřívání motoru nad přípustnou hodnotu vede k urychlenému stárnutí izolace a selhání motoru. Hodnota přípustného ohřevu v závislosti na použité třídě izolace je uvedena v tabulce 11.1.
Přípustná teplota ohřevu a zvýšení teploty motoru pro různé třídy izolace
