elektrisk motor er en mekanisme som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi. Prinsippet for drift av enhver elektrisk motor er basert på loven om elektromagnetisk induksjon. Vanligvis består en elektrisk motor av en stasjonær del (stator) og en rotor (eller anker), der stasjonære eller roterende magnetiske felt skapes. Elektriske motorer er mest forskjellige typer og modifikasjoner, er mye brukt i mange grener av menneskelig aktivitet, og er en av hovedkomponentene i mekanismene og drivkraftene til til ulike formål. Effektiviteten av produksjonen avhenger direkte av egenskapene til den elektriske motoren.

Klassifisering av elektriske motorer

Hoveddelene som utgjør Elektriske motorer , er statoren og rotoren. Rotoren er den delen av motoren som roterer, og statoren er den delen som forblir stasjonær. Prinsippet for drift av den elektriske motoren ligger i samspillet mellom den roterende magnetfelt, skapt av statorviklingen og elektrisk strøm, som er i den lukkede rotorviklingen. Denne prosessen initierer rotasjonen av rotoren i feltets retning.

De viktigste typene elektriske motorer:

• Motor vekselstrøm;
• Motor likestrøm;
• polyfase motor;
• enfase motor;
• ventil motor;
• Stepper motor;
• Universal samlemotor.

Når det gjelder motorer som asynkrone elektriske motorer, så refererer de til typen AC-motorer. Slike motorer er enfase elektriske motorer , samt to- og trefase. I asynkrone motorer stemmer ikke frekvensen til vekselstrømmen i viklingen med rotorens hastighet. Prosessen med drift av en asynkron elektrisk motor er gitt av forskjellen i tidspunktet for generering av magnetfeltene til statoren og rotoren. På grunn av dette er rotasjonen av rotoren forsinket i forhold til statorfeltet. Kjøp en elektrisk motor asynkron type mulig for maskiner som ikke krever spesielle forhold drift av utløsermekanismen.

Typer elektriske motorer i henhold til graden av beskyttelse mot det ytre miljø:

• Eksplosjons-sikker;
• beskyttet;
• Lukket.

Eksplosjonssikre elektriske motorer har en sterk sak, som, hvis det oppstår en motoreksplosjon, vil forhindre skade på alle andre deler av mekanismen og forhindre brann.

Beskyttede motorer under drift er de lukket med spesielle dempere og nett som beskytter mekanismen mot fremmedlegemer. De brukes i et miljø hvor det ikke er høy luftfuktighet og urenheter av gasser, støv, røyk og kjemikalier.

Medfølgende motorer har et spesielt skall som hindrer inntrengning av støv, gasser, fuktighet og andre stoffer og elementer som kan skade motormekanismen. Slike elektriske motorer er hermetiske og ikke-hermetiske.

Bruksområde frekvensomformere ganske omfattende. De er etterspurt i verktøymaskiner og elektriske stasjoner av industrielle mekanismer, transportører, eksosventilasjonssystemer og så videre. Prinsippet for drift av chastotnik ligger i regelen for beregning av akselens vinkelhastighet, som inkluderer en faktor som frekvensen til strømforsyningen. Ved å endre kraftfrekvensen til motorviklingen er det således mulig å regulere rotasjonshastigheten til motorrotoren i direkte proporsjon, og dermed redusere motorhastigheten eller øke den. Disse enhetene kalles også "invertere", på grunn av metoden der oppgaven med å samtidig regulere frekvensen og spenningen ved utgangen til omformeren løses. Alle frekvensomformere er nødvendigvis merket med plater, som indikerer deres egenskaper:

• Den maksimale mulige kraften til den elektriske motoren;
• Forsyningsspenningen;
• Antall faser (en-fase, tre-fase).

De fleste industrielle frekvensomformere er designet for å fungere i trefasenettverk vekselstrøm, men det finnes andre modeller, for eksempel frekvensomformere for enfasemotorer.

Bruk av elektrisk motor

Liv moderne mann vanskelig å forestille seg uten en slik mekanisme som en elektrisk motor. Ta en titt rundt - de har blitt nesten allestedsnærværende. I dag brukes de ikke bare i alle bransjer, men også i transport, gjenstander og enheter som omgir dem Hverdagen, på jobb og hjemme. Hårfønere, vifter, symaskiner, byggeverktøy - disse er langt fra komplett liste enheter som bruker elektriske motorer.

