2. Нагрівання і охолодження електродвигунів
Енергія, що втрачається в електродвигуні, йде на нагрів його частин. З моменту пуску електродвигуна температура нагріву його поступово підвищується і досягає сталого стану, коли кількість тепла, що виділяється електродвигуном в одиницю часу, в той же проміжок часу віддається в навколишнє середовище. Допустиме навантаження електродвигунів визначається нагрівом його обмоток, норми нагріву які залежать від роду ізоляції. Ізоляційні матеріали, вживані в електромашинобудуванні, розділяються по теплостійкості на наступні класи ізоляції:
Клас 0 — непросочені волокнисті матеріали з целюлози і шовку.
Клас А — просочені волокнисті матеріали з целюлози і шовку.
Клас В — матеріали на основі слюди, азбесту і скловолокно, вживане з органічними складами, що пов'язують і просочуючими.
Клас Е — синтетичні органічні плівки.
Клас F — матеріали на основі слюди, азбесту і скловолокно, вживане у поєднанні з синтетичними складами, що пов'язують і просочуючими.
Клас Н — матеріали на основі слюди, азбесту і скловолокно, вживане у поєднанні з кремнійорганічними складами, що пов'язують і просочуючими.
Клас З — слюда, керамічні матеріали, стекло, кварц, вживані без складів, що пов'язують.
Найбільша допустима температура нагріву (°С) для ізоляції класу А — 105; класу В — 130; класу F — 155; класу Н — 180; класу З — більше 180.
Пониження температури у електродвигунів з вентиляцією при ненавантаженій роботі відбувається інтенсивніше, ніж при повній зупинці, оскільки для охолоджування внутрішніх частин при їх обертанні створюються сприятливіші умови.
3. Вибір типу і потужності електродвигуна для різних умов роботи
Електродвигун повинен задовольняти вимогам, що пред'являються до нього з боку виробничого механізму, відповідати умовам середовища, в якому він знаходитиметься під час роботи, володіти достатньою надійністю і економічністю, простій по пристрою і управлінню конструкцією і мати найменшу масу і габарити. Вибір електродвигуна проводять по роду сили струму і номінальній напрузі; по номінальній потужності і швидкості; по природній механічній характеристиці; пусковим і гальмівним властивостям; регулюванню швидкості і конструктивного виконання.
Правильний вибір електродвигуна має велике значення. При недостатній потужності неможливо забезпечити проведення наміченого технологічного процесу і, крім того, двигун може швидко вийти з ладу. Зайва потужність двигуна спричиняє за собою додаткові капітальні витрати і збільшує експлуатаційні витрати унаслідок зниження ККД і коефіцієнта потужності із-за його недовантаження. Кожен електродвигун при пуску, зупинці і гальмуванні працює в перехідних режимах, при яких змінюється швидкість, що обертає момент і величина сили струму.
Залежність швидкості обертання від моменту, що обертає, називається механічною характеристикою електродвигуна, якою оцінюють електромеханічні властивості двигунів і виявляють придатність його для виконавчого механізму.
Механічні характеристики підрозділяються на природні і штучні.
Природна механічна характеристика дає залежність швидкості від моменту, що обертає, для нормальних умов роботи електродвигуна — при номінальній напрузі, без реостата і т.п.
Штучна механічна характеристика відповідає умовам роботи електродвигуна, що відрізняються від номінального режиму, тобто при зниженій напрузі, при включеному реостаті в коло ротора асинхронного двигуна і т.п.
Механічні характеристики підрозділяються на наступні види:
Абсолютно жорстка характеристика електродвигуна визначається строго постійною швидкістю обертання при різних навантаженнях двигунів. Такою характеристикою володіють синхронні двигуни.
Жорстка характеристика визначається порівняно невеликим зниженням швидкості (не більше 5... 10%) при зростанні навантаження. Таку характеристику мають асинхронні електродвигуни з короткозамкнутим ротором і електродвигуни постійного струму з паралельним збудженням.
М'яка характеристика електродвигуна визначається відносно великою зміною швидкості обертання при зростанні навантаження. Таку характеристику мають двигуни постійного струму з послідовним збудженням і асинхронні двигуни з опором в колі ротора.
Різні механізми вимагають установки двигунів з різним ступенем жорсткості. Так, наприклад, насоси, компресори, транспортери вимагають застосування двигунів з жорсткою або абсолютно жорсткою характеристикою.
З існуючих двигунів найбільш простими, надійними в роботі, легкими і дешевими є асинхронні двигуни з короткозамкнутим ротором, що приєднуються безпосередньо до мережі. Цей тип двигунів знайшов переважне застосування у всіх галузях промисловості, в тих випадках, коли не вимагається плавного регулювання швидкості. При ступінчастому регулюванні можуть застосовуватися багатошвидкісні асинхронні двигуни.
