Формула за номинален ток на двигателя. Електрически двигатели. Преобразуване на енергия

Моторно устройство

Свързване на мотора

Изчисляване на мощността на двигателя

Изчисляване на пусковия ток на двигателя

Формулата за изчисляване на пусковия ток на електродвигателите

електрически моторе механизъм, който преобразува електрическата енергия в механична. Принципът на действие на всеки електродвигател се основава на закона за електромагнитната индукция. Обикновено електрическият двигател се състои от неподвижна част (статор) и ротор (или котва), в които се създават стационарни или въртящи се магнитни полета. Електродвигателите са най-много различни видовеи модификации, намират широко приложение в много отрасли на човешката дейност и са един от основните компоненти в механизмите и задвижванията на за различни цели. Ефективността на производството зависи пряко от характеристиките на електродвигателя.

Класификация на електродвигателите

Основните части, които изграждат Електрически двигатели , са статорът и роторът. Роторът е частта от двигателя, която се върти, а статорът е частта, която остава неподвижна. Принципът на действие на електродвигателя се крие във взаимодействието на въртящите се магнитно поле, създаден от намотката на статора и електрически ток, който е в затворената намотка на ротора. Този процес инициира въртенето на ротора по посока на полето.

Основните видове електродвигатели:

Двигател променлив ток;
Двигател постоянен ток;
Полифазен двигател;
монофазен двигател;
двигател на клапана;
Стъпков мотор;
Универсален колекторен мотор.

Когато става въпрос за двигатели като асинхронни електродвигатели, тогава те се отнасят до типа AC двигатели. Такива двигатели са монофазни електродвигатели , както и дву- и трифазни. При асинхронните двигатели честотата на променливия ток в намотката не съответства на скоростта на ротора. Процесът на работа на асинхронен електродвигател се осигурява от разликата във времето на генериране на магнитните полета на статора и ротора. Поради това въртенето на ротора се забавя спрямо полето на статора. Купете електродвигател асинхронен типвъзможно за машини, които не изискват специални условияработа на задействащия механизъм.

Видове електродвигатели според степента на защита от външната среда:

Взривозащитен;
защитени;
Затворено.

Взривобезопасни електродвигатели имат здрав корпус, който, ако възникне експлозия на двигателя, ще предотврати повреда на всички останали части на механизма и ще предотврати пожар.

Защитени двигатели по време на работа те са затворени със специални амортисьори и мрежи, които предпазват механизма от чужди предмети. Използват се в среда, където няма висока влажност и примеси от газове, прах, дим и химикали.

Затворени двигатели имат специална обвивка, която предотвратява проникването на прах, газове, влага и други вещества и елементи, които могат да навредят на механизма на двигателя. Такива електродвигатели са херметични и нехерметични.

Област на приложение честотни преобразувателидоста обширен. Те са търсени в металорежещи машини и електрически задвижвания на промишлени механизми, конвейери, изпускателни вентилационни системи и др. Принципът на работа на честотника се крие в правилото за изчисляване на ъгловата скорост на въртене на вала, което включва такъв фактор като честотата на захранването. По този начин, чрез промяна на честотата на мощността на намотката на двигателя, е възможно да се регулира скоростта на въртене на ротора на двигателя в права пропорция, като по този начин се намалява скоростта на двигателя или се увеличава. Тези устройства се наричат още "инвертори", поради метода, чрез който се решава задачата за едновременно регулиране на честотата и напрежението на изхода на преобразувателя. Всички честотни преобразуватели са задължително маркирани с табели, които показват техните характеристики:

Максималната възможна мощност на електродвигателя;
Захранващо напрежение;
Брой фази (монофазни, трифазни).

Повечето индустриални честотни преобразуватели са проектирани да работят в трифазни мрежипроменлив ток, но има и други модели, като честотни преобразуватели за монофазни двигатели.

Приложение на електродвигател

живот модерен човекТрудно е да си представим без такъв механизъм като електрически мотор. Огледайте се - станали са почти повсеместни. Днес те се използват не само във всички индустрии, но и в транспорта, предмети и устройства, които заобикалят Ежедневието, на работа и у дома. Сешоари, вентилатори, шевни машини, строителни инструменти - това далеч не е пълен списъкустройства, които използват електрически двигатели.

Именно асинхронните електродвигатели са особено надеждни, поради което намират широко приложение в задвижванията на металообработващи, дървообработващи машини и други индустриални машини, в ковашки преси, подемни машини, асансьори, тъкачни, шевни и земекопни машини, промишлени вентилатори, компресори, помпи, центрофуги, бетонобъркачки. Крановите двигатели се използват в капиталното, промишленото и гражданското строителство, минната промишленост, металургията, енергетиката, транспорта.