Det er asynkrone elektriske motorer som er spesielt pålitelige, på grunn av disse er de mye brukt i drivverk for metallbearbeiding, trebearbeidingsmaskiner og andre industrielle maskiner, i smipresser, heisemaskiner, heiser, veve-, sy- og jordflyttemaskiner, industrivifter, kompressorer, pumper, sentrifuger, betongblandere . Kranmotorer brukes i kapital, industriell og sivil konstruksjon, gruvedrift, metallurgisk industri, energi, transport.

Metro, trikk, trolleybuss - alle disse transportformene skylder sin eksistens til den elektriske motoren. Ethvert kontor eller boligbygg i dag kan ikke tenkes uten et klimaanlegg eller et luftrensesystem - de bruker også elektriske motorer. Funksjonen til det meste av moderne utstyr er umulig uten en elektrisk motor, og derfor avhenger mye av kvaliteten og påliteligheten til denne mekanismen. Dens sammenbrudd kan føre til svært triste resultater, opp til produksjonsstopp og store økonomiske tap. Derfor kan du kun kjøpe elektriske motorer fra en pålitelig og pålitelig leverandør som garanterer produktkvalitet.

Prinsippet for drift av den elektriske motoren

Prinsippet for drift av den elektriske motoren ligger i effekten av magnetisme, som lar deg konvertere effektivt elektrisk energi til mekanisk. Prinsippet om å konvertere energi til forskjellige typer elektriske motorer er lik for alle typer elektriske motorer, men utformingen av motorene og hvordan hastigheten på dreiemomentet kan styres kan variere. Alle fra skolebenken er kjent det enkleste eksempelet elektrisk motor - når rammen roterer mellom polene til en permanent magnet. Selvfølgelig er enheten til en elektrisk motor, som brukes i industrielle mekanismer eller husholdningsapparater, mye mer komplisert. La oss se på hvordan en asynkron elektrisk motor fungerer, som er mest brukt i industrien.

Prinsippet for drift av en asynkron motor.

Driftsprinsipp induksjonsmotor, som andre, er basert på bruk av et roterende magnetfelt. Rotasjonshastigheten til magnetfeltet kalles synkron, siden den tilsvarer rotasjonshastigheten til magneten. I dette tilfellet kalles sylinderens rotasjonshastighet vanligvis asynkron, det vil si at den ikke sammenfaller med rotasjonshastigheten til magneten. Rotasjonshastigheten til sylinderen (rotoren) skiller seg fra den synkrone rotasjonshastigheten til magnetfeltet med en liten mengde, kalt slip. Å tvinge til å tvinge elektrisitet for å skape et roterende magnetfelt og bruke det til å rotere rotoren, brukes vanligvis en trefasestrøm.

Motorisk enhet

Tre viklinger, nettverk trefasestrøm plassert den ene i forhold til den andre i en vinkel på 120 °. Inne i kjernen er en metallsylinder festet på aksen, kalt rotoren til den elektriske motoren. Hvis viklingene er koblet til hverandre og koblet til et trefaset strømnettverk, vil den totale magnetiske fluksen skapt av de tre polene vise seg å rotere. Den totale magnetiske fluksen vil samtidig endre retning med en endring i strømmens retning i statorviklingene (polene). I dette tilfellet, i en periode med strømendring i viklingene, vil den magnetiske fluksen gjøre en fullstendig revolusjon. Den roterende magnetiske fluksen vil trekke sylinderen med seg, og vi får dermed en asynkron elektrisk motor.

Statorviklingene kan kobles i en "stjerne", men det dannes også et roterende magnetfelt når de kobles i en "delta". Hvis du bytter viklingene til den andre og tredje fasen, vil den magnetiske fluksen endre rotasjonsretningen til det motsatte. Det samme resultatet kan oppnås uten å bytte statorviklingene, men ved å rette strømmen til den andre fasen av nettverket inn i den tredje fasen av statoren, og den tredje fasen av nettverket inn i den andre fasen av statoren. Dermed kan rotasjonsretningen til magnetfeltet endres ved å bytte hvilke som helst to faser.

