Elección del motor eléctrico
Condiciones para elegir un motor eléctrico.
La elección de uno de los tipos de motores eléctricos del catálogo se considera correcta si se cumplen las siguientes condiciones:
a) la correspondencia más completa del motor eléctrico con la máquina de trabajo (accionamiento) en términos de propiedades mecánicas. Esto significa que el motor eléctrico debe tener una característica mecánica tal que pueda proporcionar al accionamiento los valores necesarios de velocidad y aceleración tanto durante el funcionamiento como en el arranque;
b) aprovechamiento máximo de la potencia del motor eléctrico durante el funcionamiento. La temperatura de todas las partes activas del motor eléctrico en los modos de funcionamiento más severos debe estar lo más cerca posible de la temperatura de calentamiento determinada por las normas, pero no excederla;
c) compatibilidad del motor eléctrico con el variador y las condiciones ambientales en términos de diseño;
d) conformidad del motor eléctrico con los parámetros de su red eléctrica.
a) el nombre y tipo de mecanismo;
b) la potencia máxima del eje de transmisión del mecanismo, si el modo de operación es continuo y la carga es constante, y en otros casos, gráficos de cambios en la potencia o momento de resistencia en función del tiempo;
c) la velocidad de rotación del eje de transmisión del mecanismo;
d) el método de articulación del mecanismo con el eje del motor eléctrico (en presencia de engranajes, se indica el tipo de transmisión y la relación de transmisión);
e) la magnitud del par inicial que debe proporcionar el motor eléctrico sobre el eje impulsor del mecanismo;
(f) los límites de control de velocidad del mecanismo de accionamiento, mostrando los valores de velocidad superior e inferior y los valores de potencia y par correspondientes;
(g) la naturaleza y calidad (suavidad, gradación) del control de velocidad requerido;
(h) la frecuencia con la que se pone en marcha o activa el accionamiento en el plazo de una hora; i) características ambientales.
La selección de un motor eléctrico en base a la consideración de todas las condiciones se lleva a cabo de acuerdo con los datos del catálogo.
Para mecanismos generalizados, la selección de un motor eléctrico se simplifica enormemente debido a los datos contenidos en la información relevante de los fabricantes, y se reduce a especificar el tipo de motor eléctrico en relación con los parámetros de la red y la naturaleza del entorno. .
Selección de motores eléctricos por potencia
a) según el modo nominal de operación;
b) a través de cambios en la cantidad de energía consumida.
Se distinguen los siguientes modos de funcionamiento:
a) larga (largo), cuando el tiempo de trabajo es tan largo que calentamiento del motor electrico alcanza su valor estable (por ejemplo, para bombas, cintas transportadoras, ventiladores, etc.);
b) a corto plazo, cuando la duración del período de funcionamiento es insuficiente para que el motor eléctrico alcance la temperatura de calentamiento correspondiente a la carga dada, y los períodos de parada, por el contrario, son suficientes para enfriar el motor eléctrico a la temperatura ambiente . En este modo pueden funcionar motores eléctricos con una amplia variedad de mecanismos;
c) con interrupciones: con un ciclo de trabajo relativo de 15, 25, 40 y 60% con una duración de un ciclo que no exceda los 10 minutos (por ejemplo, para grúas, algunas máquinas para cortar metales, motores-generadores de soldadura de estación única, etc.).
Dependiendo de los cambios en el valor del consumo de energía, difieren los siguientes casos:
a) carga constante cuando la cantidad de energía consumida durante la operación es constante o tiene ligeras desviaciones del valor promedio, como para bombas centrífugas, ventiladores, compresores de flujo de aire constante, etc.;
b) carga variable, cuando la cantidad de energía consumida cambia periódicamente, como en el caso de excavadoras, grúas, algunas máquinas para corte de metales, etc.;
c) carga pulsante cuando la cantidad de energía consumida cambia continuamente, como bombas alternativas, trituradoras de mandíbula, cribas, etc.
La potencia del motor debe cumplir tres condiciones:
b) suficiente capacidad de sobrecarga;
c) par de arranque suficiente.
Todos los motores eléctricos se clasifican en dos grandes grupos:
a) por trabajo a largo plazo (sin limitación de la duración de la inclusión);
b) para funcionamiento intermitente con tiempos de conmutación de 15, 25, 40 y 60%.
Para el primer grupo, los catálogos y pasaportes muestran la potencia continua que el motor eléctrico puede desarrollar durante un tiempo indefinido, para el segundo grupo: la potencia que el motor eléctrico puede desarrollar, trabajando intermitentemente durante un tiempo arbitrario con un giro determinado -por-duración.
Seleccionado correctamente en todos los casos, se considera un motor eléctrico de este tipo que, trabajando con la carga de acuerdo con el programa determinado por la máquina de trabajo, alcanza el calentamiento máximo permitido de todas sus partes. La elección de motores eléctricos con los llamados La "reserva de potencia", basada en la mayor carga posible de acuerdo con el cronograma, conduce a la subutilización del motor eléctrico y, por lo tanto, a mayores costos de capital y costos operativos debido a la reducción de los factores de potencia y la eficiencia.