Метро, трамвай, тролейбус - всички тези видове транспорт дължат съществуването си на електрическия мотор. Всяка офис или жилищна сграда днес не може да се представи без климатик или система за пречистване на въздуха - те също използват електрически двигатели. Функциониране на мнозинството модерно оборудванее невъзможно без електрически двигател и следователно много зависи от качеството и надеждността на този механизъм. Разрушаването му може да доведе до много тъжни резултати, до спиране на производството и огромни финансови загуби. Ето защо можете да закупите електродвигатели само от надежден и доверен доставчик, който гарантира качество на продукта.

Принципът на работа на електродвигателя

Принципът на работа на електродвигателя се крие в ефекта на магнетизма, който ви позволява ефективно да преобразувате електрическа енергияв механични. Принципът на преобразуване на енергията в различни видовеелектрически двигатели е еднакъв за всички видове електродвигатели, но дизайнът на двигателите и начинът, по който може да се контролира скоростта на въртящия момент, може да се различават. Всеки от ученическата скамейка е познат най-простият примерелектрически мотор - когато рамката се върти между полюсите на постоянен магнит. Разбира се, устройството на електродвигателя, който се използва в промишлени механизми или домакински уреди, е много по-сложно. Нека да разгледаме как работи асинхронен електродвигател, който се използва най-широко в индустрията.

Принципът на работа на асинхронен двигател.

Принцип на действие асинхронен двигател, подобно на други, се основава на използването на въртящо се магнитно поле. Скоростта на въртене на магнитното поле се нарича синхронна, тъй като съответства на скоростта на въртене на магнита. В този случай скоростта на въртене на цилиндъра обикновено се нарича асинхронна, т.е. не съвпадаща със скоростта на въртене на магнита. Скоростта на въртене на цилиндъра (ротора) се различава от синхронната скорост на въртене на магнитното поле с малко количество, наречено приплъзване. Да принуждавам да принуждавам електричествоза да създадете въртящо се магнитно поле и да го използвате за въртене на ротора, обикновено се използва трифазен ток.

Моторно устройство

Три намотки, мрежи трифазен токразположени един спрямо друг под ъгъл от 120 °. Вътре в ядрото върху оста е фиксиран метален цилиндър, наречен ротор на електродвигателя. Ако намотките са свързани помежду си и са свързани към мрежа с трифазен ток, тогава общият магнитен поток, създаден от трите полюса, ще се окаже въртящ се. Общият магнитен поток в същото време ще промени посоката си с промяна в посоката на тока в намотките (полюсите) на статора. В този случай, за един период на промяна на тока в намотките, магнитният поток ще направи пълна революция. Въртящият се магнитен поток ще увлече цилиндъра със себе си и така ще получим асинхронен електродвигател.

Намотките на статора могат да бъдат свързани в "звезда", но се образува въртящо се магнитно поле, когато са свързани в "триъгълник". Ако размените намотките на втората и третата фаза, тогава магнитният поток ще промени посоката на въртене на обратното. Същият резултат може да се постигне без размяна на намотките на статора, а чрез насочване на тока на втората фаза на мрежата към третата фаза на статора и третата фаза на мрежата във втората фаза на статора. Така посоката на въртене на магнитното поле може да се промени чрез превключване на произволни две фази.

Свързване на мотора

Статорът на модерен асинхронен електродвигател има неизразени полюси, т.е. вътрешната повърхност на статора е напълно гладка. За да се намалят загубите от вихрови токове, сърцевината на статора е направена от тънки щамповани стоманени листове. Сглобеното ядро на статора е фиксирано в стоманен корпус. В слотовете на статора е положена намотка от меден проводник. Фазовите намотки на статора на електродвигателя са свързани чрез "звезда" или "триъгълник", за които всички начала и краища на намотките се довеждат до корпуса - към специален изолационен щит. Такова статорно устройство е много удобно, тъй като ви позволява да включите намотките му за различни стандартни напрежения.

Роторът на асинхронния двигател, подобно на статора, е сглобен от щамповани стоманени листове. Намотката е положена в жлебовете на ротора. В зависимост от конструкцията на ротора, асинхронните електродвигатели се разделят на двигатели с ротор с катерицаи фазов ротор. Намотката на ротора с катерица е направена от медни пръти, поставени в жлебовете на ротора. Краищата на пръчките са свързани с меден пръстен. Такава намотка се нарича намотка "катерица". Имайте предвид, че медните пръти в жлебовете не са изолирани.

4-6. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПОСТОЯНЕН ЕЛЕКТРОМОТОР

Започваме изчислението с DC двигател, тъй като изчислението му е по-просто и по-ясно от AC двигателите. Ето подробно обяснение на всички изчислени стойности, които след това ще бъдат намерени в AC двигатели. Изчислението е дадено за двуполюсни електродвигатели с последователно възбуждане.

Като се има предвид мощността, скоростта, напрежението на двигателя, можете да определите всички размери и данни за намотките на електрическия двигател. Изчисляването на електродвигателя започва с определянето на два основни размера, които са диаметърът и дължината на арматурата. Тези размери са включени във формулата:

където D е диаметърът на котвата, m; l е дължината на котвата, m; P I - проектна мощност, W; A — линейно натоварване на арматурата, A/m; B е магнитната индукция във въздушната междина, T; n - номинална скорост, об / мин.

