Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет мощности и выбор электродвигателей для ЭП

Расчет мощности и выбор электродвигателей для ЭП

Выбор электродвигателя предполагает:

а) выбор рода тока и номинального напряжения, исходя из экономических соображений, с учетом того, что самыми простыми, дешевыми и надежными являются асинхронные дви­гатели, а самыми дорогими и сложными — двигатели посто­янного тока.

б) выбор номинальной частоты вращения,

в) выбор конструктивного исполнения двигателя, учиты­вая три фактора: защиту его от воздействия окружающей среды, способ и обеспечение охлаждения и способ монтажа.

Расчет мощности двигателей для длительного режима работы

При постоянной нагрузке (рис. 17.3, а) определяется мощ­ность Рс или момент Mс механизма, приведенные к валу дви­гателя, и по каталогу выбирается двигатель, имеющий бли­жайшую не меньшую номинальную мощность

Для тяжелых условий пуска осуществляется проверка ве­личины пускового момента двигателя так, чтобы он превышал момент сопротивления механизма. Пусковой момент, Н*м,

где λ — кратность пускового момента двигателя, выбираемого по каталогу.

При длительной переменной нагрузке (рис. 17.3, б) определение номинальной мощности двигателя производят по

методу средних потерь, либо методу эквивалентных ве­личин (мощности, момента или тока).

Расчет мощности двигателя по методу средних потерь

Метод основан на предположении, что при равенстве но­минальных потерь двигателя ΔРН и средних потерь ΔРср, опреде­ляемых по диаграмме нагрузки, температура двигателя не будет превышать допустимую, °С:

1. Определяется средняя мощность нагрузки, кВт,

2. Предварительно подбирается двигатель с номинальной мощностью Рн. При этом

3. Определяются номинальные потери подобранного дви­гателя, кВт,

4. Определяются по диаграмме потери ΔP1, ΔР2,. ΔРп, кВт,

где ηп — КПД, соответствующий мощности Рп и зависящий

от загрузки двигателя. При

5. Определяются по диаграмме средние потери, кВт,

где а — отношение постоянных потерь в двигателе, указанных в каталоге, к номинальным

6. Проверяется условие равенства средних и номинальных потерь. При их расхождении более чем на 10% подбирают другой двигатель и повторяют расчет.

Расчет мощности двигателя по методу эквивалентных величин

Метод основан на понятии среднеквадратичного или экви­валентного тока (мощности, момента). Переменные потери в двигателе пропорциональны квадрату тока нагрузки. Эквива­лентным, неизменным по величине током называют ток, создающий в двигателе такие же потери, как и изме­няющийся во времени фактический ток нагрузки.

1. Определяют величину эквивалентного тока, А,

2. По каталогу выбирают двигатель, номинальный ток ко­торого равен или несколько больше 1$.

3. Двигатель проверяют по перегрузочной способности: отношение наибольшего момента сопротивления к номиналь­ному не должно превышать допустимого значения, приводи­мого в каталогах (см. также, например, гл. 6 и 7).

или эквивалентного момента, Н*м:

Если мощность и вращающий момент двигателя пропорцио­нальны величине тока, то для расчета можно воспользоваться выражениями для эквивалентной мощности, кВт:

Расчет мощности двигателей

для повторно-кратковременного

и кратковременного режимов работы

Повторнократковременный режим работы (рис. 17.3, б).

По нагрузочной диаграмме определяют среднюю мощ­ность Рср.

Выбирают двигатель, номинальная мощность которого не меньше средней мощности.

Определяют эквивалентную мощность Р$ ( или Мэ).

Эквивалентную мощность (момент, ток) пересчитывают для ближайшего стандартного значения ПВНМ:

По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью Рн при ПВНМ так, чтобы Рн Р.

Выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способ­ности.

Кратковременный режим работы (рис. 17.3, а).

Стандартные продолжительности рабочего периода для этого режима составляют 15, 30, 60 и 90 мин. Мощность двигателя определяется по методу эквивалентных величин.

