9.10. Выбор типа электродвигателя

Из многочисленных типов двигателей переменного и постоянного тока для привода той или иной производственной машины должен быть выбран такой двигатель, который наиболее полно удовлетворял бы технико-экономическим требованиям. Это значит, что необходимо выбрать двигатель, наиболее простой по управлению, надежный в эксплуатации, имеющий наименьшую стоимость, вес и габариты, а также высокие энергетические показатели.

В сравнении со всеми существующими типами двигателей этим требованиям в наибольшей мере отвечают асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Поэтому асинхронные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях народного хозяйства для привода различного рода механизмов и машин, не требующих регулирования скорости в процессе работы.

Таким образом, выбирая тип двигателя для регулируемого электропривода малой или средней мощности, необходимо прежде всего рассмотреть возможность применения короткозамкнутого асинхронного двигателя с одной «беличьей клеткой», расположенной в круглых или овальных пазах ротора. При этом следует выяснить, насколько полно будут удовлетворены технические требования: до­пустимое уменьшение скорости при увеличении момента нагрузки, допустимая частота повторных включений, возможность быстрого и надежного пуска и т. д. Если, например, пусковой момент коротко-замкнутого асинхронного двигателя с одной «беличьей клеткой» окажется недостаточным для обеспечения требуемого режима пуска, то выбирают двигатель с двойной «беличьей клеткой» или с глубокими пазами на роторе, т. е. двигатель с повышенным пусковым моментом.

В тех случаях, когда короткозамкнутый асинхронный двигатель с «беличьей клеткой», имеющей малое активное сопротивление стержней, не обеспечивает требуемой частоты включений, рекомендуется использовать двигатель с «беличьей клеткой» повышенного сопротивления. Это позволяет уменьшить потери энергии при пуске. В отдельных случаях приходится применять асинхронные двигатели с контактными кольцами. Они сложнее по устройству, имеют большой вес, габариты и стоимость, менее надежны в работе. Поэтому применение асинхронных двигателей с контактными кольцами ограничено в основном теми электроприводами, где по условиям пуска требуется иногда повышенный или, наоборот, ограниченный пусковой момент. Это характерно для подъемно-транспортных механизмов, где по ряду причин требуется ограничение ускорений (пассажирские подъемники, шахтные подъемные установки и др.). Асинхронные двигатели с контактными кольцами, имеющие меньшие потери энергии в обмотках при пуске и торможении, позволяют использовать их в весьма напряженных режимах работы с большой частотой включений. Они могут применяться также в тех установках, где требуется регулирование скорости в узких пределах. Однако следует иметь в виду, что при этом уменьшается жесткость механических характеристик и снижается к. п. д. привода.

Для нерегулируемых электроприводов средней и большой мощности, работающих в продолжительном режиме с редкими пусками (преобразовательные установки, компрессоры, мощные насосы, воздуходувки и т. д.), следует использовать синхронные двигатели. Они отличаются более высоким к. п. д., допускают регулирование коэффициента мощности, что имеет большое практическое значение там, где необходимо компенсировать реактивную мощность. Применение синхронных двигателей малой мощности экономически менее целесообразно, так как капитальные затраты не окупаются эксплуатационными преимуществами.

Двигатели постоянного тока независимого возбуждения применяются, главным образом там, где по условиям работы требуется глубокое и плавное регулирование скорости, а также в тех случаях, когда необходима работа привода с низкой скоростью. Жесткая механическая характеристика, возможность плавного и глубокого регулирования скорости, а также большая допустимая частота включений позволяют применять двигатели постоянного тока независимого возбуждения (система Г—Д) в таких ответственных электроприводах, как реверсивные прокатные станы, доменные подъемники, лифты высотных зданий, бумагоделательные машины, сложные металлообрабатывающие станки и др.

Двигатели постоянного тока последовательного возбуждения широко используются на электрическом транспорте и в подъемно-транспортных механизмах, так как в отличие от других двигателей они обладают механическими характеристиками переменной жесткости: при больших значениях момента они более жесткие, при малых моментах — мягкие.

Большое практическое значение имеет правильный выбор конструктивного исполнения двигателя с учетом условий окружающей среды. Так, например, химостойкие двигатели предназначены для работы в условиях химически активной среды, влагостойкие — для работы в сырых и особо сырых помещениях и т. д. Многие двигатели выпускаются в закрытом обдуваемом исполнении, т. е. снабжены боковыми крышками от проникновения пыли извне. Двигатели защищенного исполнения имеют приспособления, предохраняющие от случайного прикосновения к вращающимся и токоведущим частям, а также от попадания внутрь посторонних предметов.

Для защиты окружающей среды от возможного взрыва при новообразованиях внутри двигателя выпускаются взрывозащищенные двигатели, снабженные специальными кожухами, которые выдержи­вают давление при взрыве газов или паров в корпусе двигателя и не пропускают пламя наружу во взрывоопасную среду.

Естественно, что чем больше степень закрытия двигателя, тем хуже условия охлаждения его обмоток. Чтобы при тех же габаритах двигателя сохранить его номинальную мощность, необходимо искусственно усилить теплоотдачу двигателя. С этой целью закрытые обдуваемые двигатели снабжают вентилятором, насаженным на вал двигателя под защитным кожухом.

Продуваемые двигатели, т. е. двигатели с независимой вентиляцией, охлаждаются при помощи постороннего вентилятора. Они снабжены специальными патрубками, к которым крепится трубопровод.

Следует иметь в виду, что необоснованное использование двигателя специального исполнения удорожает установку. Поэтому во всех сухих непыльных помещениях с нормальной средой следует устанавливать открытые двигатели, а в производственных помещениях — защищенные двигатели. Двигатели переменного и постоянного тока выпускаются в различных модификациях также по способу монтажа: двигатели с горизонтальным расположением вала, имеющие для крепления лапы; фланцевые двигатели с левым или правым расположением вводного устройства (клеммная панель) и т. д. Эти данные приводятся в каталогах и позволяют выбрать двигатель по способу монтажа с таким расчетом, чтобы исключить применение специальных устройств.

Выбор двигателя по номинальному напряжению в каждом конкретном случае обусловлен тем или иным напряжением сети. Номинальные напряжения двигателей, как правило, совпадают со стандартным напряжением сети.

Для проектируемых предприятий этот вопрос решается сравнением вариантов технико-экономических расчетов.

При выборе двигателя по номинальной скорости следует исходить из того, что применение передаточных устройств снижает к. п. д. и удорожает установку. При этом необходимо иметь в виду, что чем ниже скорость двигателя, тем больше его габариты, вес и стоимость при одной и той же мощности. Таким образом, приемлемое решение в этом случае может быть принято также на основе сравнения вари­антов технико-экономических расчетов.