Дължината и диаметърът на арматурата на електродвигателя се изразяват в метри, тъй като в този случай формулите за изчисление, свързващи размерите на двигателя с индукция и поток, са по-удобни и по-прости. Резултатите от изчисленията, получени в метри, могат лесно да бъдат преобразувани в сантиметри или милиметри за практически цели при производството на различни части.

Лявата страна на формулата е пропорционална на обема на котвата. Наистина, ако се умножи по π и се раздели на 4, тогава ще се получи обемът на цилиндъра, който е котвата на електродвигателя. Както се вижда от дясната страна на формулата, обемът на арматурата е пропорционален на мощността на електродвигателя P i и обратно пропорционален на честотата на въртене п. От това можем да заключим, че колкото по-висока е честотата на въртене на арматура на двигателя, толкова по-малки ще са неговите размери при една и съща мощност. И размерите на останалите части на електродвигателя също зависят от размера на арматурата.

Очаквана мощност на електродвигателя, W,

където E е e. d.s., индуциран в намотката на котвата, когато тя се върти в магнитно поле, V; I е токът, консумиран от електродвигателя от източника, A; P е номиналната мощност на електродвигателя, W; η е коефициентът на полезно действие на електродвигателя, чиято стойност може да се вземе от кривата на фиг. 4-2; както се вижда от кривата, стойностите на ефективността намаляват с намаляване на мощността на двигателя.

Числената стойност на проектната мощност се получава чрез решаване на (4-2), където са известни стойностите на всички количества. Номиналната мощност винаги е по-голяма от номиналната мощност на електродвигателя, тъй като част от подадената енергия се губи в самия електродвигател.

Токът, консумиран от електрическия мотор, A,

където P е номиналната мощност, W; U - номинално напрежение, V; η е ефективността според кривата на фиг. 4-2.

Сега можем да дефинираме e. д.с. E, които ще са необходими в бъдеще:

където N е броят на проводниците на намотката на котвата; коефициентът 2 в знаменателя показва това общ токарматура I от колекторната плоча се разклонява между два намотъчни проводника и само половината от тока преминава през всеки проводник; произведението πD изразява обиколката на арматурата.

Така линейното натоварване показва колко ампера се падат на 1 m от обиколката на арматурата. Линейно натоварване A и магнитна индукция във въздушната междина B се наричат електромагнитни товари. Те показват колко е натоварен електродвигателят в електрическо и магнитно отношение. От (4-1) може да се види, че колкото по-голям е продуктът AB, толкова по-малки ще бъдат размерите на котвата. Но стойностите на A и B не трябва да надвишават определена граница, тъй като в противен случай електрическият мотор ще стане много горещ по време на работа.

Отоплението на електродвигателя обаче зависи не само от електромагнитните натоварвания, но и от времето на неговата работа. Някои двигатели работят дълго време без спиране, като двигателите на вентилаторите. Други електрически двигатели работят с прекъсвания, по време на които имат време да се охладят, например електрически двигатели на кранови модели, електрически играчи, прахосмукачки. Работата на електродвигателите с прекъсвания се нарича периодична работа. Това означава, че двигателят се включва за кратко време, след това има прекъсване и двигателят се включва отново.

Продължителността на включване на такъв електродвигател се изразява като процент от определен период, който се приема за 10 минути. Например, ако двигателят работи за един период от 2,5 минути, а останалото време е на празен ход, тогава работният цикъл е 25%. Ако електродвигателят работи 4 минути, работният цикъл е 40%.

Изборът на линеен товар и магнитна индукция се извършва по кривите на фиг. 4-3, където отношението на номиналната мощност към номиналната скорост е нанесено по хоризонталната ос. На фиг. Таблица 4-3 дава стойности A и B за двигатели с непрекъснат режим на работа. Например, ако електродвигател с мощност 80 W при скорост 4000 rpm работи дълго време при пълно натоварване, тогава на хоризонталната ос заделяме стойността 80/4000=20 10 -3. На вертикалната линия отчитаме стойността на линейното натоварване A \u003d 9000 A / m и индукцията във въздушната междина B \u003d 0,35 T.

При периодична работа с работен цикъл от 25%, стойностите на електромагнитните натоварвания могат да бъдат увеличени с 30%, т.е. те могат да бъдат взети 1,3 пъти повече. Тогава

A \u003d 9000 1.3 \u003d 11 700 A / m,

и магнитната индукция

B \u003d 0,35 1,3 \u003d 0,455 T.

Означаваме l/D=e. Стойността на e за малки електрически двигатели варира от 0,4 до 1,6. Ако трябва да получите електрически мотор с по-къса дължина, но с по-голям диаметър, тогава приемаме e = 0,4. Напротив, ако електродвигателят трябва да се побере в тръба с малък диаметър, тогава избираме e = 1,6. Ако размерите на електродвигателя не са обвързани с никакви условия, тогава обикновено се приема e = 1. Въвеждайки съотношението l/D = e в лявата страна на (4-1), ние се отърваваме от едно неизвестно l и (4-1) изглежда така:

След като дефинирахме D, намираме l=De. Така се определят основните размери на електродвигателя.

