Scelta del motore elettrico
Condizioni per la scelta di un motore elettrico
La scelta di una delle tipologie di motori elettrici a catalogo è considerata corretta se sono soddisfatte le seguenti condizioni:
a) la corrispondenza più completa del motore elettrico con la macchina funzionante (azionamento) in termini di proprietà meccaniche. Ciò significa che il motore elettrico deve avere una caratteristica meccanica tale da poter fornire all'azionamento i necessari valori di velocità e accelerazione sia durante il funzionamento che all'avviamento;
b) massimo sfruttamento della potenza del motore elettrico durante il funzionamento. La temperatura di tutte le parti attive del motore elettrico nelle modalità operative più severe dovrebbe essere il più vicino possibile alla temperatura di riscaldamento determinata dalle norme, ma non superarla;
c) compatibilità del motore elettrico con l'azionamento e le condizioni ambientali in termini di progettazione;
d) conformità del motore elettrico ai parametri della sua rete di alimentazione.
a) il nome e il tipo di meccanismo;
b) la potenza massima dell'albero motore del meccanismo, se la modalità di funzionamento è continua e il carico è costante, e in altri casi - grafici delle variazioni di potenza o momento di resistenza in funzione del tempo;
c) la velocità di rotazione dell'albero motore del meccanismo;
d) il metodo di articolazione del meccanismo con l'albero del motore elettrico (in presenza di ingranaggi sono indicati il tipo di trasmissione ed il rapporto di trasmissione);
e) l'entità della coppia iniziale che deve essere fornita dal motore elettrico sull'albero motore del meccanismo;
(f) i limiti di controllo della velocità del meccanismo di azionamento, indicanti i valori di velocità superiore e inferiore e i corrispondenti valori di potenza e coppia;
g) la natura e la qualità (uniformità, gradazione) del controllo della velocità richiesto;
(h) frequenza di avviamento o innesto della trasmissione entro un'ora; i) caratteristiche ambientali.
La selezione di un motore elettrico basata sulla considerazione di tutte le condizioni viene effettuata in base ai dati del catalogo.
Per i meccanismi diffusi, la selezione di un motore elettrico è notevolmente semplificata grazie ai dati contenuti nelle relative informazioni dei produttori, e si riduce a specificare il tipo di motore elettrico in relazione ai parametri della rete e alla natura dell'ambiente .
Selezione di motori elettrici per potenza
a) secondo la modalità operativa nominale;
b) attraverso cambiamenti nella quantità di energia consumata.
Si distinguono le seguenti modalità operative:
a) lungo (lungo), quando il periodo di lavoro è così lungo che riscaldamento del motore elettrico raggiunge il suo valore stabile (ad esempio per pompe, nastri trasportatori, ventilatori, ecc.);
b) di breve durata, quando la durata del periodo di funzionamento è insufficiente affinché il motore elettrico raggiunga la temperatura di riscaldamento corrispondente al carico dato, e i periodi di arresto, al contrario, sono sufficienti per raffreddare il motore elettrico alla temperatura ambiente . I motori elettrici con un'ampia varietà di meccanismi possono funzionare in questa modalità;
c) con interruzioni - con un ciclo di lavoro relativo del 15, 25, 40 e 60% con una durata di un ciclo non superiore a 10 minuti (ad esempio, per gru, alcune macchine per il taglio dei metalli, motori-generatori di saldatura a stazione singola, eccetera.).
A seconda delle variazioni del valore del consumo energetico, si differenziano i seguenti casi:
a) carico costante quando la quantità di potenza consumata durante il funzionamento è costante o si discosta leggermente dal valore medio, come per pompe centrifughe, ventilatori, compressori a portata d'aria costante, ecc.;
b) carico variabile, quando la quantità di energia consumata cambia periodicamente, come per escavatori, gru, alcune macchine per il taglio dei metalli, ecc.;
c) carico pulsante quando la quantità di energia consumata varia continuamente, come pompe alternative, frantoi a mascelle, vagli, ecc.
La potenza del motore deve soddisfare tre condizioni:
b) sufficiente capacità di sovraccarico;
c) coppia di avviamento sufficiente.
Tutti i motori elettrici sono classificati in due gruppi principali:
a) per lavoro a lungo termine (senza limitazione della durata dell'inserimento);
b) per funzionamento intermittente con tempi di commutazione del 15, 25, 40 e 60%.
Per il primo gruppo, i cataloghi e i passaporti mostrano la potenza continua che il motore elettrico può sviluppare per un tempo indefinito, per il secondo gruppo - la potenza che il motore elettrico può sviluppare, lavorando in modo intermittente per un lungo periodo arbitrario con un certo giro -per-durata.
Correttamente selezionato in tutti i casi è considerato un tale motore elettrico che, lavorando con il carico secondo il programma determinato dalla macchina funzionante, raggiunge il pieno riscaldamento consentito di tutte le sue parti. La scelta dei motori elettrici con il cosiddetto La "riserva di carica", basata sul massimo carico possibile secondo il programma, porta al sottoutilizzo del motore elettrico, e quindi all'aumento dei costi di capitale e dei costi operativi a causa della riduzione dei fattori di potenza e dell'efficienza.
