3.1. Выбор электродвигателей по роду тока, принципу действия и напряжению

Проектирование электропривода начинается с обоснования требований к нему и выбора в соответствии с требованиями электропривода по роду тока и принципу его действия. На рис. 2.5 были показаны основные варианты электроприводов, поучающих питание от источника переменного или постоянного тока. В качестве источника переменного тока, как правило, используются промышленные электрические сети, работающие с частотой 50 Гц при стандартных напряжениях. В отдельных случаях используются автономные источники переменного тока. Источниками постоянного тока являются локальные сети или автономные источники.

Выбор типа двигателя по роду тока и принципу действия для регулируемых электроприводов определяется диапазоном регулирования скорости, быстродействием, статической и динамической погрешностью регулирования и т.д. Предпочтение отдается той системе электропривода, которая при максимальном соответствии техническим требованиям обеспечивает максимальный экономический эффект. В проектах нового технологического оборудования и при модернизации действующего следует использовать системы электроприводов переменного тока. Двигатели постоянного тока допускается применять только в тех случаях, когда двигатели переменного тока не обеспечивают требуемых характеристик механизма. Массовым регулируемым электроприводом общепромышленного назначения в настоящее время является асинхронный электропривод с короткозамкнутым двигателем и частотным управлением.

3.2. Выбор электродвигателей по мощности

От правильного выбора двигателя по мощности зависит надежность работы электропривода и его энергетические показатели в процессе эксплуатации. Если нагрузка двигателя существенно меньше номинальной, его КПД и коэффициент мощности заметно снижаются. Если нагрузка на валу двигателя превышает номинальную, то это приводит к росту токов и, следовательно, потерь в его обмотках и их перегреву, что повышает вероятность пробоя изоляции обмоток и выхода двигателя из строя.

Таким образом, основная задача выбора двигателя по мощности состоит в том, чтобы при заданном графике нагрузки механизма максимальная температура изоляции его обмоток не превышала допустимого значения. Дополнительным условием выбора двигателя является требование обеспечить достаточную перегрузочную способность двигателя, а для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором еще и достаточный пусковой момент в системах электропривода с прямым пуском.

3.2.1. Нагрев и охлаждение двигателя

Потери энергии в двигателе вызывают нагрев его частей. Потери в двигателе разделяются на переменные , зависящие от нагрузки, и постоянные, не зависящие от нагрузки,

, Вт. (3.1)

Постоянные потери это потери на возбуждение, потери в стали и механические. Переменные потери это потери в силовой цепи:

– для двигателя постоянного тока

;

– для асинхронного двигателя

.

При постоянной продолжительной нагрузке установившееся превышение температуры двигателя

, ,

над температурой окружающей среды не должно превышать допустимого превышения для класса изоляции двигателя

. (3.2)

При переменной нагрузке наибольшее превышение температуры двигателя за цикл не должно превышать допустимого превышения

. (3.3)

При общепринятых допущениях [1, 2, 3] процессы нагрева и охлаждения двигателя описываются уравнением

,

где и– соответственно начальное и установившееся значение превышения температуры двигателя;

А – теплоотдача двигателя, ;

–постоянная времени нагрева двигателя, с;

–теплоёмкость двигателя, .

Основанием для предварительного выбора двигателя и последующей проверки его по нагреву, перегрузочной способности и пусковому моменту являются нагрузочные диаграммы и тахограммы производственного механизма.