Сега нека да преминем към изчисляването на намотката на котвата. За да направите това, трябва да определите магнитния поток на електрическия мотор.

Ако магнитната индукция във въздушната междина се умножи по площта, през която силовите линии влизат в арматурата, тогава получаваме магнитния поток на електродвигателя, който обозначаваме с гръцката буква F (phi):

Магнитният поток се измерва във уебери. Гръцката буква τ (тау) обозначава разделението на полюсите, тоест частта от арматурния кръг, която пада върху единия полюс. При двуполюсен електродвигател делението на полюсите е τ=πD/2. Гръцката буква a (алфа) показва коя част от полюсното деление е заета от дъгата на полюса b t (фиг. 4-5). Обикновено се приема a = 0,65. По този начин продуктът aτl дава площта на полюса, обърната към арматурата.

Броят на анкерните канали се определя от съотношението Z≈3D, в което диаметърът на анкера е изразен в сантиметри. Препоръчително е да вземете нечетното число, най-близко до полученото. Броят на арматурните проводници се определя по формулата

Броят на проводниците в един жлеб N z =N/Z. Числото N z, получено по време на изчислението, трябва да се закръгли до най-близкото четно цяло число, така че намотката да може да бъде навита на два слоя. Изборът на броя на слотовете и броя на проводниците ще бъде ясен от числения пример за изчисляване на електродвигателя.

Напречното сечение на проводника за намотката на котвата може да се определи чрез разделяне на тока в проводника на плътността на тока. Плътността на тока показва колко ампера преминават през всеки квадратен милиметържично сечение и се обозначава с гръцката буква А (делта). Така напречното сечение на жицата, mm 2,

Плътността на тока за домашни двигатели с постоянен ток трябва да бъде избрана в диапазона от 6 до 12 A / mm 2. За малки двигатели с високи скорости, плътността на тока се взема по-близо до горната препоръчителна стойност. За по-големи двигатели с по-ниски обороти, по-близо до по-ниската стойност.

Това напречно сечение на проводника s е предварително. Във втората колона на табл. 4-1 трябва да намерите напречното сечение на стандартния проводник, което е най-близо до изчисленото. В първата колона на тази таблица намираме диаметъра на проводника d. Липсата на проводник с необходимия диаметър не може да попречи на производството на електродвигател, тъй като има големи възможности за подмяна на проводника. Първо, един проводник може да бъде заменен с два проводника, ако сечението на тези проводници е същото като това на заменения проводник. Напречното сечение на проводника зависи от квадрата на неговия диаметър, което означава, че проводник с напречно сечение 2 пъти по-малко ще има диаметър √2 пъти по-малък. Например, вместо тел с диаметър 0,29 мм, можете да вземете два проводника с диаметър 0,2 мм. В този случай плътността на тока почти няма да се промени, но броят на проводниците в жлеба ще се увеличи 2 пъти. Плътността на запълване на жлеба с проводници също ще се увеличи, тъй като всеки проводник има двуслойна изолация. Навиването на такава намотка ще бъде по-трудно. Можете да замените един проводник с два с различен диаметър. Например, вместо тел с диаметър 0,29 мм, можете да вземете два проводника: единият с диаметър 0,31 мм, а другият с диаметър 0,27 мм. Както се вижда от табл. 4 1, сумата от напречните сечения на два резервни проводника е равна на напречното сечение на подменяния проводник:

0,075 + 0,057 \u003d 0,132 mm 2.

След като най-накрая изберете диаметъра на жицата d, е необходимо според таблицата. 4-2 определете диаметъра изолиран проводник d от, добавяйки двустранната дебелина δ от изолацията:

Определете размерите на жлеба. Напречното сечение на канала S, mm 2, необходимо за поставяне на проводниците на намотката, може да се изчисли по формулата:

където k s е коефициентът на запълване на слота, показващ колко плътно проводниците запълват слота.

Колкото по-малък е коефициентът на запълване, толкова по-голяма трябва да бъде площта на канала. Колкото по-голям е коефициентът на запълване и колкото по-дебела е изолацията на слота, толкова по-трудно е навиването на намотката. При самостоятелно направени електродвигатели се препоръчва да се изолира с жлебна втулка 2 от електрокартон с дебелина 0,2 mm. В горната част на намотката в жлеба е монтиран клин 3 от картон с дебелина 0,3 mm (фиг. 4-4). При изчисленията можете да вземете коефициента на запълване k 3 =0,4.

При фабрично произведените двигатели слотовете са със сложна крушовидна форма (вижте Фигура 2-10), за да поемат повече проводницибез да се отслабва дебелината на зъбите между жлебовете. В домашните електродвигатели е най-лесно да пробиете кръгли канали в компресираната арматурна сърцевина (фиг. 4-5).

