اختيار المحركات الكهربائية للمعدات بأنواع مختلفة من أوضاع التحميل والتشغيل

يضمن الاختيار الصحيح للمحركات الكهربائية لآليات الإنتاج تشغيلها المستمر والموثوق طوال فترة الخدمة القياسية. هذه عملية مهمة للغاية حيث يجب مراعاة العديد من العوامل والمعايير المختلفة. أحد أهم العوامل هو النظر في طبيعة ونوع الحمولة.

فيما يلي جميع المعايير التي يجب مراعاتها عند الاختيار: كيفية اختيار المحرك الكهربائي المناسب

عند اختيار المحركات الكهربائية لمختلف الآلات والتركيبات والآلات ، من الضروري مراعاة الأنواع المختلفة للحمل ونوع الخصائص الميكانيكية وطبيعة ومدة دورات عمل هذه الآليات.

بمعرفة كيف سيتغير الحمل على عمود المحرك الكهربائي المحدد ، من الممكن تحديد كيفية تغير فقد الطاقة بدقة أثناء التشغيل ، وبفضل ذلك ، اختر محركًا كهربائيًا يعمل عند حمولة معينة ، ولن يسخن بشكل زائد . لن تتجاوز درجة حرارة التسخين القصوى لعزل المحرك الكهربائي القيمة المسموح بها خلال دورة العمل بأكملها.

يؤدي الاختيار غير الصحيح للمحركات الكهربائية لآليات الإنتاج إلى تعطيل عمليات الإنتاج ويؤدي إلى خسائر في المنتجات المصنعة وتكاليف إضافية للكهرباء.

يجب أن تفي المعدات الكهربائية ذات المحركات الكهربائية بالكامل بمتطلبات العملية التكنولوجية.

يعتبر اختيار أحد أنواع كتالوج المحركات الكهربائية صحيحًا إذا تم استيفاء الشروط التالية:

• المراسلات الأكثر اكتمالا للمحرك الكهربائي مع آلة العمل (آلية القيادة) من حيث الخواص الميكانيكية. هذا يعني أن المحرك الكهربائي يجب أن يكون له خاصية ميكانيكية بحيث يمكنه تزويد المحرك بالقيم الضرورية للسرعة والتسارع في حالة ثابتة وعابرة ؛

• أقصى استفادة من طاقة المحرك الكهربائي في جميع أوضاع التشغيل. يجب أن تكون درجة حرارة جميع الأجزاء النشطة للمحرك الكهربائي في أقسى أوضاع التشغيل قريبة قدر الإمكان من درجة حرارة التسخين المسموح بها ، ولكن لا تتجاوزها ؛

• توافق المحرك الكهربائي مع المحرك والظروف البيئية من حيث التصميم ؛

• امتثال المحرك الكهربائي لمعلمات مصدر الطاقة.

لاختيار محرك كهربائي ، يلزم توفر البيانات التالية:

• نوع واسم آلية القيادة ؛

• القوة القصوى للعمود ، إذا كان وضع التشغيل مستمرًا وكان الحمل ثابتًا ، وفي حالات أخرى ، الرسوم البيانية للتغيرات في الطاقة أو لحظة مقاومة العمود كدالة للوقت ؛

• تردد الدوران (أو مدى التردد الدوراني) لعمود القيادة ؛

• طريقة التعبير عن آلية القيادة بعمود المحرك الكهربائي (في حالة وجود ناقل حركة حركي ، يشار إلى نوع ناقل الحركة ونسبة التروس) ؛

• مقدار عزم الدوران الذي يجب أن يوفره المحرك الكهربائي لعمود القيادة ؛

• حدود تنظيم السرعة (القيم العليا والسفلى وقيم القدرة وعزم الدوران المقابلة) ؛

• الجودة المطلوبة (النعومة والتدرج) للتحكم في السرعة ؛

• تواتر تنشيط محرك الأقراص في غضون ساعة ؛

• خصائص البيئة الخارجية.

يتم اختيار محرك كهربائي بناءً على مراعاة جميع الظروف والبيانات الاسمية وفقًا للكتالوجات.

تتميز الأوضاع الممكنة لتشغيل المحركات الكهربائية بتنوع كبير من حيث طبيعة ومدة الدورات ، وقيم الحمل ، وظروف التبريد ، ونسبة خسائر البدء والتشغيل السلس ، وما إلى ذلك ، وبالتالي إنتاج محركات كهربائية لكل منها من طرق التشغيل الممكنة لمحرك كهربائي ليس له معنى عملي.

بناءً على تحليل الأوضاع الحقيقية ، يتم تحديد فئة خاصة من الأوضاع - أوضاع اسمية ، يتم تصميم وتصنيع المحركات التسلسلية من أجلها.

تشير البيانات الواردة في جواز سفر الآلة الكهربائية إلى وضع اسمي معين وتسمى البيانات الاسمية لآلة كهربائية.