Motortilkobling

Statoren til en moderne asynkron elektrisk motor har uuttrykte poler, det vil si at den indre overflaten av statoren er helt glatt. For å redusere virvelstrømstap er statorkjernen laget av tynne stemplede stålplater. Den sammensatte statorkjernen er festet i en stålkasse. En kobbertrådsvikling legges i statorsporene. Faseviklingene til statoren til den elektriske motoren er forbundet med en "stjerne" eller "trekant", for hvilken alle begynnelsen og endene av viklingene bringes til huset - til et spesielt isolerende skjold. En slik statorenhet er veldig praktisk, siden den lar deg slå på viklingene for forskjellige standardspenninger.

Rotoren til en induksjonsmotor, som statoren, er satt sammen av stemplede stålplater. Viklingen legges i sporene på rotoren. Avhengig av utformingen av rotoren, er asynkrone elektriske motorer delt inn i motorer med ekorn-burrotor og faserotor. Viklingen til ekorn-burrotoren er laget av kobberstenger plassert i sporene på rotoren. Endene av stengene er forbundet med en kobberring. En slik vikling kalles en "ekornbur" vikling. Merk at kobberstengene i sporene ikke er isolert.

4-6. BEREGNING AV EN DC ELEKTRISK MOTOR

Vi starter beregningen med en DC-motor, siden beregningen er enklere og klarere enn AC-motorer. Her er en detaljert forklaring av alle de beregnede verdiene, som da vil bli funnet i AC-motorer. Beregningen er gitt for topolede elektriske motorer med serieeksitasjon.

Gitt kraften, hastigheten, spenningen til motoren, kan du bestemme alle dimensjonene og viklingsdataene til den elektriske motoren. Beregningen av den elektriske motoren begynner med bestemmelsen av to hoveddimensjoner, som er diameteren og lengden på ankeret. Disse dimensjonene er inkludert i formelen:

hvor D er ankerdiameteren, m; l er lengden på ankeret, m; P I - designkraft, W; A—lineær belastning av armaturet, A/m; B er den magnetiske induksjonen i luftgapet, T; n - nominell hastighet, rpm.

Lengden og diameteren til ankeret til den elektriske motoren er uttrykt i meter, siden i dette tilfellet er beregningsformlene som relaterer dimensjonene til motoren med induksjon og strømning mer praktiske og enklere. Beregningsresultater oppnådd i meter kan enkelt konverteres til centimeter eller millimeter for praktiske formål ved fremstilling av ulike deler.

Venstre side av formelen er proporsjonal med volumet av ankeret. Faktisk, hvis det multipliseres med π og divideres med 4, vil volumet til sylinderen oppnås, som er ankeret til den elektriske motoren. Som man kan se fra høyre side av formelen, er volumet til ankeret proporsjonalt med kraften til den elektriske motoren Pi og omvendt proporsjonalt med rotasjonsfrekvensen n. Fra dette kan vi konkludere med at jo høyere rotasjonsfrekvensen til motorarmatur, jo mindre vil dimensjonene være ved samme kraft. Og dimensjonene til de resterende delene av den elektriske motoren avhenger også av størrelsen på armaturet.

Estimert effekt til den elektriske motoren, W,

hvor E er e. d.s., indusert i ankerviklingen når den roterer i et magnetisk felt, V; I er strømmen som forbrukes av den elektriske motoren fra kilden, A; P er merkeeffekten til den elektriske motoren, W; η er virkningsgraden til den elektriske motoren, hvis verdi kan tas fra kurven i fig. 4-2; som man kan se fra kurven, reduseres effektivitetsverdiene når motoreffekten avtar.

Den numeriske verdien av designeffekten oppnås ved å løse (4-2), hvor verdiene for alle størrelser er kjent. Merkeeffekten er alltid større enn merkeeffekten til elmotoren, siden en del av den tilførte energien går tapt i selve elmotoren.

Strømmen som forbrukes av den elektriske motoren, A,

hvor P er merkeeffekten, W; U - nominell spenning, V; η er effektiviteten i henhold til kurven i fig. 4-2.

Nå kan vi definere e. d.s. E, som vil være nødvendig i fremtiden:

hvor N er antall ankerviklingsledere; faktor 2 i nevneren viser det total strøm anker I fra kollektorplaten forgrener seg mellom to viklingsledere og bare halvparten av strømmen går gjennom hver leder; produktet πD uttrykker omkretsen av ankeret.