Диаметърът на канала се определя от неговото напречно сечение:

Разстояние между центровете на съседни жлебове, mm,

и дебелина на зъбите, mm,

Дебелината на зъба в тясната точка трябва да бъде най-малко 2 mm. Ако според изчислението дебелината на зъба е по-малка от 2 mm, е необходимо да се увеличи диаметърът на анкера. Слотът на жлеба a трябва да бъде с 1 mm по-голям от диаметъра на изолирания проводник.

Броят на колекторните плочи в електродвигателите за ниско напрежение (12 V и по-ниски) се приема равен на броя на слотовете на котвата. Полагането на намотката на котвата в жлебовете и свързването им към колекторните плочи са описани в гл. 5. Напречното сечение на въглеродно-графитната четка S sh, cm 2, се избира по формулата:

където? u е плътността на тока под четката, ? y \u003d 5÷8 A / cm 2.

Това завършва изчисляването на котвата.

Пристъпваме към изчисляването на магнитната система и намотката на възбуждане. За домашен електродвигател най-лесният начин е да използвате магнитна система отворен тип(фиг. 4-5). При изчисляването на първо място се определя въздушната междина δ между арматурата и полюсите. При машините с постоянен ток въздушната междина се определя по формулата

Ъгълът на полюсната дъга може да се намери от стойността a = 0,65. Половината от кръга е 180°; следователно, a=180° 0,65= 117°, закръглете до 120°.

Размерите на магнитната верига се изчисляват според препоръчителните магнитни индукции в нейните секции. При изчисляване на напречното сечение на полюсите и рамката, магнитният поток се увеличава с 10%, тъй като част от линиите се затварят между страните на рамката, заобикаляйки котвата. Следователно магнитният поток на полюсите и рамката F st \u003d 1,1 F.

Индукцията в рамката се взема B st \u003d 0,5 T. Дължина полева линияв рамката L st се определя според скицата (фиг. 4-5). Тук пунктираната линия показва пътя на магнитния поток. Състои се от следните секции: две въздушни междини, два зъба, котва и рамка. За да разберете кои с. трябва да се създаде възбуждаща намотка, е необходимо да се изчисли n. с. (Iw) за всеки от тези раздели и след това ги добавете всички. Да започнем изчислението. с. от въздушната междина.

Магнетизираща сила на две въздушни междини:

където δ е въздушната междина от едната страна на котвата, m; k δ е коефициентът на въздушната междина, който отчита колко се увеличава магнитното съпротивление на въздушната междина поради наличието на жлебове на котвата; може да се счита k δ =1,1; B - индукция във въздушната междина, T.

За да се определи n. с. арматурни зъби, трябва да знаете индукцията в зъба. Дебелината на зъба се определя от (4-12). Магнитният поток навлиза в зъба през част от обиколката на арматурата, която е заета от един венец на зъба и един слот на жлеб. Нарича се зъбно деление t 1 и се определя по формулата

Индукцията в зъба ще бъде толкова пъти по-голяма от индукцията във въздушната междина, колкото пъти дебелината на зъба е по-малка от делението на зъба. Освен това трябва да се има предвид, че част от дължината на арматурата е заета от изолационни слоеве между стоманените листове на арматурата, които съставляват около 10%. Следователно индукцията в зъба може да се определи по формулата

Тази индукция съгласно табл. 4-3 съответства на напрегнатостта на полето H z . За изчисляване на n. с. с две височини на зъба, H z трябва да се умножи по удвоената височина на зъба. Въпреки това, като се има предвид, че с кръгли канали индукцията в горната и долната част на зъба намалява, ние умножаваме H z по височината на един зъб lw z \u003d H z h z.

При изчисляване на индукцията в сърцевината на котвата трябва да се вземе предвид, че магнитният поток в нея се разклонява и следователно само половината от потока пада върху една секция. Напречното сечение на сърцевината на котвата съгласно фиг. 4-5 е равно на разстоянието от основата на жлеба до вала, умножено по дължината на арматурата l:

Също така е необходимо да се вземат предвид изолационните слоеве между листовете. По този начин индукцията в сърцевината на котвата

Тази индукция съгласно табл. 4-3 съответства на H i. Магнетизираща сила на сърцевината на котвата:

където L i е дължината на електропровода в сърцевината, m, съгласно фиг. 4-5:

Както се вижда на фиг. 4-5, този двигател няма изпъкнали полюси, тъй като те са слети с рамката. Следователно изчисляването на неподвижната част на магнитната верига се свежда до изчисляването на рамката. Ширината на леглото се определя от зададената индукция B=0,5 T, m,