El aumento excesivo de la potencia del motor también puede provocar tirones durante la aceleración.
Si el motor eléctrico debe funcionar durante mucho tiempo con una carga constante o ligeramente cambiante, determinar su potencia no es difícil y se lleva a cabo de acuerdo con fórmulas que generalmente incluyen coeficientes empíricos.
Es mucho más difícil elegir la potencia de los motores eléctricos en otros modos de operación.
La carga a corto plazo se caracteriza por el hecho de que los períodos de inclusión son cortos y las pausas son suficientes para el enfriamiento completo del motor eléctrico. En este caso, se supone que la carga del motor eléctrico durante los períodos de conmutación permanece constante o casi constante.
Para que el motor eléctrico se utilice correctamente para calentar en este modo, es necesario elegirlo de modo que su potencia continua (indicada en los catálogos) sea inferior a la potencia correspondiente a la carga a corto plazo, es decir el motor eléctrico tiene una sobrecarga térmica durante los períodos de su funcionamiento a corto plazo.
Si los períodos de funcionamiento del motor eléctrico son significativamente menores que el tiempo requerido para su calentamiento completo, pero las pausas entre los períodos de encendido son significativamente más cortas que el tiempo de enfriamiento completo, entonces se repite la carga a corto plazo.
En la práctica, se deben distinguir dos tipos de este tipo de trabajo:
a) la carga durante el período de operación es de magnitud constante y, por lo tanto, su gráfico se representa con rectángulos que alternan con pausas;
b) la carga durante el período de trabajo cambia según una ley más o menos compleja.
En ambos casos, el problema de elegir un motor eléctrico en términos de potencia se puede resolver tanto analítica como gráficamente. Ambos métodos son bastante complicados, por lo que se recomienda un método simplificado de magnitud equivalente, que incluye tres métodos:
a) corriente rms;
b) potencia cuadrática media raíz;
(c) momento cuadrático medio raíz.
Comprobación de la capacidad de sobrecarga mecánica del motor eléctrico
Después de seleccionar la potencia del motor eléctrico de acuerdo con las condiciones de calentamiento, es necesario verificar la capacidad de sobrecarga mecánica del motor eléctrico, es decir, asegurarse de que el par máximo de carga según el programa durante la operación y el par de arranque no supere el momento del valor de par máximo según catálogo.
En los motores eléctricos asíncronos y síncronos, el valor de la sobrecarga mecánica admisible está determinado por su momento electromagnético de vuelco, al alcanzar el cual estos motores eléctricos se detienen.
El producto de los pares máximos con respecto al nominal debe ser 1,8 para motores asíncronos trifásicos con anillos rozantes y al menos 1,65 para los mismos motores de jaula de ardilla. El múltiplo del par máximo de un motor eléctrico síncrono también debe ser al menos 1,65 a la tensión, frecuencia y corriente de excitación nominales, con un factor de potencia de 0,9 (a la corriente de adelanto).
En la práctica, los motores eléctricos asíncronos y síncronos tienen una capacidad de sobrecarga mecánica de hasta 2-2,5, y en algunos motores eléctricos especiales este valor aumenta hasta 3-3,5.
La sobrecarga permisible de los motores de CC está determinada por las condiciones de funcionamiento y, según GOST, es de 2 a 4 por par, el límite inferior se aplica a los motores eléctricos con excitación en paralelo y el límite superior a los motores eléctricos con excitación en serie.
Si las redes de suministro y distribución son sensibles a la carga, entonces se debe verificar la capacidad de sobrecarga mecánica, teniendo en cuenta las pérdidas de tensión en las redes.
Para motores eléctricos asíncronos de cortocircuito y síncronos, el múltiplo del par de arranque debe ser al menos 0,9 (referido al nominal).
De hecho, el multiplicador de par inicial en los motores eléctricos de doble celda de ardilla y de ranura profunda es mucho mayor y alcanza 2-2,4.
Al elegir la potencia del motor eléctrico, se debe tener en cuenta que la frecuencia de conmutación afecta el calentamiento de los motores eléctricos.La frecuencia de conmutación admisible depende del deslizamiento normal, el par del volante del rotor y la frecuencia de la corriente de irrupción.
Los motores eléctricos asíncronos de tipo normal no permiten una carga de 400 a 1000, y los motores eléctricos con mayor deslizamiento, de 1100 a 2700 arranques por hora. Al arrancar bajo carga, el número permitido de arranques se reduce significativamente.
La corriente de arranque de los motores eléctricos con rotor de jaula de ardilla es grande, y esta circunstancia en las condiciones de arranques frecuentes y especialmente con mayor tiempo de aceleración es importante.
A diferencia de los motores eléctricos con rotor de fase, en los que parte del calor generado durante el arranque se libera en el reóstato, es decir, fuera de la máquina, en los motores de jaula de ardilla, todo el calor se libera en la propia máquina, lo que provoca su mayor calentamiento. Por lo tanto, la elección de la potencia de estos motores eléctricos debe hacerse teniendo en cuenta el calentamiento durante múltiples arranques.