Слайд 1Лекция №25 по дисциплине «Электрический привод»
Тема: «Выбор двигателя для электропривода»
Слайд 2Введение
Наиболее трудоемким и ответственным этапом проектирования электропривода для производственного механизма является
выбор электродвигателя. Задача выбора состоит в поиске такого двигателя, который обеспечит по мощности заданный технологический цикл рабочей машины, будет соответствовать условиям окружающей среды, компоновке с рабочей машиной и при этом иметь нормативный (допустимый) нагрев. В общем случае электропривод дол-жен удовлетворять ряду требований, даже противоречивых (поэтому при выборе электродвигателя в конкретном случае приходится руководствоваться технико-экономическими соображениями).
Слайд 3Критерии выбора:
Для электропривода производственного механизма следует выбирать наиболее простой двигатель по
устройству и управлению, экономичный и надежный в эксплуатации, имеющий наименьший вес, габариты и стоимость. Вместе с тем двигатель должен полностью удовлетворять требованиям технологического процесса и соответствовать условиям окружающей среды, в которой он будет находиться во время эксплуатации.
Для правильного выбора электродвигателя для конкретного производственного механизма следует руководствоваться критериями выбора по следующим показателям: мощности, скорости, напряжению, роду тока, условиям эксплуатации, конструктивному исполнению монтажа.
Слайд 4Выбор по скорости:
Скорость электродвигателя выбирается такой, чтобы обеспечить необходимый технологический процесс
производственного механизма. При заданном передаточном числе редуктора или другой передачи этот вопрос решается однозначно, т.е. по известному передаточному отношению и заданной скорости производственного механизма. Выбор номинальной скорости электродвигателя и передаточного числа редуктора вновь проектируемого электропривода должен производиться путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов, исходя из определенного критерия оптимальности: быстродействия, минимума стоимости редуктора, двигателя и др.
Слайд 5Выбор по мощности:
Мощность двигателя должна соответствовать нагрузке на его валу, так
как недостаточная мощность может привести к нарушению нормальной работы механизма, снижению его производительности, перегреву электродвигателя (из-за возможных перегрузок) и сокращению его срока службы и даже к возникновению аварийной ситуации, а излишняя мощность увеличивает капитальные затраты и эксплутационные расходы вследствие недогрузки электродвигателя и снижения его КПД (у АД коэффициента мощности). Поэтому определение номинальной мощности электродвигателя выполняют в соответствии с нагрузочными диаграммами механизмов и режимами их работы.
Слайд 6Нагрузочная диаграмма ЭП M=f(t):
Для электропривода нагрузочная диаграмма (М = f(t) или
Р = f(t)) более сложна, так как она определяется не только статическими режимами работы, но и переходными процессами электропривода. Переходные процессы в системе электропривода оказывают заметное влияние на момент, развиваемый двигателем, и соответственно на зависимость М(t). К ним прежде всего относятся: включение двигателя в сеть и его отключение, изменение параметров подводимого напряжения, главных цепей и цепей возбуждения и т.п. В таких случаях dω/dt ≠ 0. Поэтому при построении нагрузочной диаграммы электропривода М(t) следует пользоваться уравнением движения.
Слайд 7Нагрузочная диаграмма ЭП:
На основании графиков М(t) и ω(t) можно построить зависимость
Р(t) = М(t)∙ω(t) и далее перейти к выбору электродвигателя по мощности, если по данной методике будут построены нагрузочные графики.
Формулы для расчета мощности и момента производственных механизмов определяются спецификой их работы и относительно просты. Например, мощность насоса зависит от массы перекачиваемой жидкости и скорости ее движения, мощность подъемного механизма определяется весом поднимаемого груза и скоростью подъема и т.д.
Слайд 8Выбор по напряжению:
Выбор электродвигателя по напряжению для механизмов действующего предприятия производится
по напряжениям существую-щих на предприятии сетей переменного и постоянного тока. Выбор напряжения для питания электродвигателей вновь сооружаемого предприятия решается совместно с выбором напряжений для всего предприятия в целом путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов электроснабжения.
АД малой и средней мощности выпускаются с номинальными напряжениями 220/127, 380/220 и 660 В. АД и СД средней и большой мощности выпускаются на напряжения 3, 6 и 10 кВ. Наиболее распространенными номинальными напряжениями двигателей постоянного тока (ДПТ) являются 110, 220 и 440 В. При значительной мощности ДПТ номинальные напряжения лежат в пределах 660…900 В.
