2.4. Задача выбора двигателя

Электрические двигатели, являющиеся электромеханическими преобразователями энергии, играют определяющую роль в процессе воспроизведения программных движений. От правильного выбора мощности электрического двигателя зависит надежность работы электропривода и его энергетические показатели в процессе эксплуатации. В тех случаях, когда нагрузка двигателя существенно меньше номинальной, он недоиспользуется по мощности, что свидетельствует об излишних капитальных вложениях, его КПД и коэффициент мощности заметно снижаются. Если же нагрузка на валу двигателя превышает номинальную, то это приводит к росту токов в его обмотках и увеличению потерь мощности. Вследствие этого температура нагрева двигателя может превышать допустимую величину. Рост температуры выше определенных значений, прежде всего, приводит к снижению электрической прочности электроизоляционных материалов из-за изменения их физико-химических свойств. Это связано с опасностью пробоя изоляции обмоток и выходом двигателя из строя. Поэтому одним из основных критериев выбора двигателя по мощности является температура его нагрева.

Задача выбора двигателя по мощности осложняется тем обстоятельством, что нагрузка на его валу в процессе работы, как правило, изменяется во времени. Вследствие чего изменяются также потери мощности и температура двигателя.

Если при этих условиях выбирать двигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность была равна наибольшей мощности нагрузки, то в периоды снижения нагрузки он будет недоиспользован по мощности. Очевидно также, что недопустимо выбирать номинальную мощность двигателя равной минимальной мощности нагрузки.

Для обоснования решения вопроса выбора двигателя по мощности необходимо знать характер изменения нагрузки электропривода во времени, то есть зависимость от времени мощности, момента или тока двигателя (электропривода). Для механизмов, работающих в циклическом режиме, строятся нагрузочная диаграмма, представляющая собой зависимость нагрузки электропривода от времени в течении рабочего цикла.

Такой подход позволяет выбрать двигатель таким образом, чтобы его максимальная температура, точнее максимальная температура изоляции его обмоток не превышала допустимого значения. Это условие является одним из основных для обеспечения надежности работы электропривода в течении всего срока эксплуатации.

Второе условие выбора двигателя заключается в том, что его перегрузочная способность должна быть достаточной для устойчивой работы электропривода в периоды максимальной нагрузки.

2.5. Номинальный режим работы двигателя

Важнейшее ограничение, накладываемое на процессы электромагнитного преобразования энергии, - ограничение по нагреву двигателя. Двигатель, работающий под нагрузкой, потребляет из сети ток, при этом электромагнитный момент двигателя не должен достигать значений, при которых рабочая температура двигателя не может превышать допустимую температуру для данного двигателя. Допустимая по нагреву нагрузка двигателя называется его номинальной нагрузкой и указывается в паспортных данных двигателя.

Номинальный режим работы двигателя – это такой режим, при котором электродвигатель может наиболее эффективно работать на протяжении неограниченного времени без превышения предельно допустимых температур.

К основным номинальным параметрам двигателя относятся:

- номинальная мощность на валу двигателя Р_ном, Вт;

-номинальный ток, потребляемый двигателем из сети I_ном, А;

- номинальное напряжение U_ном, В;

- номинальная частота вращения n_ном, об/мин или ω_ном, рад/сек.

Для двигателей переменного тока в число номинальных данных так же включены коэффициент полезного действия η_ном и коэффициент мощности cosφ_ном.

Номинальный момент двигателя определяют по его номинальной мощности Р_ном и частоте вращения n_ном из паспортных данных двигателя

М_ном = P_ном/ω_ном ,

где P_ном – номинальная мощность двигателя, Вт;

ω_ном = π·n_ном/30 – номинальная частота вращения, рад/сек.