يضمن المصنعون أنه عندما يعمل المحرك الكهربائي في الوضع المقنن عند الحمل المقنن ، فإنه يتم استخدامه حرارياً بالكامل.

يوفر GOST الحالي 8 أوضاع اسمية ، والتي وفقًا للتصنيف الدولي لها رموز S1 - S8.

الخدمة المستمرة S1 - تشغيل الآلة بحمل ثابت لفترة طويلة كافية لتحقيق درجة حرارة ثابتة لجميع أجزائها.

الخدمة قصيرة المدى S2 - تشغيل الماكينة بحمل ثابت لفترة زمنية غير كافية لجميع أجزاء الماكينة للوصول إلى درجة الحرارة المحددة ، يليها إيقاف الماكينة لفترة كافية لتبريد الماكينة إلى درجة حرارة لا تزيد عن 2 درجة مئوية من درجة الحرارة المحيطة. بالنسبة للعمل قصير المدى ، تكون مدة العمل 15 ، 30 ، 60 ، 90 دقيقة.

الخدمة المتقطعة S3 - سلسلة من دورات التشغيل المتطابقة ، تتضمن كل منها وقت تشغيل الحمل المستمر الذي لا يتم خلاله تسخين الماكينة إلى درجة الحرارة المحددة ووقت الانتظار الذي لا تبرد خلاله الماكينة إلى درجة الحرارة المحيطة.

في هذا الوضع ، تكون دورة العمل بحيث لا يؤثر تيار الاندفاع بشكل كبير على ارتفاع درجة الحرارة. وقت الدورة غير كافٍ لتحقيق التوازن الحراري ولا يتجاوز 10 دقائق. يتميز الوضع بقيمة مدة التضمين بالنسب المئوية:

تتميز المحركات التي تنتجها الصناعة لهذا النمط من التشغيل بدورة عمل (PV) ، والتي يتم تحديدها من خلال مدة دورة عمل واحدة

حيث tp هو وقت تشغيل المحرك ؛ tp - وقت الإيقاف المؤقت.

القيم المعيارية لمدة الإدراج: 15 ، 25 ، 40 ، 60٪ أو القيم النسبية لفترة العمل: 0.15 ؛ 0.25 ؛ 0.40 ؛ 0.60. بالنسبة إلى الوضع S3 ، تتوافق البيانات المقدرة فقط مع دورة عمل معينة وتشير إلى فترة العمل.

تعتبر الأنماط S1 - S3 هي الأنماط الرئيسية حاليًا ، حيث يتم تضمين البيانات الاسمية الخاصة بها من قبل مصانع السيارات الكهربائية المحلية في الكتالوجات وجواز السفر الخاص بالجهاز.

قراءة المزيد عنها هنا: أوضاع تشغيل المحركات الكهربائية

للحصول على اختيار معقول للمحرك من حيث القوة ، من الضروري معرفة كيفية تغير حمل عمود المحرك بمرور الوقت ، والذي بدوره يجعل من الممكن تقييم طبيعة التغيير في فقد الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري تحديد كيفية سير عملية تسخين المحرك نتيجة إطلاق فقد الطاقة فيه. يتيح لك هذا النهج اختيار المحرك بطريقة لا تتجاوز درجة الحرارة القصوى لعزل اللف القيمة المسموح بها. هذا الشرط هو أحد الشروط الرئيسية لضمان التشغيل الموثوق للمحرك طوال فترة خدمته.

يجب أن يتم اختيار قوة المحرك الكهربائي وفقًا لطبيعة الأحمال على آلة العمل. يتم تقييم هذه الشخصية على أساسين:

• وفقًا لطريقة التشغيل الاسمية ؛

• من خلال التغييرات في كمية الطاقة المستهلكة.

يجب أن تستوفي قوة المحرك ثلاثة شروط:

• التسخين العادي أثناء التشغيل ؛

• سعة كافية للحمل الزائد ؛

• عزم بدء التشغيل الكافي.

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. 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.

حساب القوة واختيار المحرك للتشغيل المستمر

مع حمل عمود الدوران الثابت أو المتغير قليلاً ، يجب أن تتجاوز طاقة المحرك بشكل طفيف طاقة التحميل.في هذه الحالة ، يجب استيفاء الشرط

Pn ≥ P ،

حيث Pn هي قوة المحرك المقدرة ؛ ف - قوة الحمل. يعود اختيار المحرك إلى اختياره من الكتالوج.

اختيار قوة المحرك للتشغيل المستمر. إذا لم يتغير عزم الدوران وقوة آلية الإنتاج ، فيجب اختيار محرك بقوة اسمية Pn تساوي قوة الحمل ، مع مراعاة الخسائر في ناقل الحركة (علبة التروس):

Pn ≥ Pm / t ، W

حيث ηt هي كفاءة الإرسال (علبة التروس).