Слайд 9Выбор по напряжению:
Выбор электродвигателя по напряжению для механизмов действующего предприятия производится
по напряжениям существующих на предприятии сетей переменного и постоянного тока. Выбор напряжения для питания электродвигателей вновь сооружаемого предприятия решается совместно с выбором напряжений для всего предприятия в целом путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов электроснабжения.
АД малой и средней мощности выпускаются с номинальными напряжениями 220/127, 380/220 и 660 В. АД и СД средней и большой мощности выпускаются на напряжения 3, 6 и 10 кВ. Наиболее распространенными номинальными напряжениями двигателей постоянного тока (ДПТ) являются 110, 220 и 440 В. При значительной мощности ДПТ номинальные напряжения лежат в пределах 660…900 В.
Слайд 10Выбор по роду тока:
По роду тока для производственных механизмов могут применяться
ДПТ с различным возбуждением (параллельного, независимого, последовательного, смешанного) и переменного тока: АД с короткозамкнутым или фазным ротором и СД.
Наиболее простыми по устройству и управлению, надежными и экономичными в эксплуатации, имеющими наименьший вес, габариты и стоимость при определенной мощности, являются АД с короткозамкнутым ротором. Их вес на единицу мощности в 1,5…2,0 раза ниже, чем у ДПТ.
АД по сравнению с ДПТ имеют еще одно преимущество: питание их осуществляется непосредственно от сети трехфазного тока, т.е. для них не требуются сложные и дорогие преобразовательные устройства переменного тока в постоянный.
Слайд 11Выбор АД:
При выборе АД для электропривода всегда следует стремится к выбору
короткозамкнутого двигателя (он проще, дешевле, надежнее). АД с фазным ротором приходится выбирать в следующих случаях:
а)для электроприводов нормальных мостовых кранов, у которых требуется регулирование скорости передвижения моста, тележки или механизма подъема в небольшом диапазоне;
б) для электроприводов с маховиками, где требуется увеличить скольжение для возможности работы маховика (ножницы, прессы, некоторые главные приводы прокатных станов);
в) для механизмов, например, прокатных станов, работающих с большим числом включений в час, когда АД с короткозамкнутым ротором не проходит по нагреву.
Слайд 12Выбор СД и ДПТ:
Для механизмов средней и большой мощности, где не
требуется регулирование скорости, перспективным является использование СД, которым присущи такие положительные качества, как жесткость механической характеристики, высокая перегрузочная способность, меньшая по сравнению с АД зависимость критического момента от напряжения сети, высокие энергетические показатели, возможность компенсации реактивной энергии.
Для механизмов с высокими требованиями в отношении регулирования скорости, качества работы в динамических режимах, с частыми пусками и остановами применяются электродвигатели постоянного тока, при этом в зависимости от характера статического момента на валу и диапазона регулирования используются ДПТ независимого (параллельного), последовательного или смешанного возбуждения. Их использование в этих случаях связано с необходимостью применения преобразователей переменного тока в постоянный.
Слайд 13Выбор по условиям эксплуатации:
При выборе электродвигателя необходимо учитывать условия эксплуатации, под
которыми понимают воздействие климатических факторов и состояние окружающей среды. Электродвигатели изготавливаются для работы в умеренном климате, умеренном и холодном, тропическом, морском. Климатические условия характеризуются максимальной, минимальной и средней температурами. Например, эти температуры составляют + 40, -45 и +10 ºС – для умеренного климата, +45, -10 и +27 ºС – для тропического, +40, -40 и +10 ºС – для морского климата.
Слайд 14Выбор по условиям эксплуатации:
При выборе электродвигателя необходимо учитывать условия эксплуатации, под
которыми понимают воздействие климатических факторов и состояние окружающей среды. Электродвигатели изготавливаются для работы в умеренном климате, умеренном и холодном, тропическом, морском. Климатические условия характеризуются максимальной, минимальной и средней температурами. Например, эти температуры составляют + 40, -45 и +10 ºС – для умеренного климата, +45, -10 и +27 ºС – для тропического, +40, -40 и +10 ºС – для морского климата.