Dermed viser den lineære lasten hvor mange ampere som faller på 1 m av ankerets omkrets. Lineær last A og magnetisk induksjon i luftspalten B kalles elektromagnetiske laster. De viser hvor tungt belastet den elektriske motoren er i elektriske og magnetiske termer. Fra (4-1) kan man se at jo større produktet AB er, jo mindre vil ankerdimensjonene være. Men verdiene for A og B bør ikke overskride en viss grense, siden ellers vil den elektriske motoren bli veldig varm under drift.

Imidlertid avhenger oppvarmingen av den elektriske motoren ikke bare av elektromagnetiske belastninger, men også på tidspunktet for driften. Noen motorer går lenge uten å stoppe, for eksempel viftemotorer. Andre motorer går med jevne mellomrom for å la dem kjøle seg ned, for eksempel modellkraner, dreieskiver, støvsugere. Driften av elektriske motorer med avbrudd kalles intermitterende drift. Det betyr at motoren slås på en kort stund, deretter blir det pause og motoren slås på igjen.

Varigheten av inkluderingen av en slik elektrisk motor er uttrykt som en prosentandel av en viss periode, som tas som 10 minutter. For eksempel, hvis motoren går i en periode på 2,5 minutter, og resten av tiden er inaktiv, er driftssyklusen 25 %. Hvis den elektriske motoren går i 4 minutter, er driftssyklusen 40 %.

Valget av lineær belastning og magnetisk induksjon gjøres i henhold til kurvene på fig. 4-3, hvor forholdet mellom merkeeffekt og merkehastighet er plottet langs den horisontale aksen. På fig. Tabell 4-3 gir A- og B-verdier for kontinuerlig drift. For eksempel, hvis en elektrisk motor med en effekt på 80 W ved en hastighet på 4000 rpm fungerer i lang tid ved full belastning, så setter vi til side verdien 80/4000=20 10 -3 på den horisontale aksen. På den vertikale linjen teller vi verdien av den lineære belastningen A \u003d 9000 A / m og induksjon i luftgapet B \u003d 0,35 T.

Med intermitterende drift med en driftssyklus på 25%, kan verdiene av elektromagnetiske belastninger økes med 30%, det vil si at de kan tas 1,3 ganger mer. Deretter

A \u003d 9000 1,3 \u003d 11 700 A/m,

og den magnetiske induksjonen

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

Betegn l/D=e. Verdien av e for små elektriske motorer varierer fra 0,4 til 1,6. Hvis du trenger å få en elektrisk motor med kortere lengde, men med større diameter, så tar vi e = 0,4. Tvert imot, hvis den elektriske motoren må passe inn i et rør med liten diameter, velger vi e = 1,6. Hvis dimensjonene til den elektriske motoren ikke er bundet av noen betingelser, tas vanligvis e = 1. Ved å introdusere forholdet l/D = e til venstre side av (4-1), blir vi kvitt en ukjent l og (4-1) ser slik ut:

Etter å ha definert D, finner vi l=De. Dermed bestemmes hoveddimensjonene til den elektriske motoren.

La oss nå gå videre til beregningen av armaturviklingen. For å gjøre dette, må du bestemme den magnetiske fluksen til den elektriske motoren.

Hvis den magnetiske induksjonen i luftgapet multipliseres med området som kraftlinjene kommer inn i ankeret, får vi den magnetiske fluksen til den elektriske motoren, som vi betegner med den greske bokstaven F (phi):

Magnetisk fluks måles i webere. Den greske bokstaven τ (tau) betegner poldelingen, det vil si den delen av armatursirkelen som faller på den ene polen. I en to-polet elektrisk motor er poldelingen τ=πD/2. Den greske bokstaven a (alfa) indikerer hvilken del av poldelingen som er okkupert av polbuen b t (fig. 4-5). Vanligvis ta a = 0,65. Dermed gir produktet aτl arealet av polen som vender mot ankeret.