В этом режиме могут использоваться и двигатели» рассчитанные на длительный режим работы. Двигатель вы­бирают заниженной мощности. Следовательно, ток двигателя в период работы в этом режиме может существенно превышать номинальный, однако превышение температуры при этом не должно быть больше допустимого, X:

Ток двигателя в кратковременном режиме работы, допус­тимый в течение времени tP, A:

— постоянная времени нагрева двигателя, с.

Коэффициент тепловой перегрузки двигателя

Если постоянные потери К неизвестны, то для номинального режима их ориентировочно принимают равными переменным

потерям в двигателе, Вт:

Если известны потери ΔРкр и ΔРн, то постоянная времени, с, определяется из соотношения

После несложной процедуры регистрации Вы сможете пользоваться всеми сервисами и создать свой веб-сайт.

Что можно узнать о электродвигателе, зная его каталожные данные

Каталоги асинхронных двигателей содержат все необходимые данные для выбора двигателей.

В каталогах указываются: типоразмер двигателя, номинальная мощность для режима S1 (длительный режим), частота вращения при номинальной мощности, ток статора при номинальной мощности, коэффициент полезного действия при номинальной мощности, коэффициент мощности при номинальной мощности, кратность начального пускового тока, т. е. отношение начального пускового тока к номинальному, или кратность пусковой мощности, т. е. отношение полной мощности при пуске к номинальной мощности, кратность начального пускового момента, кратности минимального момента, динамический момент инерции ротора.

Кроме этих данных, относящихся к номинальному или пусковому режимам, в каталогах сообщаются более подробные данные об изменении КПД и коэффициента мощности при изменении нагрузки на валу электродвигателя. Эти данные приводятся в табличной или графической форме. Пользуясь этими данными, можно рассчитать также ток статора и скольжение при различных значениях нагрузки на валу.

В каталогах указываются также размеры, необходимые для установки двигателя на объекте и присоединения его к питающей сети.

На различных этапах создания, распределения, установки, эксплуатации и ремонта двигателей требуется различная детальность описания. Для большинства целей достаточна детализация на уровне типоразмера. Каталожное описание типоразмера двигателей серий 4А и АИ содержит признаки, обозначаемые максимально 24 символами.

Читать еще:  Шелест двигателя на холостых на ваз

Примеры. 4А160М4УЗ — асинхронный двигатель серии 4А, со степенью защиты IP44, станина и щиты чугунные, высота оси вращения 160 мм, выполнен в станине средней длины М, четырехполюсный, предназначен для эксплуатации в умеренном климате, категория размещения 3.

4АА56В4СХУ1 — асинхронный двигатель серии 4А со степенью защиты IP44, станина и щиты алюминиевые, высота оси вращения 56 мм, имеет длинный сердечник, четырехполюсный, сельскохозяйственная модификация по условиям окружающей среды, предназначен для эксплуатации в умеренном климате, категория размещения 1.

Номинальной мощностью двигателя называют механическую мощность на валу в режиме работы, для которого он предназначен предприятием-изготовителем.

Ряд номинальных мощностей электродвигателей: 0,06; 0,09; 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,7; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 37; 45; 55; 75; 90; 110; 132; 160; 200; 250; 315; 400 кВт.

Предельно допустимая мощность двигателя может изменяться при изменении режима работы, температуры охлаждающего агента и высоты установки над уровнем моря.

Двигатели должны сохранять номинальную мощность при отклонениях напряжения сети от номинального значения в пределах ±5 % при номинальной частоте сети и при отклонениях частоты сети в пределах ±2,5 % при номинальном напряжении. При одновременном отклонении напряжения и частоты сети от номинальных значений двигатели должны сохранять номинальную мощность, если сумма абсолютных отклонений не превосходит 6 % и каждое из отклонений не превышает нормы.

Синхронная частота вращения электродвигателя

Ряд синхронных частот вращения асинхронных двигателей установлен ГОСТ и при частоте сети 50 Гц имеет следующие значения: 500, 600, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин.

