Pagrindinis turinys, reikalingas varikliui pasirinkti, yra: varomos apkrovos tipas, vardinė galia, vardinė įtampa, vardinis greitis ir kitos sąlygos.
Pirma, varomos apkrovos tipas
Tai turi būti pakeista nuo variklio charakteristikų. Variklius galima tiesiog suskirstyti į nuolatinės srovės ir kintamosios srovės variklius, o kintamoji srovė dar skirstoma į sinchroninius ir asinchroninius.
1. Nuolatinės srovės variklis
Nuolatinės srovės variklio pranašumas yra tas, kad greitį galima lengvai reguliuoti keičiant įtampą ir jis gali užtikrinti didelį sukimo momentą. Jis tinka apkrovoms, kurioms reikia dažnai reguliuoti greitį, pvz., valcavimo staklynai plieno gamyklose, keltuvai kasyklose ir kt. Tačiau dabar, tobulėjant dažnio keitimo technologijai, kintamosios srovės variklis taip pat gali reguliuoti greitį keisdamas dažnį. Tačiau nors kintamo dažnio variklių kaina nėra daug brangesnė nei įprastų variklių, dažnio keitiklių kaina užima didžiąją dalį visos įrangos komplekto, todėl dar vienas nuolatinės srovės variklių privalumas – jie yra pigūs.
Nuolatinės srovės variklio trūkumas yra sudėtinga konstrukcija. Kol bet kurio įrenginio struktūra yra sudėtinga, tai neišvengiamai padidins gedimų dažnį. Palyginti su kintamosios srovės varikliais, nuolatinės srovės varikliai yra ne tik sudėtingi apvijose (žadinimo apvijos, komutavimo polių apvijos, kompensacinės apvijos, armatūros apvijos), bet ir prideda slydimo žiedų, šepečių ir komutatorių. Ne tik gamintojo keliami proceso reikalavimai, bet ir priežiūros išlaidos vėlesniu laikotarpiu yra gana didelės. Todėl pramonėje nuolatinės srovės varikliai yra nepatogioje situacijoje, kai jie palaipsniui mažėja, tačiau vis dar turi vietą pereinamajame etape. Jei vartotojas turi pakankamai lėšų, rekomenduojama rinktis kintamosios srovės variklio su dažnio keitikliu sprendimą. Juk dažnio keitiklio naudojimas taip pat duoda daug privalumų, apie kuriuos plačiau nekalbėsime.
2. Asinchroninis variklis
Asinchroninių variklių privalumai yra paprasta konstrukcija, stabilus veikimas, patogi priežiūra ir maža kaina. O gamybos procesas taip pat pats paprasčiausias. Esu girdėjęs iš seno techniko dirbtuvėse, kad nuolatinės srovės varikliui surinkti reikia dviejų sinchroninių arba keturių panašios galios asinchroninių variklių. Todėl asinchroniniai varikliai yra plačiausiai naudojami pramonėje.
Asinchroniniai varikliai dar skirstomi į variklius su voverės narveliais ir suvyniotus variklius, skirtumas yra rotorius.
Voverės narvelio variklio rotoriai yra pagaminti iš metalinių juostelių, vario arba aliuminio. Aliuminio kaina yra palyginti maža, o mano šalis yra didelė aliuminio rūdos šalis, kuri plačiai naudojama tais atvejais, kai keliami žemi reikalavimai. Tačiau varis pasižymi geresnėmis mechaninėmis ir elektrinėmis savybėmis nei aliuminis, o dauguma rotorių, su kuriais susidūriau, yra variniai. Voverės narvelio varikliui išsprendus atjungimo problemą proceso metu, patikimumas yra daug didesnis nei apvijos rotoriaus variklio. Trūkumas yra tas, kad sukimo momentas, gaunamas metaliniam rotoriui pjaunant magnetinio lauko linijas besisukančio statoriaus magnetiniame lauke, yra mažas, o paleidimo srovė yra didelė, todėl sunku atlaikyti apkrovą, kuriai reikia didelio paleidimo momento. Nors padidinus variklio šerdies ilgį galima gauti daugiau sukimo momento, galia yra labai ribota. Apvijos tipo variklis įjungia rotoriaus apviją per slydimo žiedą, kai jis pradedamas formuoti rotoriaus magnetinį lauką, kuris juda besisukančio statoriaus magnetinio lauko atžvilgiu, todėl sukimo momentas yra didesnis. Ir paleidimo procese atsparumas vandeniui jungiamas nuosekliai, kad sumažintų paleidimo srovę, o atsparumą vandeniui valdo subrendęs elektroninis valdymo įtaisas, kad paleidimo proceso metu būtų pakeista varžos vertė. Jis tinka kroviniams, tokiems kaip valcavimo staklės ir keltuvai. Palyginti su voverės narvelio varikliu, suvyniotas asinchroninis variklis prideda slydimo žiedus, atsparumą vandeniui ir kt., O bendra įrangos kaina tam tikru mastu padidėja. Palyginti su nuolatinės srovės varikliu, greičio reguliavimo diapazonas yra palyginti siauras, o sukimo momentas yra palyginti mažas, o atitinkama vertė taip pat yra maža.