Асинхронні двигуни з фазним ротором дещо складніші за двигуни з короткозамкнутим ротором, важче і дорожче за них. Але двигуни цього типу дозволяють регулювати швидкість, а також момент, що обертає, при пуску і гальмуванні, що дає можливість отримувати необхідну плавність ходу. При перехідних процесах двигуни з фазним ротором мають менші втрати енергії в обмотках, що робить їх незамінними для роботи з частими пусками і зупинками. Слід зазначити, що двигуни з фазним ротором не дають можливості отримати жорсткі штучні механічні характеристики при малих швидкостях.
При необхідності поліпшити регулювання і при великій частоті включень застосовуються двигуни постійного струму, складніші по влаштуванню і в експлуатації, а також дорожчі в порівнянні з асинхронними двигунами.
По роду захисту випускають електродвигуни наступних типів:
відкриті, у яких що все обертаються і струмоведучі частини не мають спеціальних захисних пристосувань; для загального застосування відкриті електродвигуни не виготовляються;
захищені електродвигуни, у яких що все обертаються і струмоведучі частини закриті від випадкових дотиків, від попадання всередину сторонніх предметів, крапель води, падаючих прямовисно, або бризок. Цей вид машин не захищений від пилу і шкідливих газів. Електродвигуни, що мають захист від крапель, називаються краплезахищеними, а від бризок — бризкоозахищеними. Захищені електродвигуни не можна встановлювати в пожежонебезпечних, вибухонебезпечних приміщеннях і в приміщеннях з їдкими парами і газами;
закриті електродвигуни, у яких є отвори лише для введення проводів і для болтів, що скріпляють деталі машини. Закриті машини підрозділяються на звичайні, такі, що обдуваються, продуваються (із закритою вентиляцією) і герметичні. У електродвигунах, що обдуваються, повітря, що охолоджує, засмоктується вентилятором і проганяється через корпус машини. У машин із закритою вентиляцією повітря, що охолоджує, підводиться через труби. Закриті електродвигуни можуть бути встановлені на відкритому повітрі поза будівлями, в запорошених і пожежонебезпечних приміщеннях;
електродвигуни вибухозахищені, випускаються в декількох видах: вибухонепроникні В1А, В2Б, ВЗГ і підвищеній надійності HIА, призначені для роботи у вибухонебезпечних приміщеннях відповідних класів.
Електродвигуни різної конструкції виконують переважно з горизонтальним валом. Для зменшення габаритів виробничих машин зручно застосовувати електродвигуни з вертикальним валом. Особливо зручно для індивідуального приводу машин застосовувати фланцеві електродвигуни, що мають замість лап фланці для кріплення до машини.
В
теперішній час використовується
асинхронні двигуни серії 4А потужністю
від 0,06 до 400кВт. Позначення типу
електродвигуна розшифровується так 4-
номер серії А- асинхронний, X-
алюмінієвий корпус і чавунні кришки
(відсутність букви X-
корпус повністю чавунний) В- двигун
вбудований, Н- виконання захищене 1Р23,
для закритих двигунів виконання 1Р44
позначення захисту не використовується,
Р- двигун з підвищеним пусковим моментом,
С-сільськогосподарський; цифри після
букв висота осі обертання в мм; букви
S,
М, L
після цифр встановлювальні розміри (
S-
найкоротша, М- проміжна, L-
довга); слідуючи цифра - число полюсів,
буква;У-кліматичне виконання - помірний
клімат, С- північний; 1 - для роботи на
відкритому повітрі;3 - для закритих
неопалювальних приміщень. Для позначення
двошвидкісних двигунів числа полюсів
позначають через дріб 4/2; 8/4.
При виборі потужності електродвигуна основними вихідними величинами є навантажувальні моменти, які мають бути прикладені до вала електродвигуна. Тому необхідно мати навантажувальні діаграми Р=f(t) чи М=f(t) які задаються у вигляді графіка чи таблиці. При виборі двигуна враховують швидкість обертання, технологічні умови, приміщення де буде встановлено двигун. Потужність підбирають за еквівалентною потужністю.
Потім за каталогом вибирають двигун близький за потужністю і кількістю обертів і перевіряють його на перенавантажувальну здатність за умовою.
Мmах.стат ≤ Мmах.доп • Мmах. де
Мmах= λ Мном - максимальний момент на валу двигуна.
Мном = 9550•Рном/nном- номінальний момент на валу,
Рном (кВт)-номінальна потужність (паспорт)
nном (об/хв)- номінальна швидкість обертання (паспорт)
λ= Мmах/Мном -допустима перенавантажувальна здатність двигуна
(паспорт)
Мmах доп= 0,9 - постійна для асинхронного двигуна
Мmах стат = 9550 Р1/n — максимальний статичний момент
n - задана частота обертів (об/хв.)
Р1(кВт)- початкова потужність на валу.
Якщо, умова виконується, то двигун підходить, інакше обирають
більшу потужність і повторюють перевірку.