Силата на полето H st за индукция от 0,5 T се намира в табл. 4-3. Когато определяме дължината на линията на полето в рамката, срещаме трудности, тъй като дължината на страната на рамката зависи от дебелината на намотката и ние все още не я знаем. Следователно, ние приемаме дебелината на намотката b k \u003d 30 δ, където δ е въздушната междина. Зависимостта между дебелината на намотката и междината се обяснява с факта, че n зависи главно от размера на междината. с. намотки, а оттам и размерите на намотката. След като се определи дължината на електропровода в рамката L st от скицата, е възможно да се изчисли n. с. легла:

Сега нека добавим n. с. всички области:

Такива n. с. трябва да създаде намотка, когато двигателят работи на празен ход. Но при натоварване, когато токът в арматурата се увеличи, ще се появи демагнетизиращият ефект на магнитното поле на арматурата. Следователно n. с. бобините трябва да имат някакъв запас, който се изчислява по формулата

По този начин, n. с. намотки под натоварване на двигателя

Токът на котвата ще премине през възбудителната намотка и следователно броят на завъртанията на намотката ще бъде w \u003d Iw / I.

За да се определи напречното сечение на проводника, токът трябва да се раздели на плътността на тока. Взема се по-малко, отколкото за намотката на котвата, тъй като завоите на намотката са неподвижни и следователно се охлаждат по-лошо.

Напречно сечение на проводника на намотката, mm 2, s = I/?.

Според таблицата 4-1 намерете най-близкото стандартно сечение и диаметър на проводника. Избор на марка тел, според таблицата. 4-2 намираме диаметъра на изолирания проводник d pz. За да разберете дебелината на намотката, трябва да знаете площта, mm 2, заета от завоите на намотката, която може да се определи по формулата

Разделяйки площта на дължината на намотката, която е посочена на скицата l k, получаваме дебелината на намотката, mm,

И така, според номиналните данни на електродвигателя, които са изразени само с три числа, използвайки формули и таблици, ние определихме всички размери на електродвигателя, необходими за неговото производство. Изчисленият електродвигател ще работи надеждно и отоплението му няма да надхвърли допустимите норми. Това е стойността на изчисляване на електрическия мотор. Би ли било възможно да се "отгатнат" всички тези измерения без изчисления? Вероятно електродвигателят ще трябва да се преправя няколко пъти, за да се получи задоволителен резултат, като се отделя няколко пъти повече време за тези промени, отколкото за изчислението, да не говорим за повредените материали. Освен това по време на процеса на изчисление ще придобиете умения за технически изчисления и познания по теория на електрическите машини.

Н.В. Виноградов, Ю.Н. Виноградов
Как сами да изчислите и направите електродвигател
Москва 1974 г

Условия за избор на електродвигател

Изборът на един от каталожните видове електродвигатели се счита за правилен, ако са изпълнени следните условия:

а) най-пълното съответствие на електродвигателя с работната машина (задвижване) по отношение на механичните свойства. Това означава, че електродвигателят трябва да има такава механична характеристика, че да може да осигури на задвижването необходимите стойности на скоростта и ускорението както по време на работа, така и по време на стартиране;

б) максимално използване на мощността на електродвигателя по време на работа. Температурата на всички активни части на електродвигателя в най-тежките режими на работа трябва да бъде възможно най-близо до температурата на нагряване, предвидена от стандартите, но не и да я надвишава;

в) съответствие на електродвигателя със задвижването и условията околен святпо дизайн;

г) съответствие на електродвигателя с параметрите на захранващата му мрежа.

За да изберете електродвигател, са необходими следните първоначални данни:

а) наименование и вид на механизма;

б) максимална мощностна задвижващия вал на механизма, ако режимът на работа е непрекъснат и натоварването е постоянно, а в останалите случаи - графики на промените в мощността или момента на съпротивление във функция от времето;

в) скорост на въртене на задвижващия вал на механизма;

г) методът на шарнирно свързване на механизма с вала на двигателя (при наличие на предавки се посочват типът на предавката и предавателното отношение);

д) количеството въртящ момент при стартиране, което електродвигателят трябва да осигури на задвижващия вал на механизма;

е) граници за контрол на скоростта на задвижвания механизъм, показващи горните и долните стойности на скоростта и съответните стойности на мощността и въртящия момент;

ж) естеството и качеството (плавност, стъпаловидност) на необходимото регулиране на скоростта;

з) честота на стартиране или включване на задвижването в рамките на един час; и) характеристики на околната среда.

Изборът на електродвигател въз основа на всички условия се извършва по каталожни данни.

За механизми широко приложениеизборът на електродвигател е значително опростен благодарение на данните, съдържащи се в съответната информация на производителите, и се свежда до уточняване на типа електродвигател във връзка с параметрите на мрежата и естеството на околната среда.

Изборът на електродвигатели по мощност

Изборът на мощност на електродвигателя трябва да се извършва в съответствие с характера на натоварванията на работната машина. Този характер се оценява на две основания:

а) според номиналния режим на работа;

б) чрез промени в големината на потреблението на енергия.