Динамический момент инерции ротора электродвигателя

Мерой инерционности тела при вращательном движении является момент инерции, равный сумме произведений масс всех точечных элементов на квадрат их расстояний от оси вращения. Момент инерции ротора асинхронного двигателя равен сумме моментов инерции многоступенчатого вала, сердечника, обмотки, вентилятора, шпонки, вращающихся частей подшипников качения, обмоткодержателей и нажимных шайб для фазного ротора и т. д.

Крепление электрических электродвигателей на объекте производится посредством лап, фланцев или лап и фланцев одновременно.

Установочные размеры асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором на лампах (а) и с флянцем (б)

Электрические электродвигатели на лапах имеют четыре главных установочных размера:

h(H) — расстояние от оси вала до опорной поверхности лап (основной размер),

b10 (A) — расстояние между осями крепительных отверстий,

l10 (B) — расстояние между осями крепительных отверстий (боковой вид),

l31 (C) — расстояние от опорного торца свободного конца вала до оси ближайших крепительных отверстий в лапах.

Электрические электродвигатели с фланцами имеют четыре главных установочных размера:

d(M) — диаметр окружности центров крепительных отверстий,

d25(N) — диаметр центрирующей заточки,

d24(P) — внешний диаметр фланца,

l 39(R) — расстояние от опорной поверхности фланца до опорной поверхности свободного конца вала.

Механические характеристики и пусковые свойства двигателя

Механическая характеристика представляет зависимость вращающего момента двигателя от его частоты вращения при неизменных напряжении, частоте питающей сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток двигателя.

Пусковые свойства характеризуются значениями пускового момента Мп, минимального момента М min , максимального (критического) момента Мкр, пускового тока I п или пусковой мощности Рп или их кратностями. Зависимость момента, отнесенного к номинальному моменту, от скольжения называется относительной механической характеристикой электродвигателя .

Номинальный вращающий момент электродвигателя , Н/м, определяется по формуле

Мном = 9550 (Рном / n ном)

где Рном — номинальная мощность, кВт; n ном — номинальная частота вращения, об/мин.

Разновидности механических характеристик для различных модификаций асинхронных двигателей показаны на рисунке.

Механические характеристики асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором: 1 — базового рада, 2 — с повышенным пусковым моментом, 3 — с повышенным скольжением.

Механические характеристики группы двигателей, представляющих отрезок серии, укладываются в некоторую зону. Среднюю линию этой зоны назовем групповой механической характеристикой отрезка серии. Ширина зоны групповой характеристики не превышает поля допуска на моменты.

Рабочие характеристики электродвигателей

Рабочие характеристики — это зависимости подводимой мощности P1, тока в обмотке статора I , вращающего момента М, КПД, коэффициента мощности cos ф и скольжения s от полезной мощности двигателя Р2 при неизменных напряжении на выводах обмотки статора, частоте сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток двигателя. Если такие зависимости отсутствуют, то значения КПД и cos ф могут быть приближенно определены по рисункам.

Типовые рабочие характеристики асинхронных электродвигателей

Коэффициент полезного действия электродвигателя при частичных нагрузках: 1 — Р2 / Р2ном = 0,5, 2 — Р2 / Р2ном = 0,75, 3 — Р2 / Р2ном = 1,25

Коэффициент мощности электродвигателя при частичных нагрузках: 1 — Р2 / Р2ном = 0,5, 2 — Р2 / Р2ном = 0,75, 3 — Р2 / Р2ном = 1,25

Скольжениение электродвигателя приближенно может быть определено по формуле:

s ном = s2 (P2 / P ном),

а линейный ток статора электродвигателя — по формуле:

где I — ток статора, А, cos ф — коэффициент мощности, U ном — номинальное линейное напряжение, В.

Частота вращения ротора электродвигателя :

где nc — синхронная частота вращения электродвигателя, об/мин.

Степень защиты электродвигателей

Степень защиты для электрических электродвигателей установлена в ГОСТ 17494-72. Характеристики степеней защиты и их обозначения определены в ГОСТ 14254-80. Этот стандарт устанавливает степени защиты персонала от соприкосновения с находящимися под напряжением или движущимися частями, находящимися внутри электродвигателей, и от попадания твердых посторонних тел и воды внутрь электродвигателей.