Tačiau asinchroninis variklis sukuria besisukantį magnetinį lauką, nes statoriaus apvija yra maitinama, o apvija yra indukcinis elementas, kuris neveikia. Jis turi sugerti reaktyviąją galią iš elektros tinklo, o tai daro didelę įtaką elektros tinklui. Intuityvi patirtis, kai prie tinklo prijungiami didelės galios indukciniai elektros prietaisai, krenta tinklo įtampa, mažėja šviesų ryškumas. Todėl maitinimo biuras apribos asinchroninių variklių naudojimą, į ką taip pat turi atsižvelgti daugelis gamyklų. Kai kurie dideli energijos vartotojai, pavyzdžiui, plieno gamyklos ir aliuminio gamyklos, nusprendžia statyti savo elektrines, kad sukurtų savo nepriklausomus elektros tinklus, kad sumažintų asinchroninių variklių naudojimo apribojimus. Todėl, jei asinchroniniam varikliui reikia naudoti didelės galios apkrovas, jame turi būti reaktyviosios galios kompensavimo įtaisas, o sinchroninis variklis gali tiekti reaktyviąją galią tinklui per žadinimo įtaisą. Motorinė stadija.
3. Sinchroninis variklis
Be per didelio sužadinimo būsenos, galinčios kompensuoti reaktyviąją galią, sinchroninių variklių privalumai yra šie: 1) sinchroninio variklio greitis griežtai atitinka n=60f/p, o greitį galima tiksliai valdyti; 2) Veikimo stabilumas yra didelis, kai tinklo įtampa staiga nukrenta, žadinimo sistema paprastai privers sužadinimą, kad užtikrintų stabilų variklio veikimą, o asinchroninio variklio sukimo momentas (proporcingas įtampos kvadratui) sumažės. gerokai; 3) Perkrovos pajėgumas yra didesnis nei atitinkamo asinchroninio variklio; 4) Veikimo efektyvumas yra didelis, ypač mažo greičio sinchroniniams varikliams.
Sinchroninių variklių negalima paleisti tiesiogiai, juos reikia paleisti asinchroniškai arba kintamu dažniu. Asinchroninis paleidimas reiškia, kad sinchroniniame variklyje yra paleidimo apvija, panaši į asinchroninio variklio apviją ant rotoriaus, o papildoma varža, maždaug 10 kartų didesnė už sužadinimo apvijos varžos vertę, nuosekliai jungiama žadinimo grandinėje, kad susidarytų. uždara grandinė, o sinchroninio variklio statorius yra tiesiogiai prijungtas. Elektros tinklas, kad jis būtų paleistas kaip asinchroninis variklis. Kai greitis pasiekia subsinchroninį greitį (95 proc.), paleidžiamas papildomo pasipriešinimo nutraukimo būdas; dažnio keitimo pradžia nekartojama. Taigi vienas iš sinchroninių variklių trūkumų yra būtinybė pridėti papildomos įrangos paleidimui.
Sinchroniniai varikliai veikia žadinimo srove, o jei žadinimo nėra, variklis yra asinchroninis. Sužadinimas yra nuolatinės srovės sistema, taikoma rotoriui, o jos sukimosi greitis ir poliškumas atitinka statorių. Jei kyla problemų dėl sužadinimo, variklis praras žingsnį ir jo nebus galima reguliuoti, suaktyvinus apsaugą „žadinimo gedimas“ Variklis suveikia. Todėl antrasis sinchroninio variklio trūkumas yra tas, kad jam reikia padidinti žadinimo įtaisą, kuris anksčiau buvo tiesiogiai tiekiamas nuolatinės srovės aparato, o dabar daugiausia tiekiamas iš tiristoriaus lygintuvo. Kaip sakoma, kuo sudėtingesnė struktūra ir kuo daugiau įrangos, tuo daugiau gedimo taškų ir didesnis gedimų dažnis.