Има следните режими на работа:

а) дълъг (дълъг), когато работният период е толкова дълъг, че отопление на двигателядостига своята стабилна стойност (например помпи, лентови транспортьори, вентилатори и др.);

б) краткосрочни, когато продължителността на работния период е недостатъчна за достигане на електродвигателя температура - отоплениесъответстващи на дадено натоварване, а периодите на спиране, напротив, са достатъчни, за да охладят двигателя до температурата на околната среда. В този режим могат да работят електрически двигатели с голямо разнообразие от механизми;

в) прекъснати - с относителен работен цикъл 15, 25, 40 и 60% с продължителност на един цикъл не повече от 10 минути (например за кранове, някои металорежещи машини, еднопостови заваръчни мотор-генератори и др. .).

Следните случаи се отличават с промени в големината на консумацията на енергия:

а) постоянно натоварване, когато количеството консумирана мощност по време на работа е постоянно или има леки отклонения от средната стойност, като центробежни помпи, вентилатори, компресори с постоянен въздушен поток и др.;

б) променливо натоварванекогато количеството консумирана мощност се променя периодично, като например при багери, кранове, някои машини и др.;

в) пулсиращо натоварване, когато количеството консумирана мощност се променя непрекъснато, като например при бутални помпи, челюстни трошачки, сита и др.

Мощността на електродвигателя трябва да отговаря на три условия:

а) нормално нагряване по време на работа;

б) достатъчна способност за претоварване;

в) достатъчен стартов момент.

Всички електродвигатели са разделени на две основни групи:

а) за дългосрочна работа (без ограничаване на продължителността на включването);

б) за периодична работа с работни цикли от 15, 25, 40 и 60%.

За първата група каталозите и паспортите показват дългосрочната мощност, която електродвигателят може да развие за неопределено време, за втората група - мощността, която електродвигателят може да развие, работейки с прекъсвания за произволно дълго време при определен работен цикъл.

Във всички случаи за правилно избран се счита такъв електродвигател, който, работейки с натоварване по график, зададен от работната машина, достига пълното допустимо нагряване на всички негови части. Изборът на електродвигатели с така наречения "запас на мощността", базиран на възможно най-високото натоварване по график, води до недостатъчно използване на електродвигателя и следователно до увеличаване на капиталовите разходи и експлоатационните разходи поради намаляване на коефициентите на мощност и ефективност.

Прекомерното увеличаване на мощността на двигателя също може да доведе до сътресения по време на ускорение.

Ако електродвигателят трябва да работи дълго време с постоянно или леко променящо се натоварване, тогава определянето на неговата мощност не е трудно и се извършва по формули, които обикновено включват емпирични коефициенти.

Много по-трудно е да се избере мощността на електродвигателите на други режими на работа.

Краткотрайното натоварване се характеризира с това, че периодите на превключване са кратки, а паузите са достатъчни за пълното охлаждане на двигателя. Приема се, че натоварването на електродвигателя през периодите на превключване остава постоянно или почти постоянно.

За да може електродвигателят да се използва правилно в този режим за отопление, е необходимо да се подбере така, че неговата продължителна мощност (посочена в каталозите) да е по-малка от мощността, съответстваща на краткотраен товар, т.е. двигателят в периоди на краткотрайна работа има термично претоварване.

Ако периодите на работа на електродвигателя са значително по-малки от времето, необходимо за пълното му загряване, но паузите между периодите на превключване са значително по-малки от времето за пълно охлаждане, тогава е налице периодично натоварване.

На практика трябва да се разграничат два вида такава работа:

а) натоварването през периода на работа е постоянно по величина и следователно неговата графика е изобразена с правоъгълници, редуващи се с паузи;

б) натоварването през периода на работа се променя по повече или по-малко сложен закон.

И в двата случая проблемът с избора на електродвигател по мощност може да бъде решен както аналитично, така и графично. И двата метода са доста сложни, така че практически се препоръчва опростен метод с еквивалентно величие, който включва три метода:

а) RMS ток;

б) RMS мощност;

в) среден квадратичен момент.

Проверка на механичната претоварваща способност на електродвигателя

След като изберете мощността на електродвигателя според условията на отопление, е необходимо да проверите механичната способност за претоварване на електродвигателя, т.е. да се уверите, че максималният въртящ момент на натоварване според графика по време на работа и въртящият момент при стартиране ще не превишават стойностите максимален моментпо каталог.

За асинхронните и синхронните електродвигатели размерът на допустимото механично претоварване се определя от техния преобръщащ електромагнитен момент, при достигането на който тези електродвигатели спират.

Кратността на максималните моменти по отношение на номиналните трябва да бъде 1,8 за трифазни асинхронни електродвигатели с контактни пръстени, най-малко 1,65 за същите електродвигатели с късо съединение. Кратността на максималния въртящ момент на синхронния двигател също трябва да бъде най-малко 1,65 при номинални напрежения, честота и ток на възбуждане, с коефициент на мощност 0,9 (с водещ ток).

Практически асинхронните и синхронните електродвигатели имат механична претоварваща способност до 2-2,5, а за някои специални електродвигатели тази стойност се повишава до 3-3,5.