Читать еще:  Влияет ли антифриз на запуск двигателя

Степени защиты обозначаются двумя латинскими буквами IP (International Protection) и двумя цифрами. Первая цифра обозначает степень защиты персонала от соприкосновения с движущимися или находящимися под напряжением частями, а также степень защиты от попадания внутрь электродвигателей твердых посторонних тел. Вторая цифра обозначает степень защиты от проникновения воды внутрь электродвигателей

Способы охлаждения электродвигателей

Способы охлаждения обозначаются двумя латинскими буквами 1С (International Cooling) и характеристикой цепи охлаждения.

Каждая цепь охлаждения электродвигателей имеет характеристику, обозначаемую латинской буквой, указывающей вид хладагента, и двумя цифрами. Первая цифра обозначает устройство цепи для циркуляции хладагента, вторая — способ подвода энергии для циркуляции хладагента. Если электродвигатель имеет две или более цепи охлаждения, то в обозначении указываются характеристики всех цепей охлаждения. Если воздух является единственным хладагентом электродвигателя, то разрешается опускать букву, обозначающую природу газа.

В асинхронных двигателях применяются следующие способы охлаждения: IC01 —двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором, расположенным на валу двигателя, IC05 —двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с пристроенным вентилятором, имеющим независимый привод, IC0041 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с естественным охлаждением; IC0141 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с наружным вентилятором, расположенным на валу двигателя, IC0541 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с пристроенным вентилятором, имеющим независимый привод.

Закрытый обдуваемый электродвигатель (степень защиты IP44)

Классы нагревостойкости системы изоляции электродвигателей

Изоляционные материалы, применяемые в электрических электродвигателях, разделяются по нагревостойкости на классы.

Изоляционный материал относится к тому или иному классу в зависимости от максимальной допустимой температуры. Двигатели работают при различных температурах окружающего воздуха.

За номинальную температуру окружающего воздуха для умеренного климата, если не оговорено противное принимают температуру 40 °С. Предельно допустимое превышение температуры обмотки двигателя получается вычитанием из температурного индекса системы изоляции числа 40.

При выборе более высокого класса нагревостойкости (например, F вместо В) могут быть достигнуты на выбор две цели:

1) увеличение мощности двигателя при неизменном теоретическом сроке службы,

2) увеличение срока службы и надежности при неизменной мощности. В большинстве случаев применение более нагревостойкой изоляции имеет целью повысить надежность двигателя в тяжелых условиях работы.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Повышение коэффициента мощности асинхронных электродвигателей

Расчет КБ индивидуальной компенсации реактивой мощности

Как известно, потребляемый асинхронным двигателем реактивный ток остается практически постоянным при различной нагрузке. Это определяет низкий коэффициент реактивной мощности (cosφ) недогруженных двигателей. Например, при изменении загрузки двигателя номинальной мощностью — Р2ном= 45 кВт с различным числом полюсов от 25 до 100%, его коэффициент мощности — cosφ — меняется в пределах 21-43% (табл. 1, 2), а реактивная мощность компенсации для режима холостого хода составит около 90% от Р2ном. Приближенно степень загрузки двигателя можно определить путем соотношения измеренного потребляемого им тока при номинальной нагрузке и допустимом отклонении напряжения на клеммах к значению тока, рассчитанному по каталожным параметрам.

Установка индивидуальных конденсаторных батарей (КБ), присоединяемых непосредственно к выводам трехфазного асинхронного двигателя или клеммам его магнитного пускателя (рис. 1), является эффективным способом компенсации их реактивной мощности при длительном технологическом режиме работы привода. Кроме того, в некоторых случаях установка КБ позволяет одновременно улучшить механическую характеристику двигателя за счет повышения рабочего напряжения, что достаточно важно при протяженной линии питания.


