Выбор типа и мощности электродвигателя для различных условий работы

Электродвигатель должен удовлетворять требованиям, предъяв­ляемым к нему со стороны производственного механизма, соот­ветствовать условиям среды, в которой он будет находиться во время работы, обладать достаточной надежностью и экономично­стью, простой по устройству и управлению конструкцией и иметь наименьшую массу и габариты. Выбор электродвигателя произво­дят по роду силы тока и номинальному напряжению; по номи­нальной мощности и скорости; по естественной механической ха­рактеристике; пусковым и тормозным свойствам; регулированию скорости и конструктивному исполнению.

Правильный выбор электродвигателя имеет большое значение. При недостаточной мощности невозможно обеспечить проведе­ние намеченного технологического процесса и, кроме того, дви­гатель может быстро выйти из строя. Излишняя мощность двигате­ля влечет за собой дополнительные капитальные затраты и увели­чивает эксплуатационные расходы вследствие снижения КПД и коэффициента мощности из-за его недогрузки. Каждый электро­двигатель при пуске, остановке и торможении работает в переход­ных режимах, при которых изменяется скорость, вращающий мо­мент и величина силы тока.

Зависимость скорости вращения от вращающего момента назы­вается механической характеристикой электродвигателя, которой оценивают электромеханические свойства двигателей и выявляют пригодность его для исполнительного механизма.

Механические характеристики подразделяются на естественные и искусственные.

Естественная механическая характеристика дает зависимость скорости от вращающего момента для нормальных условий рабо­ты электродвигателя — при номинальном напряжении, без реос­тата и т. п.

Искусственная механическая характеристика соответствует ус­ловиям работы электродвигателя, отличающимся от номинально­го режима, т.е. при пониженном напряжении, при включенном реостате в цепь ротора асинхронного двигателя и т. п.

Механические характеристики подразделяются на следующие виды:

Абсолютно жесткая характеристика электродвигателя оп­ределяется строго постоянной скоростью вращения при различ­ных нагрузках двигателей. Такой характеристикой обладают синх­ронные двигатели.

Жесткая характеристика определяется сравнительно небольшим снижением скорости (не более 5... 10%) при возраста­нии нагрузки. Такую характеристику имеют асинхронные электро­двигатели с короткозамкнутым ротором и электродвигатели по­стоянного тока с параллельным возбуждением.

Мягкая характеристика электродвигателя определяет­ся относительно большим изменением скорости вращения при воз­растании нагрузки. Такую характеристику имеют двигатели посто­янного тока с последовательным возбуждением и асинхронные дви­гатели с сопротивлением в цепи ротора.

Различные механизмы требуют установки двигателей с различ­ной степенью жесткости. Так, например, насосы, компрессоры, транспортеры требуют применения двигателей с жесткой или аб­солютно жесткой характеристикой.

Из существующих двигателей наиболее простыми, надежными в работе, легкими и дешевыми являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, присоединяемые непосредственно к сети. Этот тип двигателей нашел преимущественное применение во всех отраслях промышленности, в тех случаях, когда не требуется плавного регулирования скорости. При ступенчатом регулировании могут применяться многоскоростные асинхронные двигатели.

Асинхронные двигатели с фазным ротором несколько сложнее двигателей с короткозамкнутым ротором, тяжелее и дороже их. Но двигатели этого типа позволяют регулировать скорость, а также вращающий момент при пуске и торможении, что дает возмож­ность получать необходимую плавность хода. При переходных про­цессах двигатели с фазным ротором имеют меньшие потери энер­гии в обмотках, что делает их незаменимыми для работы с часты­ми пусками и остановками. Следует отметить, что двигатели с фаз­ным ротором не дают возможности получить жесткие искусствен­ные механические характеристики при малых скоростях.

При необходимости улучшить регулирование и при большой частоте включений применяются двигатели постоянного тока, бо­лее сложные по устройству и в эксплуатации, а также более доро­гие по сравнению с асинхронными двигателями.

По роду защиты выпускают электродвигатели следующих типов: открытые, у которых все вращающиеся и токоведущие части не имеют специальных защитных приспособлений; для общего применения открытые электродвигатели не изготовляются;

защищенные электродвигатели, у которых все вращающиеся и токоведущие части предохранены от случайных прикосновений, от попадания внутрь посторонних предметов, капель воды, пада­ющих отвесно, или брызг. Этот вид машин не защищен от пыли и вредных газов. Электродвигатели, имеющие защиту от капель, на­зываются каплезащищенными, а от брызг — брызгозащищенными. Защищенные электродвигатели нельзя устанавливать в пожа­роопасных, взрывоопасных помещениях и в помещениях с едки­ми парами и газами;

закрытые электродвигатели, у которых имеются отверстия лишь для ввода проводов и для болтов, скрепляющих детали машины. Закрытые машины подразделяются на обычные, обдуваемые, про­дуваемые (с закрытой вентиляцией) и герметические. В обдувае­мых электродвигателях охлаждающий воздух засасывается венти­лятором и прогоняется через корпус машины. У машин с закры­той вентиляцией охлаждающий воздух подводится через трубы. Закрытые электродвигатели могут быть установлены на открытом воздухе вне зданий, в пыльных и пожароопасных помещениях;

электродвигатели взрывозащищенные. Выпускаются в нескольких исполнениях: взрывонепроницаемые и повышен­ной надежности, предназначенные для работы во взрывоо­пасных помещениях соответствующих классов.

Электродвигатели различной конструкции выполняют преимущественно с горизонтальным валом. Для уменьшения габаритов производственных машин удобно применять электродвигатели с вертикальным валом, имеющим упорные подшипники. Особенно удобно для индивидуального привода машин применять фланце­вые электродвигатели, имеющие вместо лап фланцы для крепле­ния к машине.

Основным показателем, определяющим допустимую нагрузку двигателя или его мощность, является температура нагрева обмо­ток, которая зависит от режима его работы. При длительной неиз­менной или мало изменяющейся нагрузке мощность двигателя определяется по формулам, выведенным аналитическим или опыт­ным путем.