Допустимото претоварване на двигателите с постоянен ток се определя от условията на работа и според GOST е от 2 до 4 по отношение на въртящия момент, като долната граница се отнася за електродвигатели с паралелно, а горната граница - за електродвигатели с последователно възбуждане .

Ако захранващите и разпределителните мрежи са чувствителни към натоварване, тогава трябва да се провери механичната способност за претоварване, като се вземат предвид загубите на напрежение в мрежите.

За асинхронни електродвигатели с катерица и синхронни електродвигатели кратността на началния въртящ момент трябва да бъде най-малко 0,9 (по отношение на номиналния).

В действителност, кратността на началния въртящ момент за електродвигатели с двойна клетка и с дълбок канал е много по-висока и достига 2-2,4.

При избора на мощността на електродвигателя трябва да се има предвид, че нагряването на електродвигателите се влияе от честотата на включване. Допустимата честота на превключване зависи от нормалното приплъзване, момента на маховика на ротора и кратността на пусковия ток.

Асинхронните електродвигатели от нормални типове позволяват без натоварване от 400 до 1000, а електродвигателите с повишено приплъзване - от 1100 до 2700 стартирания на час. При стартиране под товар допустимият брой стартирания е значително намален.

Стартовият ток на електродвигателите с ротор с катерица е голям и това обстоятелство е важно при условия на чести стартове и особено при увеличено време за ускорение.

За разлика от електродвигателите с фазов ротор, при които част от топлината, генерирана при пускане, се отделя в реостата, т.е. извън машината, при електродвигателите с късо съединение цялата топлина се отделя в самата машина, което причинява повишеното му нагряване. Следователно изборът на мощност на тези електродвигатели трябва да се направи, като се вземе предвид нагряването при многократно стартиране.

Условия за избор на електродвигател

в) съответствие на електродвигателя с условията на задвижването и околната среда съгласно проекта;

г) съответствие на електродвигателя с параметрите на захранващата му мрежа.

За да изберете електродвигател, са необходими следните първоначални данни:

а) наименование и вид на механизма;

б) максималната мощност на задвижващия вал на механизма, ако режимът на работа е продължителен и натоварването е постоянно, а в останалите случаи - графики на промените в мощността или съпротивителния момент във функция от времето;

в) скорост на въртене на задвижващия вал на механизма;

ж) естеството и качеството (плавност, стъпаловидност) на необходимото регулиране на скоростта;

Изборът на електродвигател въз основа на всички условия се извършва по каталожни данни.

За механизми с широко приложение изборът на електродвигател е значително опростен поради данните, съдържащи се в съответната информация на производителите, и се свежда до изясняване на типа електродвигател във връзка с параметрите на мрежата и естеството на околната среда.

Изборът на електродвигатели по мощност

а) според номиналния режим на работа;

б) чрез промени в големината на потреблението на енергия.

Има следните режими на работа:

б) краткотрайни, когато продължителността на работния период е недостатъчна, за да може електродвигателят да достигне температурата на нагряване, съответстваща на дадения товар, а периодите на изключване, напротив, са достатъчни за охлаждане на електродвигателя до околната среда. температура. В този режим могат да работят електрически двигатели с голямо разнообразие от механизми;

Следните случаи се отличават с промени в големината на консумацията на енергия:

б) променливо натоварване, когато количеството консумирана мощност се променя периодично, като например при багери, кранове, някои машини и др.;

Мощността на електродвигателя трябва да отговаря на три условия:

а) нормално нагряване по време на работа;

б) достатъчна способност за претоварване;

в) достатъчен стартов момент.

Всички електродвигатели са разделени на две основни групи:

а) за дългосрочна работа (без ограничаване на продължителността на включването);

б) за периодична работа с работни цикли от 15, 25, 40 и 60%.

Прекомерното увеличаване на мощността на двигателя също може да доведе до сътресения по време на ускорение.

Много по-трудно е да се избере мощността на електродвигателите на други режими на работа.

На практика трябва да се разграничат два вида такава работа:

б) натоварването през периода на работа се променя по повече или по-малко сложен закон.

а) RMS ток;

б) RMS мощност;

в) среден квадратичен момент.

Проверка на механичната претоварваща способност на електродвигателя

След като изберете мощността на електродвигателя според условията на отопление, е необходимо да проверите механичната способност за претоварване на електродвигателя, т.е. да се уверите, че максималният въртящ момент на натоварване според графика по време на работа и въртящият момент по време на стартиране ще не надвишава стойностите на максималния въртящ момент по каталог.

Кратността на максималните моменти по отношение на номиналните трябва да бъде 1,8 за трифазни асинхронни електродвигатели с контактни пръстени, най-малко 1,65 за същите електродвигатели с късо съединение. Множеството на максималния въртящ момент на синхронния двигател също трябва да бъде най-малко 1,65 при номинални напрежения, честота и ток на възбуждане, с коефициент на мощност 0,9 (с водещ ток).