Рис. 1. Схема присоединения КБ к выводным клеммам двигателя

Повышение напряжения — ΔU (B) можно оценить по выражению: ΔU = 10 -3 QКБX/U, где QКБ — мощность конденсатора, квар; Х — реактивное сопротивление сети подключения, Ом; U — междуфазное напряжение, кВ.

Типоразмер электродвигателяn,об/мин25%50%75%100%125%
4А200L2У330000,710,850,890,900,90
4А200L4У315000,690,850,890,900,90
4А250S6У310000,640,820,870,890,89
4А205M8У37500,490,710,800,840,84
4А280M10У36000,470,680,740,780,77
4А315S12У35000,430,640,720,750,75

Таблица 1. Коэффициент мощности (сosφ) асинхронного электродвигателя мощностью Р2ном.= 45 кВт (степень защиты IP4) в зависимости от степени загрузки Р22ном., %

Типоразмер электродвигателяn,об/мин25%50%75%100%125%
4АН180М2У330000,660,830,880,910,91
4АН200М4У315000,650,830,870,890,89
4АН225М6У310000,620,800,850,870,86
4АН250S8У37500,470,680,770,810,80
4АH280S10У35000,50,700,770,810,79

Таблица 2. Коэффициент мощности (сosφ) асинхронного электродвигателя мощностью Р2ном.= 45 кВт (степень защиты IP23) в зависимости от степени загрузки Р22ном., %

Современные асинхронные двигатели потребляют реактивный ток, в зависимости от их номинальной мощности — Р2ном., составляющий около 20-40% от номинального, а требуемая мощность КБ будет меняться в зависимости от условий загрузки даже для асинхронных двигателей одной и той же номинальной мощности.

В качестве примера определим QКБ для двигателя 45 кВт (табл. 1), при различной загрузке: коррекция cosφ2 производится до значения cosφ=0,97 по формуле Q = P(tgφ2 — tgφ1).

  • Двигатель 4AH180M2У3, загрузка 25%, QКБ = 45·0,918 = 41,3 квар.
  • Двигатель 4AH180M2У3, загрузка 100%, QКБ= 45·0,713 = 32 квар.
Читать еще:  Что такое жмт на ямз двигателях

Таким образом, в первом случае к двигателю следует присоединить конденсатор МКК-400-D-40-21 номинальной мощностью 40 квар, а во втором — МКК-400-D-25-01 (ближайший из стандартного ряда) — использовать параллельное включение косинусных конденсаторов в данном случае нерационально.

После установки КБ ток блока «двигатель-КБ» (рис. 1) снизится. Если максимально-токовая защита двигателя расположена до точки подключения КБ (рис. 1), уставки защиты должны уменьшиться на соотношение: cosφ до компенсации/cosφ после компенсации (практически на 7-12%).

Когда в схеме автоматизированного электропривода используются дополнительные устройства (плавного пуска, регулирования скорости вращения, торможения и т.д.), а также во избежании «самовозбуждения» — повышения напряжения на обмотке статора электродвигателей приводов с высокоинерционной нагрузкой, обусловленного появлением опережающего емкостного намагничивающего тока, для коммутации КБ нужно использовать собственный контактор (рис. 2). По этой же причине (предотвращения «самовозбуждения») мощность КБ, в случае подключения по схеме рис. 1, рекомендуется ограничивать до значений, приведенных в табл. 3.


Рис. 2. Схема присоединения КБ привода через индивидуальный (собственный) контактор
Примечание. Контактор КБ включается (отключается) перед включением (отключением) контроллера.

