اختيار المحرك الكهربائي
شروط اختيار محرك كهربائي
يعتبر اختيار أحد أنواع كتالوج المحركات الكهربائية صحيحًا إذا تم استيفاء الشروط التالية:
أ) المراسلات الأكثر اكتمالا للمحرك الكهربائي مع آلة العمل (القيادة) من حيث الخواص الميكانيكية. هذا يعني أن المحرك الكهربائي يجب أن يكون له خاصية ميكانيكية بحيث يمكنه تزويد المحرك بالقيم الضرورية للسرعة والتسارع أثناء التشغيل وعند بدء التشغيل ؛
ب) أقصى استفادة من طاقة المحرك الكهربائي أثناء التشغيل. يجب أن تكون درجة حرارة جميع الأجزاء النشطة للمحرك الكهربائي في أقسى أوضاع التشغيل أقرب ما يمكن إلى درجة حرارة التسخين التي تحددها المعايير ، ولكن لا تتجاوزها ؛
ج) توافق المحرك الكهربائي مع المحرك والظروف البيئية من حيث التصميم ؛
د) امتثال المحرك الكهربائي لمعايير شبكة الطاقة الخاصة به.
أ) اسم الآلية ونوعها ؛
ب) أقصى قوة لمحرك محرك الآلية ، إذا كان وضع التشغيل مستمرًا والحمل ثابتًا ، وفي حالات أخرى - الرسوم البيانية للتغيرات في القوة أو لحظة المقاومة كدالة للوقت ؛
ج) سرعة دوران عمود الإدارة للآلية ؛
د) طريقة التعبير عن الآلية مع عمود المحرك الكهربائي (في وجود التروس ، يشار إلى نوع ناقل الحركة ونسبة النقل) ؛
هـ) حجم العزم الأولي الذي يجب أن يوفره المحرك الكهربائي على عمود إدارة الآلية ؛
(و) حدود التحكم في السرعة لآلية القيادة ، والتي تبين قيم السرعة العلوية والسفلية وقيم القدرة وعزم الدوران المقابلة ؛
(ز) طبيعة وجودة (النعومة والتدرج) للتحكم في السرعة المطلوب ؛
(ح) تواتر بدء القيادة أو تعشيقها في غضون ساعة واحدة ؛ ط) الخصائص البيئية.
يتم اختيار محرك كهربائي بناءً على مراعاة جميع الظروف وفقًا لبيانات الكتالوج.
بالنسبة للآليات المنتشرة ، يتم تبسيط اختيار المحرك الكهربائي إلى حد كبير بسبب البيانات الواردة في المعلومات ذات الصلة من الشركات المصنعة ، وينحصر في تحديد نوع المحرك الكهربائي فيما يتعلق بمعلمات الشبكة وطبيعة البيئة .
اختيار المحركات الكهربائية عن طريق الطاقة
أ) حسب طريقة التشغيل الاسمية ؛
ب) من خلال التغييرات في كمية الطاقة المستهلكة.
تتميز أوضاع التشغيل التالية:
أ) طويلة (طويلة) ، عندما تكون فترة العمل طويلة إلى هذا الحد تسخين المحرك الكهربائي يصل إلى قيمته الثابتة (على سبيل المثال ، للمضخات وأحزمة النقل والمراوح وما إلى ذلك) ؛
ب) على المدى القصير ، عندما تكون مدة فترة التشغيل غير كافية حتى يصل المحرك الكهربائي إلى درجة حرارة التسخين المقابلة للحمل المعطى ، وفترات الإغلاق ، على العكس من ذلك ، كافية لتبريد المحرك الكهربائي إلى درجة الحرارة المحيطة . يمكن للمحركات الكهربائية ذات الآليات المتنوعة أن تعمل في هذا الوضع ؛
ج) مع الانقطاعات - مع دورة عمل نسبية تبلغ 15 و 25 و 40 و 60٪ مع مدة دورة واحدة لا تتجاوز 10 دقائق (على سبيل المثال ، للرافعات ، وبعض آلات قطع المعادن ، ومحركات اللحام أحادية المحطة ، والمولدات ، إلخ.).
