3.2. Принципы выбора электродвигателей

Выбор двигателя заключается в подборе для соответ­ствующего механического оборудования электродвига­теля, подходящего по роду тока, напряжению, мощности и частоте вращения.

Для машин и механизмов, не требующих регулиро­вания частоты вращения, рекомендуется применять асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором или синхронные. Двигатели постоянного тока допуска­ется применять только в случаях, когда двигатели пере­менного тока не удовлетворяют характеристикам меха­низма или являются не экономичными. Синхронные двигатели рекомендуется применять для нерегулируе­мых механизмов продолжительного режима работы при единичной мощности 100 кВт и более.

Современной серией асинхронных двигателей явля­ется серия 4А. Двигатели выпускаются в двух вариантах исполнения по степени воздействия окружающей среды: защищенные (1Р23) и закрытые обдуваемые (1Р44).

Двигатели мощностью от 60 Вт до 370 Вт выпускаются на напряжение 220/380 В, двигатели мощностью 0,55— 110 кВт — на напряжение 220/380 и 380/660 В, двигате­ли мощностью 132—400 кВт — на напряжение 380/660 В.

Асинхронные двигатели выпускаются следующих типов: 4А, 4АН, 4АК, 4АР и 4АС. Обозначения в типах: 4 — номер серии, А — асинхронный, Н — защищенного исполнения, К — с фазным ротором, Р — с повышенных пусковым моментом и С — с повышенным скольжением.

3.3. Определение мощности двигателя. Выбор двигателя по каталогу

Допустимая температура нагрева изоляции электро­двигателя и температура окружающей среды определяют значение мощности Р₂ на валу двигателя. Температура окружающей среды определена стандартом и составляет 40 0С. Для каждого класса изоляции установлены значе­ния допустимого превышения температуры: А — 60° С, Е — 75 °С, В — 80 ⁰С, F — 100 0С, Н — 125 °С. В каталогах и паспортных данных указана номинальная мощность Рном, соответствующая температуре окружающей среды 40 0С.

Выбор двигателя для продолжительного режима (см. рис. 3.6, а) производится, исходя из условия Р_ном > Р. Если двигатель предназначен для работы в продолжи­тельном режиме при переменной нагрузке (см. рис. 3.6, б), предварительный выбор электродвигателя произво­дится, исходя из условия Рном > Рср, а затем выполняется проверочный расчет.

Все методы проверки сводятся к условию, что среднее значение мощности потерь в двигателе не должно пре­вышать мощность потерь при номинальной нагрузке Рп ср < Рп ном. На практике применяют методы, основанные на расчете эквивалентных значений тока, момента, мощ­ности.

Метод

Mн< ku Mmax, (3.7)

где ku — коэффициент, учитывающий снижение напря­жения.

При тяжелых условиях пуска проводят также про­верку электродвигателя по пусковому моменту. Пуско­вой момент двигателя Мп = Мп*Мном > Мпс, где Мп* — кратность начального пускового момента, Мпс — момент сопротивления на валу двигателя при пуске.

Для повторно-кратковременного режима, когда пе­риоды работы чередуются с паузами, при которых дви­гатель отключается или работает на холостом ходу, номинальная мощность электродвигателя определяется для одного из значений ПВ (15, 25, 40, 60%).

При многоступенчатом графике нагрузки эквивалент­ная мощность за период работы определяется по графику нагрузки

Рэкв = √( ∑ Р²_ht_h ) / (∑t_h), (3.8)

где Р_h — мощность двигателя в промежутке времени t_h, n — число ступеней цикла графика нагрузки. При одноступенчатом графике нагрузки Рэкв= Р. Продолжительность включения

ПВ = ( ∑ t_h ) / ( t_h + t₀ ) * 100%, ( 3.9)

где t₀— время паузы. При одноступенчатом графике нагрузки

ПВ = t_р / ( t_р + t₀ ) • 100%.

Мощность двигателя выбирают, исходя из условия

Рном ≥ Р р = Рэкв√ ПВ /ПВст,

где ПВст— стандартное значение ПВ, указанное в пас­порте двигателя.

Коэффициенты k_м — механической перегрузки дви­гателя в кратковременном режиме при номинальном напряжении и k_т — тепловой перегрузки соответственно равны

k_м = Ркр* = Ркр / Рном = М*,

k_т = Р²_кр* = М²_* = 1 / (1 – е^-t_{кр/ Т}), (3.10)

где tкр — время работы в кратковременном режиме (стандартные длительности периода кратковременной ра­боты 10, 30, 60 и 90 минут), Т — постоянная нагрева двигателя (для асинхронных двигателей защищенного исполнения малой и средней мощности обычно прини­мают 15...60 минут).

При кратковременном режиме мощность Ркр двига­теля, предназначенного для продолжительного режима работы,

Р_кр = Р_{ном *} √ k_т. (3.11)