في لحظة معينة من مقاومة آلية القيادة السيدة ، نيوتن متر وتواتر دوران عمود الخرج لعلبة التروس n2 ، دورة في الدقيقة

Pm = Mc ∙ ω2، W

حيث ω2 = 2π ∙ n2 / 60، راد / ثانية

بالنسبة لبعض آليات الإنتاج التي تعمل في وضع مستمر مع لحظة ثابتة لمقاومة العمود ، توجد صيغ تقريبية لتحديد قوة المحركات.

حساب القوة واختيار المحرك للحمل قصير المدى

يتم اختيار المحركات للتشغيل قصير المدى للمحرك الكهربائي وفقًا لقوتها المقدرة ، والتي يجب أن تكون مساوية لقوة التحميل ، مع مراعاة مدة التشغيل. القيم القياسية المسموح بها للمحركات التي تنتجها الصناعة للتشغيل قصير المدى هي 10 ، 30 ، 60 ، 90 دقيقة.

في حالة عدم وجود محركات عمل متقطعة ، يمكن تركيب محركات العمل المتقطع. في هذه الحالة ، يقابل وقت التشغيل 30 دقيقة دورة العمل = 15٪ ، 60 دقيقة تقابل دورة العمل = 25٪ ، و 90 دقيقة تقابل دورة العمل = 40٪.كحل أخير ، من الممكن استخدام المحركات للتشغيل المستمر مع Pn <P والفحص اللاحق للظروف الحرارية.

حساب القوة واختيار المحرك للحمل المتقطع

بالنسبة لمحرك كهربائي يعمل في الوضع المتقطع ، يتم حساب قدرة المحرك باستخدام طريقة الخسارة المتوسطة أو القيم المكافئة. الطريقة الأولى أكثر دقة ولكنها تتطلب عمالة أكثر. من الأنسب استخدام طريقة القيم المكافئة. اعتمادًا على جدول الحمل المحدد P = f (t) ، M = f (t) ، I = f (t) ، يتم تحديد قيم التربيع المتوسطة ، وهي يسمى ما يعادل.

القوة المكافئة هي قدرة RMS لمخطط الحمل

حيث t1، t2،…، tk - الفواصل الزمنية التي تكون فيها قوة الحمل مساوية لـ P1 ، P2 ، ... ، Pk ، على التوالي.

وفقًا للكتالوج ، بالنسبة للقيم التي تم الحصول عليها من Reqv و PV ، يتم تحديد القدرة المقدرة للمحرك من الحالة Pn ≥ REKV.

إذا تم إعطاء الرسم البياني M = f (t) ، فإن اللحظة المكافئة

والقوة المكافئة عند السرعة n معطاة بالتعبير

Req = Meq • n / 9550 (كيلوواط).

إذا تم إعطاء الرسم البياني I = f (t) ، فإن تيار مكافئ التسخين

غالبًا ما تختلف القيمة المحسوبة لـ PVr عن القيم القياسية ، لذلك يتم تقريب القيمة التي تم الحصول عليها لـ PVr إلى أقرب قيمة قياسية ، أو يتم إعادة حساب القدرة المكافئة باستخدام الصيغة

أثناء التشغيل ، لوحظ وجود حمولات زائدة على المدى القصير تتجاوز القوة الاسمية للمحرك. لا تؤثر بشكل كبير على تسخين المحركات ، ولكن يمكن أن تؤدي إلى التشغيل أو التوقف بشكل غير صحيح. لذلك ، يجب فحص المحرك لسعة التحميل الزائد وفقًا للتعبير

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn ،

حيث Pm هي أعلى قوة في مخطط الحمل ؛ مم / مينيسوتا - مضاعف الحد الأقصى لعزم الدوران يحدده الكتالوج ؛ المعامل ku = 0.8 يأخذ في الاعتبار انخفاض الجهد المحتمل في الشبكة.

إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط ، فيجب اختيار محرك بقوة أعلى من الكتالوج ومرة ​​أخرى التحقق من سعة التحميل الزائد.

راجع أيضًا حول هذا الموضوع: اختيار محرك للتشغيل المتقطع

تنتج الصناعة عددًا من سلاسل محركات الأحمال المتقطعة:

• رافعات غير متزامنة مع دوار سنجاب في سلسلة MTKF ومع دوار طور في سلسلة MTF ؛

• سلسلة معدنية مماثلة MTKN و MTN ؛

• سلسلة DC D.

تتميز آلات السلسلة المحددة بشكل دوار ممدود (مرساة) ، مما يقلل من لحظة القصور الذاتي. من أجل تقليل الخسائر المنبعثة في لف الجزء الثابت أثناء العبور ، فإن محركات سلسلة MTKF و MTKN لديها زيادة في الانزلاق الاسمي snom = 7 ÷ 12٪. تبلغ سعة الحمولة الزائدة لمحركات الرافعة والسلسلة المعدنية 2.3 - 3 في دورة العمل = 40٪ ، والتي في دورة العمل = 100٪ تقابل λ = Mcr / Mnom100 = 4.4-5.5.