اعتمادًا على التغييرات في قيمة استهلاك الطاقة ، تختلف الحالات التالية:
أ) الحمل الثابت عندما تكون كمية الطاقة المستهلكة أثناء التشغيل ثابتة أو لها انحرافات طفيفة عن متوسط القيمة ، مثل مضخات الطرد المركزي والمراوح وضواغط تدفق الهواء الثابت ، وما إلى ذلك ؛
ب) الحمل المتغير ، عندما تتغير كمية الطاقة المستهلكة بشكل دوري ، مثل الحفارات ، والرافعات ، وبعض آلات قطع المعادن ، وما إلى ذلك ؛
ج) الحمل النابض عندما تتغير كمية الطاقة المستهلكة بشكل مستمر ، مثل المضخات الترددية ، والكسارات الفكية ، والغرابيل ، إلخ.
يجب أن تستوفي قوة المحرك ثلاثة شروط:
ب) سعة كافية للحمل الزائد ؛
ج) عزم بدء التشغيل الكافي.
تصنف جميع المحركات الكهربائية إلى مجموعتين رئيسيتين:
أ) للعمل طويل الأجل (على سبيل المثال لا الحصر مدة التضمين) ؛
ب) للتشغيل المتقطع بأوقات تبديل 15 و 25 و 40 و 60٪.
بالنسبة للمجموعة الأولى ، تُظهر الكتالوجات وجوازات السفر القوة المستمرة التي يمكن أن يطورها المحرك الكهربائي لفترة طويلة غير محددة ، بالنسبة للمجموعة الثانية - القوة التي يمكن أن يطورها المحرك الكهربائي ، والعمل بشكل متقطع لفترة طويلة تعسفية مع دوران معين حسب المدة.
يعتبر المحرك الكهربائي المختار بشكل صحيح في جميع الحالات مثل هذا المحرك الكهربائي ، والذي يعمل مع الحمل وفقًا للجدول الزمني الذي تحدده آلة العمل ، ويصل إلى التسخين الكامل المسموح به لجميع أجزائه. اختيار المحركات الكهربائية مع ما يسمى ب "احتياطي الطاقة" ، بناءً على أكبر حمولة ممكنة وفقًا للجدول الزمني ، يؤدي إلى قلة استخدام المحرك الكهربائي ، وبالتالي إلى زيادة تكاليف رأس المال وتكاليف التشغيل بسبب انخفاض عوامل الطاقة والكفاءة.
يمكن أن تؤدي الزيادة المفرطة في قوة المحرك أيضًا إلى اهتزازات أثناء التسارع.
إذا كان يجب أن يعمل المحرك الكهربائي لفترة طويلة مع حمل ثابت أو متغير قليلاً ، فإن تحديد قوته ليس بالأمر الصعب ويتم تنفيذه وفقًا للصيغ التي تتضمن عادةً معاملات تجريبية.
من الأصعب بكثير اختيار قوة المحركات الكهربائية في أوضاع التشغيل الأخرى.
يتميز الحمل قصير المدى بحقيقة أن فترات التضمين قصيرة وأن الفواصل كافية للتبريد الكامل للمحرك الكهربائي. في هذه الحالة ، يُفترض أن الحمل على المحرك الكهربائي أثناء فترات التبديل يظل ثابتًا أو ثابتًا تقريبًا.
لكي يتم استخدام المحرك الكهربائي بشكل صحيح للتدفئة في هذا الوضع ، من الضروري اختياره بحيث تكون قوته المستمرة (المشار إليها في الكتالوجات) أقل من الطاقة المقابلة للحمل قصير المدى ، أي المحرك الكهربائي لديه حمولة زائدة حرارية خلال فترات تشغيله على المدى القصير.
إذا كانت فترات تشغيل المحرك الكهربائي أقل بكثير من الوقت المطلوب للتدفئة الكاملة ، ولكن فترات التوقف بين فترات التبديل أقصر بكثير من وقت التبريد الكامل ، عندئذٍ يكون هناك تحميل متكرر قصير المدى.
في الممارسة العملية ، يجب التمييز بين نوعين من هذا العمل:
أ) الحمل أثناء فترة التشغيل ثابت من حيث الحجم ، وبالتالي يتم تصوير الرسم البياني الخاص به مع مستطيلات بالتناوب مع التوقفات ؛
ب) يتغير الحمل أثناء فترة العمل وفقًا لقانون أكثر أو أقل تعقيدًا.