Atsižvelgiant į sinchroninių variklių eksploatacines charakteristikas, jie daugiausia naudojami apkrovoms, tokioms kaip keltuvai, malūnai, ventiliatoriai, kompresoriai, valcavimo staklynai ir vandens siurbliai.
Apibendrinant galima pasakyti, kad variklio pasirinkimo principas yra toks, kad, esant prielaidai, kad variklio veikimas atitinka gamybos technikos reikalavimus, pirmenybė teikiama paprastos konstrukcijos, žemos kainos, patikimo veikimo ir patogios priežiūros varikliui. Šiuo atžvilgiu kintamosios srovės variklis yra geresnis už nuolatinės srovės variklį, kintamosios srovės asinchroninis variklis yra geresnis už kintamosios srovės sinchroninį variklį, o asinchroninis variklis su voverės narvele yra geresnis nei suvyniotas asinchroninis variklis.
Gamybinėms mašinoms, kurios turi stabilią apkrovą ir neturi jokių specialių reikalavimų užvedimui ir stabdymui, pirmenybė turėtų būti teikiama įprastiems asinchroniniams varikliams su voverės narveliais, kurie plačiai naudojami mašinose, vandens siurbliuose, ventiliatoriuose ir kt.
Paleidimas ir stabdymas yra dažni, o gamybos mašinose, kurioms reikalingas didelis paleidimo ir stabdymo momentas, pvz., tiltiniai kranai, kasyklų keltuvai, oro kompresoriai, negrįžtamieji valcavimo staklės ir kt., turėtų būti naudojami suvynioti asinchroniniai varikliai.
Ten, kur nėra greičio reguliavimo reikalavimo, sukimosi greitis turi būti pastovus arba reikia pagerinti galios koeficientą, reikia naudoti sinchroninius variklius, tokius kaip vidutinio ir didelio galingumo vandens siurbliai, oro kompresoriai, keltuvai, malūnai ir kt.
Gamybinėms mašinoms, kurioms reikalingas 1:3 ar daugiau greičio reguliavimo diapazonas ir kurioms reikalingas nuolatinis, stabilus ir sklandus greičio reguliavimas, patartina naudoti atskirai sužadintus nuolatinės srovės variklius arba asinchroninius variklius su voverės narveliais arba sinchroninius variklius su kintamo dažnio greičio reguliavimu, pvz., didelės tikslios staklės, portalinės obliavimo staklės, valcavimo staklės, keltuvai ir kt.
Gamybos mašinose, kurioms reikalingas didelis paleidimo momentas ir minkštos mechaninės charakteristikos, naudojami serijiniai arba sudėtiniai sužadinimo nuolatinės srovės varikliai, tokie kaip tramvajai, elektriniai lokomotyvai, sunkieji kranai ir kt.
2. Nominali galia
Variklio vardinė galia reiškia išėjimo galią, ty veleno galią, taip pat žinomą kaip talpa, kuri yra pagrindinis variklio parametras. Žmonės dažnai klausia, kokio dydžio yra variklis. Paprastai tai reiškia ne variklio dydį, o vardinę galią. Tai yra svarbiausias rodiklis, leidžiantis kiekybiškai įvertinti variklio pasipriešinimo apkrovą, taip pat parametrų reikalavimus, kuriuos reikia pateikti renkantis variklį.
Teisingo variklio galios parinkimo principas turėtų būti ekonomiškiausias ir protingiausias sprendimas dėl variklio galios, jei variklis gali atitikti gamybos mechaninės apkrovos reikalavimus. Jei galia yra per didelė, investicijos į įrangą padidės, dėl to atsiras atliekų, o variklis dažnai dirba esant apkrovai, o kintamosios srovės variklio efektyvumas ir galios koeficientas yra mažas; priešingai, jei galia per maža, variklis bus perkrautas, todėl variklis pradės veikti anksčiau laiko. žalą.
Yra trys veiksniai, lemiantys pagrindinę variklio galią:
1) Variklio įkaitimas ir temperatūros kilimas yra svarbiausi veiksniai, lemiantys variklio galią;
2) Leisti trumpalaikę perkrovą;
3) Asinchroniniams varikliams su voverės narveliais taip pat reikėtų atsižvelgti į paleidimo galimybes.
