1. Общие сведения

Электроприводом называется электромеханическая система, осуществляющая преобразование электрической энергии в механическую и обеспечивающая электрическое управление механической энергией.

Электрический привод приводит в движение разнообразные машины и механизмы: насосы, вентиляторы, компрессоры, воздуходувные установки, станки, подъемные краны, дробилки, задвижки, лебедки и т.д. и управляет этим движением.

Правильный выбор типа электродвигателя и особенно его номинальной мощности имеет большое экономическое значение, т.к. определяет первоначальные затраты (капитальные вложения) и стоимость эксплуатационных расходов электропривода, включающих плату за электроэнергию.

Электротехническая промышленность выпускает широкую номенклатуру типов электродвигателей различных диапазонов мощностей, частот вращения, конструктивного исполнения. Сведения о них имеются в специальных каталогах электродвигателей [7, 8, 12]. В каталогах приводятся номинальные данные о механической мощности двигателя, частоте вращения, напряжении, токе, КПД, а также о кратности пускового тока, пускового и максимального моментов асинхронных двигателей. Кроме того, приводятся сведения о массо-габаритных и установочных размерах электродвигателя, его конструктивном исполнении.

Выбор конструктивного исполнения двигателя имеет большое практическое значение. Конструктивное исполнение современных серий электродвигателей учитывает три фактора: защиту от воздействия окружающей среды, обеспечение охлаждения и способ монтажа.

По способу защиты от воздействия окружающей среды электродвигатели изготовляют в защищенном, закрытом и взрывозащищенном исполнениях.

Двигатели защищенного исполнения IP23 имеют приспособления, предохраняющие от случайного прикосновения к вращающимся и токоведущим частям, а также от попадания внутрь посторонних мелких предметов и капель. Они предназначены для работы в сухих непыльных помещениях.

Двигатели закрытого обдуваемого исполнения IР44 снабжены боковыми крышками, предохраняющими от проникновения пыли извне. Их устанавливают в помещениях с повышенной влажностью, атмосферой, загрязненной пылью с металлическими включениями, парами масла или керосина. Чтобы усилить теплоотдачу этих двигателей их снабжают вентилятором, насаженным на вал двигателя под закрытым кожухом.

Взрывозащищенные двигатели имеют корпус, способный выдержать взрыв газа внутри машины и исключающий при этом выброс пламени в окружающую среду. Они предназначены для работы во взрывоопасных помещениях (шахтах). На крышке коробки выводов этих двигателей отлит рельефный знак РВ-рудничный взрывобезопасный или ВЗГ-взрывоопасный в газовой среде. Без этих знаков применение двигателей во взрывоопасных условиях запрещено. Нельзя также взамен закрытого двигателя устанавливать защищенный.

По способу монтажа различают двигатели с горизонтальным расположением вала и станиной на лапах, с вертикальным расположением вала и фланцем на нижнем щите и т. д.

2. Основные положения о выборе электродвигателя

С точки зрения надежности и экономичности целесообразно в первую очередь рассмотреть возможности применения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Это наиболее простой в эксплуатации, надежный двигатель, имеющий наименьшие массу, габариты и стоимость, а также высокие энергетические показатели по сравнению с другими электродвигателями.

В задачу выбора электродвигателя входят:

• выбор рода тока и номинального напряжения;

• выбор номинальной частоты вращения;

• выбор конструктивного исполнения;

• определение номинальной мощности и выбор соответствующего ей

двигателя по каталогу.

В производственных условиях не всегда требуется решать весь комплекс этих вопросов. Часть их бывает задана: род тока, напряжение, частота вращения. Основное значение при выборе двигателя имеет правильное определение мощности и конструктивного типа двигателя. Применение электродвигателя недостаточной мощности снижает производительность рабочей машины и нарушает нормальную ее работу, приводит к авариям и выходу двигателя из строя из-за перегрева его при перегрузке. Применение двигателя завышенной мощности приводит к недоиспользованию возможностей двигателя: повышению потерь электроэнергии, снижению КПД и коэффициента мощности , удорожанию установленного оборудования, увеличению габаритов установки.

Правильно выбранный двигатель должен быть, загружен полностью и работать не перегреваясь, обладать максимальным моментом, достаточным для преодоления возможных кратковременных перегрузок и иметь избыточный пусковой момент для обеспечения разгона привода. Кроме того, следует учитывать, что при заданной мощности двигателя его размеры (диаметр и осевая длина), а следовательно, его масса и стоимость снижаются при повышении номинальной скорости. Одновременно повышается коэффициент полезного действия двигателя. Поэтому в процессе проектирования электропривода следует отдавать предпочтение высокоскоростным электродвигателям, у которых частота вращения больше 1000 об/мин. Если рабочие механизмы (РМ) требуют пониженных скоростей, то между электродвигателем и РМ ставят передаточное устройство (ПУ). Наличие ПУ может привести к снижению КПД и повышению стоимости привода в целом, что должно учитываться при выборе оптимального варианта электропривода.

Во время работы в двигателе возникают потери энергии, которые превращаются в теплоту и нагревают обмотки и другие части электродвигателя. Наиболее чувствительной с точки зрения нагрева является изоляция обмоток. Срок ее службы практически определяет срок службы электродвигателя. С ростом нагрузки температура двигателя (его изоляции) будет возрастать и может достигнуть опасных значений. Следовательно, мощность выбранного электродвигателя должна иметь такое значение, чтобы его изоляция не перегревалась при наиболее тяжелых условиях работы привода.

По нагревостойкости изоляционные материалы подразделяют на несколько классов, ГОСТ-8865-93 [4] устанавливает максимальные допустимые температуры нагрева для каждого класса изоляции. Класс нагревостойкости электротехнического изделия отражает максимальную рабочую температуру, свойственную данному изделию при номинальной нагрузке и других условиях.

Основная классификация видов изоляции по нагреву приведена в табл. 1.

Таблица 1