Un aumento eccessivo della potenza del motore può anche portare a scatti durante l'accelerazione.
Se il motore elettrico deve funzionare a lungo con un carico costante o leggermente variabile, determinarne la potenza non è difficile e viene effettuato secondo formule che di solito includono coefficienti empirici.
È molto più difficile scegliere la potenza dei motori elettrici in altre modalità di funzionamento.
Il carico a breve termine è caratterizzato dal fatto che i periodi di inclusione sono brevi e le pause sono sufficienti per il completo raffreddamento del motore elettrico. In questo caso si presume che il carico sul motore elettrico durante i periodi di commutazione rimanga costante o quasi costante.
Affinché il motore elettrico possa essere utilizzato correttamente per il riscaldamento in questa modalità, è necessario sceglierlo in modo che la sua potenza continua (indicata nei cataloghi) sia inferiore alla potenza corrispondente al carico di breve durata, ad es. il motore elettrico ha un sovraccarico termico durante i periodi del suo funzionamento a breve termine.
Se i periodi di funzionamento del motore elettrico sono significativamente inferiori al tempo necessario per il suo completo riscaldamento, ma le pause tra i periodi di accensione sono significativamente più brevi del tempo di completo raffreddamento, si verifica un carico ripetuto a breve termine.
In pratica, dovrebbero essere distinti due tipi di tale lavoro:
a) il carico durante il periodo di funzionamento è costante in grandezza, e quindi il suo grafico è rappresentato da rettangoli alternati a pause;
b) il carico durante il periodo di lavoro varia secondo una legge più o meno complessa.
In entrambi i casi il problema della scelta di un motore elettrico in termini di potenza può essere risolto sia analiticamente che graficamente. Entrambi i metodi sono piuttosto complicati, quindi si consiglia un metodo semplificato di grandezza equivalente, che include tre metodi:
a) corrente efficace;
b) potenza quadratica media;
(c) momento quadratico medio radice.
Controllo della capacità di sovraccarico meccanico del motore elettrico
Dopo aver selezionato la potenza del motore elettrico in base alle condizioni di riscaldamento, è necessario verificare la capacità di sovraccarico meccanico del motore elettrico, ovvero assicurarsi che la coppia di carico massima secondo il programma durante il funzionamento e la coppia di avviamento non superare il valore massimo di momento torcente secondo il catalogo.
Nei motori elettrici asincroni e sincroni, il valore del sovraccarico meccanico ammissibile è determinato dal loro momento elettromagnetico ribaltante, al raggiungimento del quale questi motori elettrici si arrestano.
Il prodotto delle coppie massime rispetto alla potenza nominale dovrebbe essere 1,8 per i motori asincroni trifase con collettori rotanti e almeno 1,65 per gli stessi motori a gabbia di scoiattolo. Anche il multiplo della coppia massima di un motore elettrico sincrono deve essere almeno 1,65 a tensione, frequenza e corrente di eccitazione nominali, con un fattore di potenza di 0,9 (a corrente primaria).
In pratica, i motori elettrici asincroni e sincroni hanno una capacità di sovraccarico meccanico fino a 2-2,5, e in alcuni motori elettrici speciali questo valore aumenta a 3-3,5.
Il sovraccarico consentito dei motori CC è determinato dalle condizioni operative e secondo GOST va da 2 a 4 per coppia, il limite inferiore si applica ai motori elettrici con eccitazione parallela e il limite superiore ai motori elettrici con eccitazione in serie.
Se le reti di alimentazione e distribuzione sono sensibili al carico, è necessario verificare la capacità di sovraccarico meccanico, tenendo conto delle perdite di tensione nelle reti.
Per i motori elettrici asincroni in cortocircuito e sincroni, il multiplo della coppia di avviamento deve essere almeno 0,9 (rispetto al nominale).
Infatti, il moltiplicatore di coppia iniziale nei motori elettrici a doppia cella di scoiattolo ea gola profonda è molto più elevato e raggiunge 2-2,4.
Quando si sceglie la potenza del motore elettrico, è necessario tenere conto del fatto che la frequenza di commutazione influisce sul riscaldamento dei motori elettrici.La frequenza di commutazione consentita dipende dallo scorrimento normale, dalla coppia del volano del rotore e dalla frequenza della corrente di spunto.
I motori elettrici asincroni di tipo normale non consentono un carico da 400 a 1000 e i motori elettrici con scorrimento aumentato - da 1100 a 2700 avviamenti all'ora. Quando si avvia sotto carico, il numero consentito di avviamenti è notevolmente ridotto.
La corrente di avviamento dei motori elettrici con rotore a gabbia di scoiattolo è elevata e questa circostanza in condizioni di avviamenti frequenti e soprattutto con tempi di accelerazione aumentati è importante.
A differenza dei motori elettrici con rotore di fase, in cui parte del calore generato durante l'avviamento viene rilasciato nel reostato, cioè all'esterno della macchina, nei motori a gabbia di scoiattolo, tutto il calore viene rilasciato nella macchina stessa, provocandone l'aumento del riscaldamento. Pertanto, la scelta della potenza di questi motori elettrici deve essere fatta tenendo conto del riscaldamento durante gli avviamenti multipli.