5. Выбор электрических двигателей.

5.1 Общие принципы выбора электропривода.

При выборе двигателя для производственного механизма необходимо учитывать следующие условия.

1. Мощность двигателя не должна быть слишком малой во избежание чрезмерного нагрева его обмоток и слишком большой во избежание неэкономичной эксплуатации: недогруженные двигатели имеют пониженное значение КПД, а асинхронные двигатели, сверх того, и низкий коэффициент мощности.

2. Вращающий момент двигателя, с одной стороны, должен быть достаточным как для пуска производственного механизма в ход, так и для преодоления толчков нагрузки при его работе; с другой стороны, если требуется плавный пуск механизма, пусковой момент двигателя не должен быть слишком большим.

3. Частота вращения двигателя должна быть такой, чтобы обеспечивалась проектная производительность производственного механизма, причем должна быть предусмотрена возможность регулирования частоты вращения, если это требуется по ходу технологического процесса.

4. Конструктивное исполнение двигателя должно допускать его удобное сочленение с производственным механизмом и защиту от воздействия окружающей среды.

Иногда необходимость выбора мощности двигателя возникает при замене установленного по проекту двигателя двигателем другой мощности в связи с обнаружившейся перегрузкой. Двигатель может оказаться перегруженным, например, вследствие повышения темпа работы или увеличения загрузки производственного механизма в результате совершенствования и автоматизации технологического процесса.

Таким образом, при правильном выборе двигателя будут обеспечены необходимая производительность исполнительного механизма, хорошие энергетические показатели электропривода и надежная работа. При выборе двигателя исходят из его нагрева при работе в требуемом режиме и кратковременной перегрузочной способности. Если номинальная мощность двигателя составляет Р_н. это значит, что при продолжительной (длительной) нагрузке, равной Р_н, и температуре окружающей среды 40° С двигатель нагреется до своей предельной темпера туры, определяемой классом изоляции обмоток двигателя. Обычно это происходит спустя несколько часов после начала работы.

Номинальная мощность двигателя — величина не постоянная. Если двигатель работает с паузами, позволяющими ему охлаждаться, он может быть нагружен мощностью, превышающей мощность Р_н продолжительного режима работы. Номинальная мощность двигателя зависит также от температуры окружающей среды и от условий охлаждения двигателя.

При установлении номинальной мощности двигателя заводы-изготовители исходят из температуры окружающей среды 40° С. Если она выше 40° С, нагрузку двигателя необходимо уменьшить, а если ниже 40° С — можно несколько повысить.

Во время установившегося режима работы двигатель развивает момент, уравновешивающий момент статического сопротивления М_С обусловленный нагрузкой производственного механизма и трением в звеньях механизма. Кроме того, во время переходных процессов двигатель должен преодолевать динамический момент М_дин. Поэтому суммарный момент М_дв, развиваемый двигателем, выразится уравнением ( 5.1 )

М_дв=М_с+М_дин. ( 5.1 )

Для выбора двигателя необходимо иметь нагрузочную диаграмму производственного механизма, т. е. зависимость момента или мощности на валу механизма от времени (рис. 5.1, а) и график изменения частоты вращения во времени (рис. 5.1, б), по которому вычисляют ускорение и динамический момент электропривода.

Однако непосредственным решением уравнения (5.1) нельзя выбрать двигатель, поскольку в это уравнение входит момент инерции электропривода, зависящий от параметров выбранного двигателя. Поэтому предварительно выбирают мощность двигателя на основании нагрузочной диаграммы производственного механизма без учета динамического момента.

Мощность двигателя выбирают по каталогу ориентировочно так, чтобы она была на 15—20% больше средней мощности, а затем строят нагрузочную диаграмму электропривода (рис. 4.1, в), т. е. зависимость от времени момента, развивае­мого двигателем, с учётом динамического момента. Предварительно выбранный двигатель проверяют по нагреву, допустимым кратковременным перегрузкам и возможности пуска.