Pirmiausia konkreti gamybos technika apskaičiuoja ir parenka apkrovos galią pagal savo šilumos generavimo, temperatūros kilimo ir apkrovos reikalavimus, o tada iš anksto parenka vardinę variklio galią pagal apkrovos galią, darbo sistemos ir perkrovos reikalavimus. Iš anksto pasirinkus vardinę variklio galią, reikia patikrinti šildymą, perkrovos galią ir, jei reikia, paleidimo galią. Jei vienas iš jų yra nekvalifikuotas, variklį reikia pasirinkti iš naujo ir dar kartą patikrinti, kol visi elementai bus kvalifikuoti. Todėl darbo sistema taip pat yra vienas iš reikalavimų, kurį būtina pateikti. Jei nėra reikalavimo, pagal numatytuosius nustatymus bus tvarkoma labiausiai įprasta S1 veikianti sistema; variklis, kuriam taikomi perkrovos reikalavimai, taip pat turi pateikti perkrovos kartotinį ir atitinkamą veikimo laiką; asinchroninis voverės variklis varo didelį ventiliatoriaus sukimąsi ir tt Esant inercinei apkrovai, taip pat būtina pateikti apkrovos inercijos momentą ir paleidimo pasipriešinimo sukimo momento kreivę, kad būtų galima patikrinti paleidimo galimybes.
Aukščiau pateiktas vardinės galios pasirinkimas atliekamas remiantis prielaida, kad standartinė aplinkos temperatūra yra 40 laipsnių. Pasikeitus aplinkos temperatūrai, kurioje variklis veikia, reikia pakoreguoti vardinę variklio galią. Remiantis teoriniais skaičiavimais ir praktika, kai aplinkos temperatūra skiriasi, variklio galią galima apytiksliai padidinti arba sumažinti pagal toliau pateiktą lentelę.
Todėl būtina užtikrinti aplinkos temperatūrą atšiauraus klimato zonose, pavyzdžiui, Indijoje, kur reikia tikrinti aplinkos temperatūrą 50 laipsnių. Be to, didelis aukštis taip pat turės įtakos variklio galiai. Kuo didesnis aukštis, tuo didesnis variklio temperatūros kilimas ir mažesnė išėjimo galia. Dideliame aukštyje naudojamas variklis taip pat turi atsižvelgti į koronos reiškinio įtaką.
Kalbant apie šiuo metu rinkoje esančių elektros variklių galios diapazoną, norėčiau pateikti duomenis savo įmonės eksploatacinių savybių lentelėje.
Nuolatinės srovės variklis: ZD9350 (malūnas) 9350kW
Asinchroninis variklis: Voverės narvelio tipas YGF1120-4 (aukštakrosnės ventiliatorius) 28000kW
Apvijos tipas YRKK{0}} (neapdorotas malūnas) 7400 kW
Sinchroninis variklis: TWS{0}} (aukštakrosnės ventiliatorius) 36000kW (bandymo blokas pasiekia 40000kW)
3. Nominali įtampa
Variklio vardinė įtampa reiškia linijos įtampą vardiniu darbo režimu.
Variklio vardinės įtampos pasirinkimas priklauso nuo elektros energijos tiekimo įmonei įtampos ir variklio galios dydžio.
Kintamosios srovės variklio įtampos lygio pasirinkimas daugiausia priklauso nuo maitinimo įtampos lygio naudojimo vietoje. Paprastai žemos įtampos tinklas yra 380 V, taigi vardinė įtampa yra 380 V (Y arba △ jungtis), 220/380 V (△/Y jungtis) ir 380/660 V (△/Y jungtis). Kai žemos įtampos variklio galia tam tikru mastu padidėja (pvz., 300KW/380V), sunku padidinti srovę dėl laido laikomosios galios apribojimo arba per didelės sąnaudos. Didinant įtampą būtina pasiekti didelę galią. Aukštos įtampos tinklo maitinimo įtampa paprastai yra 6000V arba 10000V, o užsienyje taip pat yra 3300V, 6600V ir 11000V įtampos lygių. Aukštos įtampos variklio pranašumas yra tai, kad jis turi didelę galią ir stiprų atsparumą smūgiams; Trūkumas tas, kad didelė inercija, sunku užvesti ir stabdyti.
Vardinė nuolatinės srovės variklio įtampa taip pat turi atitikti maitinimo įtampą. Paprastai 110 V, 220 V ir 440 V. Tarp jų 220 V yra įprastas įtampos lygis, o didelės galios variklius galima padidinti iki 600-1000 V. Kai kintamosios srovės maitinimas yra 380 V, o maitinimui naudojama trifazio tiltinio tiristoriaus lygintuvo grandinė, nuolatinės srovės variklio vardinė įtampa turi būti 440 V. Kai maitinimui naudojamas trifazis pusbangis tiristoriaus lygintuvo maitinimo šaltinis, nuolatinės srovės variklio vardinė įtampa turi būti 220 V.
4. Vardinis greitis
Variklio vardinis greitis reiškia greitį vardiniu darbo režimu.
Variklis ir jo varoma darbo technika turi savo vardinį greitį. Renkantis variklio sukimosi greitį reikia atkreipti dėmesį į tai, kad apsukų skaičius neturėtų būti per mažas, nes kuo mažesnis vardinis variklio sūkių skaičius, tuo daugiau serijų, tuo didesnis tūris, tuo didesnė kaina; tuo pačiu metu variklio greitis neturėtų būti pasirinktas per daug. didelis, nes dėl to transmisija būtų per sudėtinga ir sunkiai prižiūrima.
Be to, kai galia yra pastovi, variklio sukimo momentas yra atvirkščiai proporcingas greičiui.
Todėl tie, kuriems keliami nedideli užvedimo ir stabdymo reikalavimai, gali visapusiškai palyginti kelis skirtingus vardinius greičius pradinių investicijų, ploto ir priežiūros sąnaudų aspektais ir galiausiai nustatyti vardinį greitį; dažnai paleidžiant, stabdant ir atbuline eiga, tačiau jei perėjimo proceso trukmė turi mažai įtakos produktyvumui, be pradinių investicijų, greičio santykis ir vardinis variklio greitis daugiausia parenkami atsižvelgiant į variklio būklę. minimali nuostolių suma pereinamajame procese. Pavyzdžiui, keltuvo varikliui reikia dažnai suktis pirmyn ir atgal, jis turi didelį sukimo momentą, todėl greitis yra labai mažas, variklis yra nepatogus ir brangus.
Kai variklio greitis didelis, reikia atsižvelgti ir į kritinį variklio greitį. Variklio rotorius veikimo metu vibruos, o rotoriaus amplitudė didėja didėjant greičiui. Kai jis pasiekia tam tikrą greitį, amplitudė pasiekia didžiausią reikšmę (tai yra, dažniausiai vadinamas rezonansu). Po šio greičio amplitudė didėja greičiu. Jis palaipsniui mažėja ir stabilizuojasi tam tikrame diapazone. Sukimosi greitis su didžiausia rotoriaus amplitudė vadinamas kritiniu rotoriaus sukimosi greičiu. Šis sukimosi greitis yra lygus natūraliam rotoriaus dažniui. Kai greitis ir toliau didėja, amplitudė vėl padidės, kai ji bus beveik 2 kartus didesnė už natūralų dažnį. Kai greitis yra 2 kartus didesnis už natūralųjį dažnį, jis vadinamas antros eilės kritiniu greičiu, o pagal analogiją yra trečios ir ketvirtos eilės kritiniai greičiai. Jei rotorius veikia kritiniu greičiu, atsiras stipri vibracija, o veleno lenkimo laipsnis žymiai padidės. Ilgalaikis veikimas taip pat sukels rimtą veleno lenkimo deformaciją ar net lūžimą. Pirmosios eilės kritinis variklio greitis paprastai yra didesnis nei 1500 aps./min., todėl įprastiniai mažo greičio varikliai paprastai neatsižvelgia į kritinio greičio įtaką. Kita vertus, 2-polių greitaeigio variklio vardinis greitis yra artimas 3000 aps./min., ir į šią įtaką reikia atsižvelgti, todėl būtina vengti naudoti variklį kritiniu greičiu. ilgas laikas.
Paprastai tariant, variklį galima apytiksliai nustatyti nurodant varomos apkrovos tipą, vardinę galią, vardinę įtampą ir variklio vardinį greitį. Tačiau šių pagrindinių parametrų toli gražu nepakanka, kad būtų optimaliai laikomasi apkrovos reikalavimų. Parametrai, kuriuos taip pat reikia pateikti: dažnis, darbo sistema, perkrovos reikalavimai, izoliacijos klasė, apsaugos klasė, inercijos momentas, apkrovos pasipriešinimo sukimo momento kreivė, montavimo būdas, aplinkos temperatūra, aukštis virš jūros lygio, lauko reikalavimai ir kt., kurie pateikiami pagal konkrečioms sąlygoms.