في كلتا الحالتين ، يمكن حل مشكلة اختيار محرك كهربائي من حيث القوة تحليليًا وبيانيًا. كلتا الطريقتين معقدتان للغاية ، لذا يوصى باستخدام طريقة مبسطة من الحجم المكافئ ، والتي تتضمن ثلاث طرق:
أ) جذر متوسط التربيع الحالية ؛
ب) الجذر يعني القوة التربيعية ؛
(ج) الجذر التربيعي المتوسط العزم.
فحص سعة التحميل الميكانيكي للمحرك الكهربائي
بعد اختيار قوة المحرك الكهربائي وفقًا لظروف التسخين ، من الضروري التحقق من قدرة التحميل الزائد الميكانيكية للمحرك الكهربائي ، أي التأكد من أن أقصى عزم دوران للحمل وفقًا للجدول الزمني أثناء التشغيل وأن عزم بدء التشغيل لن تجاوز الحد الأقصى لقيمة عزم الدوران وفقًا للكتالوج.
في المحركات الكهربائية غير المتزامنة والمتزامنة ، يتم تحديد قيمة الحمل الزائد الميكانيكي المسموح به من خلال انقلاب العزم الكهرومغناطيسي ، عند الوصول إلى توقف هذه المحركات الكهربائية.
يجب أن يكون ناتج أقصى عزم دوران فيما يتعلق بالتقييم 1.8 للمحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور ذات الحلقات الانزلاقية و 1.65 على الأقل لنفس محركات قفص السنجاب. يجب أيضًا أن يكون مضاعف الحد الأقصى لعزم الدوران للمحرك الكهربائي المتزامن 1.65 على الأقل في الجهد المقنن والتردد وتيار الإثارة ، مع عامل قدرة يبلغ 0.9 (عند التيار الرئيسي).
عمليًا ، تتمتع المحركات الكهربائية غير المتزامنة والمتزامنة بقدرة ميكانيكية زائدة تصل إلى 2-2.5 ، وفي بعض المحركات الكهربائية الخاصة تزداد هذه القيمة إلى 3-3.5.
يتم تحديد الحمل الزائد المسموح به لمحركات التيار المستمر من خلال ظروف التشغيل ووفقًا لـ GOST من 2 إلى 4 لكل عزم دوران ، وينطبق الحد الأدنى على المحركات الكهربائية ذات الإثارة المتوازية ، والحد الأعلى للمحركات الكهربائية ذات الإثارة المتسلسلة.
إذا كانت شبكات التوريد والتوزيع حساسة للحمل ، فيجب فحص سعة التحميل الزائد الميكانيكية ، مع مراعاة فقد الجهد في الشبكات.
بالنسبة للدائرة القصيرة غير المتزامنة والمحركات الكهربائية المتزامنة ، يجب أن يكون عزم الدوران المتعدد على الأقل 0.9 (نسبة إلى الاسمية).
في الواقع ، مضاعف عزم الدوران الأولي في المحركات الكهربائية ذات الخلية السنجاب المزدوجة والأخدود العميق أعلى بكثير ويصل إلى 2-2.4.
عند اختيار قوة المحرك الكهربائي ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن تردد التبديل يؤثر على تسخين المحركات الكهربائية.يعتمد تردد التبديل المسموح به على الانزلاق الطبيعي ، وعزم دوران دولاب الموازنة وتكرار تيار التدفق.
لا تسمح المحركات الكهربائية غير المتزامنة من الأنواع العادية بالحمل من 400 إلى 1000 ، والمحركات الكهربائية ذات الانزلاق المتزايد - من 1100 إلى 2700 تبدأ في الساعة. عند البدء تحت الحمل ، يتم تقليل عدد مرات البدء المسموح به بشكل كبير.
إن تيار البدء للمحركات الكهربائية ذات الدوار القفص السنجابي كبير ، وهذا الظرف في ظروف التشغيل المتكرر وخاصة مع زيادة وقت التسارع مهم.
على عكس المحركات الكهربائية ذات الدوار الطوري ، حيث يتم إطلاق جزء من الحرارة المتولدة أثناء البدء في مقاومة متغيرة ، أي خارج الماكينة ، في محركات القفص السنجابي ، يتم إطلاق كل الحرارة في الماكينة نفسها ، مما يؤدي إلى زيادة تسخينها. لذلك ، يجب أن يتم اختيار قوة هذه المحركات الكهربائية مع مراعاة التسخين أثناء عمليات البدء المتعددة.