9.Основы выбора приводного электродвигателя

Выбор электродвигателей для привода машин и механизмов производится по следующим основным признакам: по мощности, по роду тока, по напряжению, по скорости вращения, по защите от воздействия окружающей среды.

Методика расчета и выбора электродвигателей по мощности для основных режимов работы машин и механизмов, также их проверка по условиям пуска и перегрузочной способности, была рассмотрена выше.

На всех без исключения предприятиях, организациях и учреждениях система электроснабжения имеет электрические сети трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 0,38 и 6 кВ или только напряжением 0,38 кВ. Поэтому для привода машин и механизмов используются в основном трехфазные и однофазные электродвигатели переменного тока. Двигатели постоянного тока применяются в основном для привода автономных объектов или когда по технологическим условиям требуется очень точное регулирование координат электропривода.

Среди электродвигателей переменного тока малой и средней мощности предпочтение отдается асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, так как они просты по конструкции, дешевы и требуют минимальных затрат на техническое обслуживание и ремонт. Только синхронные двигатели большой мощности (сотни и тысячи киловатт) имеют преимущество перед асинхронными двигателями за счет более высокого КПД и возможности вырабатывать реактивную мощность.

Выбор электродвигателей по напряжению производится в зависимости от их мощности и области применения. Рекомендуемые диапазоны мощностей, кВт, асинхронных и синхронных двигателей, а также двигателей постоянного тока в зависимости от напряжения

Двигатели постоянного тока до скорости вращения п = 3000 об/мин имеют аналогичный ряд скоростей вращения. Однако их принцип работы позволяет получить скорости вращения значительно большие, чем синхронная скорость вращения п = 3000 об/мин (до п = 30000 об/мин и более).

Большинство машин и механизмов проектируются на скорости вращения рабочего органа, соответствующие одному из значений, указанных в таблицах (2.5)…(2.7) и приводятся в их паспортных данных.

В тех случаях, когда скорость вращения рабочего органа производственного механизма существенно отличается от значений скоростей вращения, указанных в таблицах (2.5)…(2.7), в состав машин и механизмов включается понижающий или повышающий редуктор с соответствующим передаточным отношением. При этом важное значение имеет правильный выбор кинематической схемы передаточного механизма системы электропривода.

Масса, габаритные размеры электродвигателя (а также его стоимость) определяются не номинальной мощностью, а номинальным моментом на валу электродвигателя [10]. Номинальный момент электродвигателя пропорционален объему активных частей электрической машины и принятыми для этой машины величинами электрических и электромагнитных нагрузок: допустимой плотности тока в обмотках статора и ротора А, А/мм2, и магнитной индукции в магнитопроводе В, Тл, то есть

где D и L – диаметр и длина активной части ротора электродвигателя.

Приближенно можно считать, что габариты и вес активных частей электродвигателя пропорциональны номинальному моменту. Например, асинхронный двигатель с номинальной (синхронной) скоростью вращения 750 об/мин будет примерно в 4 раза больше (по активным частям) и дороже, чем асинхронный двигатель то же мощности, но с номинальной (синхронной) скоростью вращения 3000 об/мин.

Таким образом, при разработке системы электропривода возникает задача выбора одного из двух вариантов кинематической схемы. По первому варианту выбирается скоростной электродвигатель малого веса и малых габаритов, но редуктор имеет большое передаточное отношение. Во втором варианте выбирается тихоходный электродвигатель с большими размерами и массой, но в сочетании с простым редуктором или совсем без редуктора. Выбор оптимального варианта кинематической схемы производится на основании технико-эко-номических расчетов и удобства компоновки системы электропривода. При мощности электропривода до 200 кВт современным конструкторским решением является использование мотор-редукторов, в которых электродвигатель и редуктор объединены в один конструктивный узел.