Номинальная мощность эл.двигателя кВтМощность КБ при синхронной скорости 3000 об/минМощность КБ при синхронной скорости 1500 об/минМощность КБ при синхронной скорости 1000 об/минМощность КБ при синхронной скорости 750 об/минМощность КБ при синхронной скорости 500 об/мин
2278101217
30910131521
451314,5182028
551617,5212332,5
752123262840
902527303246
1103133363855
1323739424462
1604244514970

Таблица 3. Максимальное значение мощности КБ, исключающее риск «самовозбуждения» электродвигателя при подключении на Uном.=400 В, по схеме рис. 1 (по данным немецкой компании TDK EPCOS)

Обозначение мощности электродвигателя и прочих данных

Содержание

  1. Виды асинхронных электродвигателей по их конструктивному исполнению
  2. Как обозначаются электродвигатели различных конструкций
  3. Расшифровка обозначений двигателей серии 4А

Перед использованием электродвигателя необходимо в обязательном порядке ознакомиться с его заводскими данными, которые обычно указываются на щитке, крепящемся к корпусу. В частности, указываются следующие параметры:

  • Номинальное напряжение (В), при этом обозначается схема соединения обмоток.
  • Сила тока (А) для данной схемы соединения.
  • Номинальная мощность на валу (кВт).
  • Частота тока в сети (гц).
  • Номинальная частота вращения (об/мин).
  • Коэффициент полезного действия или к.п.д. (%).
  • Коэффициент мощности (cosf).
  • Класс изоляции.
  • Масса (кг) и тип электродвигателя.

Следует учесть, что обозначение мощности электродвигателя согласно его паспортным данным – это номинальная активная мощность, которая потребляется из сети при номинальной нагрузке на валу.

Однако довольно часто в процессе эксплуатации данные на табличке становятся нечитабельны (например, если двигатель подвергался окрашиванию), в таком случае параметры двигателя определяются методами измерений. В частности, мощность измеряется путем подключения электросчетчика (в режиме работы двигателя со штатной нагрузкой), для измерения потребляемого тока используются токоизмерительные клещи, мультиметр или амперметр и т.д.

Виды асинхронных электродвигателей по их конструктивному исполнению

В зависимости от степени защищенности электродвигатели делятся на:

  • Открытые. Они не очень распространены, т.к. не имеют специальных приспособлений, предотвращающих возможность прикосновения к токоведущим и вращающимся механизмам, а также попадания посторонних предметов внутрь агрегата.
  • Защищенные. Имеют вышеуказанные приспособления.
  • Каплезащищенные. Комплектуются элементами, позволяющими предотвратить попадание внутрь капель воды (при их вертикальном падении).
  • Закрытые. Внутренняя полость отделяется особой оболочкой, не позволяющей пыли проникнуть внутрь.
  • Взрывозащищенные. Имеют высшую степень защиты и поэтому могут применяться даже во взрывоопасных помещениях.

Кроме того, электродвигатели различаются по типу монтажа: вертикальные, фланцевые, интегрированные и пр.

Как обозначаются электродвигатели различных конструкций

Обычно используются следующие обозначения:

  • М101 – устанавливается горизонтально и фиксируется на лапах, приваренных к станине либо составляющих с ней единое целое.
  • М201 – также горизонтальная установка, но двигатель подвешивается на лапах, размещенных сверху на станине.
  • М301 – фланцевый двигатель с горизонтальной установкой; кольцевой фланец с центрирующей заточкой и отверстиями для болтов расположен на щите подшипника.
  • М302 – двигатель устанавливается вертикально (рабочий конец вала располагается в нижней части); закрепляется на подшипниковом щите с помощью фланца.
  • М303 – тип установки как у М302, но рабочий конец вала располагается наверху.
  • М102 – как М302, но закрепление производится на лапах.
  • М103 – как М102, но при установке рабочий конец вала находится сверху.
  • М202 – как М302, но закрепление осуществляется фланцем на щите и лапами на станине.
  • М203 – как М202, но конец рабочего вала находится в верхней части.

Расшифровка обозначений двигателей серии 4А

4 – серийный номер.

А – асинхронный двигатель.

2-я буква после А – способ защиты двигателя.

3-я буква после А – материал, из которого изготовлена станина и щиты.

2 или 3 числа – высота оси вращения в миллиметрах (50-355).

Буквы S, M, L – установочные размеры по длине станины (маленькая, средняя, длинная).

Цифры 2, 4, 6, 8, 10, 12 – число полюсов.

Конечные буквы и числа – климатическое выполнение и категория размещения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector