Výběr elektromotoru a výpočet jeho provozních parametrů.

Správný výběr elektromotoru s přihlédnutím ke specifikům hnacího mechanismu, provozním podmínkám a prostředí určuje dobu bezporuchového provozu a spolehlivost systému „zatížení motoru“.

Následují doporučení pro výběr elektromotoru (pořadí, ve kterém jsou uvedeny, není povinné).

V první fázi se musíte rozhodnout pro typ elektromotoru. Níže je uveden stručný popis, výhody a nevýhody, oblasti preferované aplikace hlavních typů motorů.

Typy elektromotorů

DC motory

Hlavní výhodou těchto motorů, která předurčila jejich široké použití ve fázi vývoje elektrických pohonů, je snadnost plynulé regulace otáček v širokém rozsahu. Proto s rozvojem polovodičového průmyslu a nástupem relativně levných frekvenčních měničů procento jejich využití neustále klesá. Kde je to možné, jsou stejnosměrné motory nahrazovány pohony na bázi asynchronních motorů s kotvou nakrátko.

Hlavní nevýhody stejnosměrného motoru (nízká spolehlivost, složitost údržby a provozu) jsou způsobeny přítomností kolektorové jednotky. Pro napájení motoru je navíc potřeba stejnosměrný zdroj nebo tyristorový AC-DC měnič. Přes všechny své nedostatky mají stejnosměrné motory vysoký rozběhový moment a velkou přetížitelnost. Co předurčilo jejich využití v hutním průmyslu, obráběcím průmyslu a elektrodopravě.

Synchronní motory

Hlavní výhodou těchto motorů je, že mohou pracovat s účiníkem cos=1 a v režimu přebuzení dokonce dodávat do sítě jalový výkon, což má příznivý vliv na vlastnosti sítě: zvyšuje se její účiník, snižují se ztráty a úbytek napětí. Synchronní motory jsou navíc odolné vůči kolísání sítě. Maximální točivý moment synchronního motoru je úměrný napětí, zatímco točivý moment asynchronního motoru je úměrný druhé mocnině napětí. V důsledku toho si při poklesu napětí synchronní motor zachovává větší přetížitelnost a schopnost vynuceného buzení zvyšuje spolehlivost jejich provozu při nouzových poklesech napětí. Větší vzduchová mezera ve srovnání s asynchronním motorem a použití permanentních magnetů zvyšuje účinnost synchronních motorů. Jejich vlastností je také stálost rychlosti otáčení při změně zatěžovacího momentu na hřídeli.

Přes všechny výhody synchronního motoru jsou hlavními nevýhodami omezujícími jejich použití složitost konstrukce, přítomnost budiče, vysoká cena a obtížnost startování. Proto se synchronní motory používají především pro výkony nad 100 kW.

Hlavní aplikace: čerpadla, kompresory, ventilátory, soustrojí motor-generátor.

Asynchronní motory

Podle principu konstrukce se asynchronní motory dělí na motory s kotvou nakrátko a vinutým rotorem. Většina používaných elektromotorů je však asynchronních s rotorem nakrátko. Takové rozšířené použití je způsobeno jednoduchostí jejich konstrukce, údržby a provozu, vysokou spolehlivostí a relativně nízkou cenou. Nevýhodou takových motorů je velký rozběhový proud, relativně nízký rozběhový moment, citlivost na změny parametrů sítě a pro plynulou regulaci otáček je nutný frekvenční měnič. Asynchronní motory navíc spotřebovávají jalový výkon ze sítě. Limit pro použití asynchronních elektromotorů s rotorem nakrátko je určen výkonem napájecího systému konkrétního podniku, protože velké startovací proudy s nízkým výkonem systému vytvářejí velké poklesy napětí.

Použití asynchronních motorů s vinutým rotorem pomáhá snížit rozběhový proud a výrazně zvýšit rozběhový moment, díky zavedení rozběhových reostatů do obvodu rotoru. Vzhledem ke složitosti jejich konstrukce a v důsledku toho ke zvýšení nákladů je však jejich použití omezené. Hlavní aplikací jsou pohony mechanismů se zvláště obtížnými startovacími podmínkami. Pro snížení startovacích proudů asynchronního motoru s rotorem nakrátko lze použít softstartér nebo frekvenční měnič.

V systémech, kde jsou nutné skokové změny rychlosti (například výtahy), se používají vícerychlostní asynchronní motory. V mechanismech, které vyžadují zastavení do určité doby a zafixování hřídele při odeznění napájecího napětí, se používají asynchronní motory s elektromagnetickou brzdou (kovoobráběcí stroje, navijáky). Existují také asynchronní motory se zvýšeným skluzem, které jsou určeny pro provoz v přerušovaných režimech a také v režimech s pulzující zátěží.

Po určení typu elektromotoru, plně s ohledem na specifika pracovního mechanismu a provozních podmínek, je nutné určit provozní parametry motoru: výkon, jmenovitý a rozběhový moment, jmenovité napětí a proud, provozní režim , účiník, třída energetické účinnosti.

Výkon a točivý moment

Obecně platí, že pro kvalifikovaný výběr elektromotoru musí být znám zátěžový diagram mechanismu. V případě konstantního nebo mírně se měnícího zatížení bez regulace otáček však stačí vypočítat požadovaný výkon pomocí teoretických nebo empirických vzorců se znalostí provozních parametrů zátěže. Níže jsou uvedeny vzorce pro výpočet výkonu motoru P₂ [kW] některých mechanismů.

kde Q [m 3 /s] – výkon ventilátoru,

Н [Pa] – tlak na výstupu ventilátoru,

η_{větrací otvor}, η_biskupa – účinnost ventilátoru a převodového mechanismu, resp.

kde Q [m 3 /s] – výkon čerpadla,

g=9,8 m/s 2 – gravitační zrychlení,

H [m] – odhadovaná výška zdvihu,

ρ [kg/m3] – hustota čerpané kapaliny,

η_nás, η_biskupa – účinnost čerpadla a převodového mechanismu, resp.

kde Q [m 3 /s] – výkon kompresoru,

А [J/m 3 ] – práce izotermického a adiabatického stlačení atmosférického vzduchu o objemu 1 m 3 o tlaku 1,1 10 5 Pa na požadovaný tlak,

η_kompr, η_biskupa – účinnost kompresoru a převodového mechanismu, resp.

Kromě toho je nutné porovnat rozběhový moment motoru (zejména u asynchronního rotoru nakrátko) a pracovní mechanismus, protože některé mechanismy mají zvýšený odpor v okamžiku rozběhu. Je také třeba mít na paměti, že při výměně třífázového asynchronního motoru za jednofázový rozběhový moment je tento téměř třikrát menší a mechanismus, který dříve úspěšně fungoval, se nemusí pohnout.

Točivý moment vyvinutý elektromotorem M [Nm] a užitečný výkon hřídele Р₂ [kW] souvisí následujícím vztahem

Celková spotřeba energie ze sítě:

pro stejnosměrné motory (také aktivní)

pro střídavé motory

zatímco spotřebovaný činný a jalový výkon resp

V případě synchronního motoru hodnota Q₁ může být negativní, to znamená, že motor dodává jalový výkon do sítě.

Je důležité si uvědomit následující. Neměli byste volit motor s velkou výkonovou rezervou, protože to povede ke snížení jeho účinnosti a v případě střídavého motoru i ke snížení účiníku.

Napětí a proud

Při výběru napětí elektromotoru je nutné vzít v úvahu možnosti podnikového napájecího systému. Současně není vhodné volit motor s nízkým napětím při vysokých výkonech, protože to povede k neodůvodněnému zvýšení nákladů nejen na motor, ale také na napájecí vodiče a spínací zařízení v důsledku zvýšení spotřeba mědi.

Pokud je při spouštění malý zatěžovací moment a pro snížení rozběhových proudů asynchronního motoru s rotorem nakrátko lze použít metodu spouštění přepínáním z hvězdy na trojúhelník, je nutné zajistit výstup do svorkovnice všech šesti svorek vinutí statoru. Obecně je výhodnější použití zapojení do „hvězdy“, protože v zapojení „trojúhelník“ existuje obvod pro tok proudů s nulovou složkou, které vedou k ohřevu vinutí a snížení účinnosti vinutí. motor v zapojení „hvězda“ takový obvod neexistuje.

Zatížení elektromotoru se může během provozu různě měnit. GOST poskytuje osm provozních režimů.

1. Dlouhá S1 – provozní režim při konstantní zátěži po dobu, kdy teplota motoru dosáhne ustálené hodnoty. Výkon motoru pracujícího v tomto režimu se vypočítává na základě výkonu spotřebovaného mechanismem. Vzorce pro výpočet výkonu některých mechanismů (čerpadlo, ventilátor, kompresor) jsou uvedeny výše.
2. Krátkodobé S2 – režim, kdy při zapínání na konstantní zátěž nestihne teplota motoru dosáhnout ustálené hodnoty a při odstávce se motor ochladí na teplotu okolí. Pokud je motor S1 použit pro provoz v režimu S2, je nutné jej kontrolovat pouze na přetížitelnost, protože teplota nestihne dosáhnout přípustné hodnoty.
3. Přerušovaný S3 – režim s periodickým vypínáním motoru, ve kterém při zapínání nestihne teplota dosáhnout ustálené hodnoty a při vypínání – okolní teplota. Výpočet výkonu běžného elektromotoru pro provoz v režimu S3 se provádí metodami ekvivalentních veličin s přihlédnutím k pauzám a ztrátám v přechodových režimech. Kromě toho je třeba zkontrolovat motor na přípustný počet startů za hodinu. V případě velkého počtu startů za hodinu se doporučuje použít motory se zvýšeným skluzem. Tyto elektromotory mají zvýšený odpor vinutí rotoru a následně nižší startovací a brzdné ztráty.
4. Přerušované s častými rozjezdy S4 a přerušované s častými rozjezdy a elektrickým brzděním S5. S těmito režimy se zachází podobně jako s režimem S3.
5. Přerušovaný S6 – režim, ve kterém je chod motoru pod zatížením pravidelně nahrazován chodem naprázdno. Většina motorů běžících nepřetržitě má různý průběh zatížení.

Zároveň pro rozumnou volbu motoru za účelem jeho optimálního využití se doporučuje používat metody ekvivalentních veličin.

Třída energetické účinnosti

V současné době je otázkám energetické účinnosti věnována velká pozornost. Energetická účinnost zároveň znamená racionální využívání energetických zdrojů, díky kterému je dosaženo snížení spotřeby energie při stejné úrovni výkonu zátěže. Hlavním ukazatelem energetické účinnosti motoru je jeho účinnost

kde Р₂ – užitečný výkon hřídele, Р₁ – odebraný činný výkon ze sítě.

Norma IEC 60034-30 pro asynchronní elektromotory s kotvou nakrátko stanovila tři třídy energetické účinnosti: IE1, IE2, IE3.

Rýže. 1. Třídy energetické účinnosti

Například použití 55 kW motoru se zvýšenou třídou energetické účinnosti umožňuje ušetřit asi 8000 kW ročně z jednoho motoru.

Stupeň krytí IP, typy klimatických podmínek a kategorie umístění

GOST R IEC 60034-5 – 2007 zavádí klasifikaci stupňů ochrany poskytovaných kryty strojů.

Označení stupně krytí se skládá z latinských písmen IP následovaných dvěma číslicemi (například IP55).

Většina v současnosti vyráběných elektromotorů má stupně krytí IP54 a IP55.

Kategorie ubytování je označena číslem:

2 – pod přístřeškem v nepřítomnosti přímého slunečního záření a srážek;

3 – v uzavřených prostorách bez umělé regulace klimatických podmínek;

4 – v uzavřených prostorách s uměle řízenými klimatickými podmínkami.

UHL – mírně chladné klima;

CL – chladné klima;

T – tropické klima.

Při výběru elektromotoru je tedy nutné vzít v úvahu podmínky prostředí (teplota, vlhkost) a také nutnost chránit motor před působením cizích předmětů a vody.

Například použití elektrického motoru s typem klimatizace a kategorií umístění U3 venku je nepřijatelné.

Síly působící na hřídel motoru ze strany zatížení

Ložiskové jednotky jsou v motoru nejvíce zatíženy. Při výběru motoru je proto třeba vzít v úvahu radiální a axiální síly působící na pracovní konec hřídele motoru ze strany zatížení. Překročení hodnot přípustné síly vede k urychlenému selhání nejen ložisek, ale i celého motoru (například dotyk rotoru se statorem).

Obvykle jsou hodnoty přípustné síly pro každé ložisko uvedeny v katalozích. V případě zvýšených radiálních sil (řemenový pohon) se doporučuje na pracovní konec hřídele instalovat válečkové ložisko, v tomto případě je výhodnější motor s litinovými ložiskovými štíty.

Vlastnosti konstrukce motoru při provozu z frekvenčního měniče

V současné době se stále více rozšiřuje použití frekvenčního měniče (VFD), vyrobeného na bázi asynchronního elektromotoru s rotorem nakrátko.

Při použití frekvenčního měniče je dosaženo následujícího:

1. úspory energie;

2. plynulý rozběh a snížení rozběhových proudů;

3. zvýšení životnosti motoru.

Obecně platí, že standardní elektromotor nelze použít jako součást frekvenčního měniče, protože účinnost chlazení klesá se snižující se rychlostí otáčení. Při regulaci otáček směrem nahoru od jmenovitých se prudce zvyšuje zatížení vlastního ventilátoru. V obou případech je snížena nosnost motoru. Kromě toho, pokud je motor používán v systémech přesného řízení, je vyžadován snímač polohy rotoru motoru.

Když elektrický motor pracuje z frekvenčního měniče, mohou proudy protékat v obvodu šachetní základové desky. V tomto případě dochází k bodové erozi na kuličkách a válečcích, na oběžných kroužcích valivých ložisek i na Babbittově povrchu kluzných ložisek. Elektrolýza způsobuje zčernání maziva a zahřívání ložisek. Pro přerušení proudové dráhy ložiska je na nehnaný konec hřídele instalováno izolované ložisko. Z bezpečnostních důvodů však není přípustná montáž izolovaných ložisek na obě strany motoru.

Velikost ložiskových proudů se stává nebezpečnou pro bezporuchový chod motoru, když je napětí mezi protilehlými konci hřídele větší než 0,5 V. Proto je obvykle u elektromotorů s výškou osy rotace větší, než je potřeba instalovat izolované ložisko. než 280 mm.

Poznámka

Je třeba poznamenat, že pokud se provozní podmínky motoru liší (například okolní teplota nebo nadmořská výška), je třeba změnit výkon zátěže. Kromě toho, když se výkon zátěže v určitých časech sníží, pro racionální využití motoru lze změnit schéma zapojení vinutí a následně i fázové napětí.

Podle tématu

Elektromotory 20 kW – zastaralé označení výkonu elektrických asynchronních motorů s fázovými rotory ve tvaru klece nakrátko. Frekvence otáčení statorového pole je 3000/1500/1000/750 ot/min. Napájecí napětí je 220/380/660 V 50 Hz – třífázové. Moderní analogy elektromotorů se vyrábějí s výkonem 22 kW:

• všeobecné průmyslové – VZDUCH, 4A
• AIM, AIMM, 4VR v nevýbušném provedení
• jeřáby MTN, MTF

Oblíbenými analogy elektromotorů o výkonu 20 kW jsou asynchronní třífázové AIR GOST 31606-2012 vyráběné na Ukrajině, v Evropě a Číně.

Pohon elektromotorem 20 kW: převodovky, čerpadla, navijáky, míchačky betonu, drtiče, kotoučové pily, brusky, pily, válcovny, chladicí věže, ventilátory, kompresory, jeřáby, dopravníky, výtahy, klimatizace

průmyslové prostory, lisy, eskalátory. Pro zařízení s nižší spotřebou energie jsou vhodné elektromotory s výkonem 18,5 kW.

Katalog a technické specifikace

Hodnota elektromotorů o výkonu 20 kW

Výkon P, kW (moderní analogy)

Podmíněná frekvence otáčení statorového pole Nн, ot/min

Skutečná frekvence otáčení hřídele Nф, ot/min

Konvenční rozměry motoru

Typ sítě, frekvence

Třífázový, 50 Hz

Napájecí napětí UΔ/Y, Volt

Stupeň ochrany proti prachu a vlhkosti

Třída izolace vinutí (tepelná odolnost)

Klimatická modifikace a kategorie umístění

Standard pro propojení výkonu s dimenzemi

Standard jmenovitých dat a výkonnostních charakteristik

* Viz podrobné hodnoty parametrů moderních analogů elektromotorů o výkonu 20 kW:

• Jmenovitý proud
• Poměr rozběhového proudu k jmenovitému proudu Iп/Iн
• Účiník cos φ a účinnost
• Hmotnost mědi ve vinutí (v závislosti na kvalitě/výrobci)
• Moment setrvačnosti
• Poměr maximálního a minimálního točivého momentu Mmax/Mн
• Maximální a jmenovitý točivý moment
• Značky předních a zadních ložisek
• Dekódování označení štítků
• Hmotnost a možnosti montáže

Parametry elektromotorů o výkonu 20 kW se liší v závislosti na výrobci, ceně a kvalitě

Rozměry a velikosti elektromotorů AIR s výkonem 20 kW.

Elektromotory 20 kW se vyrábějí v rozměrech AIR180, AIR200 v návaznosti na normu „Interelectro“. Konvenční rozměr – výška motoru od rámu k ose hřídele motoru. Tabulka ukazuje klíčové rozměry – montážní místa, délku jádra, rozměry přírub, ložiskové štíty.

Připojení a celkové rozměry

Elektromotor 20 kW

Celkové rozměry elektromotorů o výkonu 20 kW

Délka šířka výška

Délka úchytu tlapky

Výška k ose hřídele

Připojení k síti 220/380/660 V třífázových elektromotorů 20 kW

Elektromotor 20 kW 750/1000/1500/3000 ot/min s továrním napětím 220/380 voltů při 220 V je připojen k jednofázové síti „trojúhelník“ přes kondenzátory. Síť 380 V – „hvězda“ přes stykače, frekvenční měniče.

Napětí motoru 380/660 V pro výkonnější motory. Startování motoru na „hvězdu“ (místo jmenovitých 660 je dodáváno 380 V). V provozním stavu přepněte na „trojúhelník“. Po zapojení do tohoto obvodu pracuje elektromotor na plný výkon.

Jmenovité hodnoty proudu do hvězdy a trojúhelníku. Výpočetní vzorec: Рн – jmenovitý výkon elektromotoru (W) Un – jmenovité napětí elektromotoru (V) (při zapojení vinutí motoru do hvězdy – 380 V, při zapojení do trojúhelníku – 220 V) cosфн – jmenovitý účiník motoru ηн – jmenovitá účinnost elektromotoru.

Koupit asynchronní motor 20 kW 3000/1500/1000/750 ot./min

Výrobci elektromotorů AIR180S2, AIR180S4, AIR200M6, AIR200L8 o výkonu 20 kW:

• Ukrajina – SLEMZ, NKMEZ, PJSC Elektromotor Poltava, HELZ – lité pouzdra, tlustý měděný drát, odolnost vůči krátkodobému zatížení
• Čína – vysoká kvalita – třída tepelné izolace vinutí F – 150 °C, měděné vinutí s přípojnicí/drátem. Ekonomická kvalita – neopravitelné, minimální laková impregnace, aluzinkové vinutí, nízký odpor vinutí, minimální záruka
• MEZ závod „Electrodvigatel“) – odolná ložiska, štíty, odolnost vůči podélnému/radiálnímu zatížení, rezerva výkonu
• VEMZ, Sibelektromotor – na Ukrajině je žádaný prodej skladové techniky, nelikvidní aktiva po revizi. Cena je nižší než u nových elektromotorů 20 kW, opravitelné. V servisních střediscích SLEMZ provádíme úpravy – montáž radiálních axiálních ložisek, dvojitá impregnace izolace lakem, montáž tepelných relé, stykačů, frekvenčních měničů, spouštěčů.

Cena motorů o výkonu 20 kW závisí na kvalitě materiálů, možnosti údržby, dostupnosti opraváren. Kupte si elektromotor o výkonu 20 kW z továrny se zárukou, pasportem, servisem a opravami. Specialisté Slobozhansky Plant vyberou elektromotor o výkonu 20 kW dle rozpočtu, technických specifikací – účel, napětí, provozní režim S1 dlouhodobý, S2 krátkodobý, S3 přerušovaný-krátkodobý, stupeň krytí, typ motoru, celkové rozměry, točivý moment, rozběhový/nominální.

Ceny elektromotorů o výkonu 20 kW na Ukrajině.

Cena elektromotorů o výkonu 20 kW je úměrná kvalitě součástí. Faktory ovlivňující cenu jsou typ motoru (nevýbušný, jeřábový, výtahový, všeobecně průmyslový), kvalita materiálů, kovová konstrukce tělesa, hmotnost měděného vinutí, dodávka dováženého zařízení, provedení montáže příruby/lambdy, kluzná, valivá, kuličková ložiska, provozní faktor. Tabulka cen motorů o výkonu 20 kW. Pro výběr a aktualizaci cen elektromotorů o výkonu 20 kW volejte specialisty SLEMZ.