Antall ankerspor bestemmes fra forholdet Z≈3D, hvor diameteren til ankeret er uttrykt i centimeter. Det anbefales å ta oddetall nærmest det mottatte. Antall ankerledere bestemmes av formelen

Antall ledere i ett spor N z =N/Z. Tallet N z oppnådd under beregningen må rundes opp til nærmeste partall slik at viklingen kan vikles i to lag. Valget av antall spor og antall ledere vil være klart fra det numeriske eksemplet på beregningen av den elektriske motoren.

Tverrsnittet av ledningen for ankerviklingen kan bestemmes ved å dele strømmen i lederen med strømtettheten. Strømtetthet indikerer hvor mange ampere som passerer gjennom hver kvadratmillimeter trådseksjon, og er betegnet med den greske bokstaven A (delta). Dermed tverrsnittet av ledningen, mm 2,

Strømtettheten for hjemmelagde DC-motorer bør velges i området fra 6 til 12 A / mm 2. For små motorer med høye hastigheter tas strømtettheten nærmere den øvre anbefalte verdien. For større motorer med lavere turtall, nærmere den lavere verdien.

Dette trådtverrsnittet s er foreløpig. I den andre kolonnen i tabellen. 4-1 må du finne tverrsnittet til standardledningen, som er nærmest den beregnede. I den første kolonnen i denne tabellen finner vi tråddiameteren d. Fraværet av en ledning med den nødvendige diameteren kan ikke forstyrre produksjonen av en elektrisk motor, siden det er store muligheter for å erstatte ledningen. Først av alt kan en ledning erstattes av to ledninger, hvis delen av disse ledningene er den samme som den erstattede ledningen. Tverrsnittet av ledningen avhenger av kvadratet på dens diameter, noe som betyr at en ledning med et tverrsnitt 2 ganger mindre vil ha en diameter √2 ganger mindre. For eksempel, i stedet for en ledning med en diameter på 0,29 mm, kan du ta to ledninger med en diameter på 0,2 mm. I dette tilfellet vil strømtettheten knapt endre seg, men antall ledninger i sporet vil øke med 2 ganger. Tettheten av å fylle sporet med ledninger vil også øke, siden hver ledning har en to-lags isolasjon. Vikle en slik vikling vil være vanskeligere. Du kan erstatte en ledning med to med forskjellige diametre. For eksempel, i stedet for en ledning med en diameter på 0,29 mm, kan du ta to ledninger: en med en diameter på 0,31 mm og den andre med en diameter på 0,27 mm. Som det fremgår av tabell. 4 1, er summen av tverrsnittene til to erstatningstråder lik tverrsnittet til ledningen som skiftes ut:

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

Etter å ha valgt diameteren på ledningen d, er det nødvendig i henhold til tabellen. 4-2 bestemme diameteren isolert ledning d fra, legg til den dobbeltsidige tykkelsen δ fra isolasjonen:

Bestem dimensjonene til sporet. Sporetverrsnittet S, mm 2, som kreves for å romme viklingslederne, kan beregnes med formelen:

hvor k s er spaltefyllingsfaktoren, som viser hvor tett lederne fyller spalten.

Jo mindre fyllfaktor, desto større skal rilleområdet være. Jo større fyllfaktor og jo tykkere sporisolasjon, desto vanskeligere er det å vikle viklingen. I selvlagde elektriske motorer anbefales det å isolere med en rillehylse 2 laget av 0,2 mm tykk elektrisk papp. På toppen av viklingen er en kile 3 laget av papp 0,3 mm tykk installert i sporet (fig. 4-4). I beregningene kan du ta fyllfaktoren k 3 =0,4.

I fabrikkproduserte motorer er sporene intrikat pæreformede (se figur 2-10) for å romme flere konduktører uten å svekke tykkelsen på tennene mellom sporene. I hjemmelagde elektriske motorer er det lettest å bore runde spor i den komprimerte armaturkjernen (fig. 4-5).

Spordiameteren bestemmes av tverrsnittet:

Avstand mellom senter av tilstøtende spor, mm,

og tanntykkelse, mm,

Tykkelsen på tannen i det smale punktet må være minst 2 mm. Hvis tykkelsen på tannen ifølge beregningen er mindre enn 2 mm, er det nødvendig å øke diameteren på ankeret. Sporet til sporet a må være 1 mm større enn diameteren på den isolerte ledningen.

Antall kollektorplater i elektriske motorer for lavspenning (12 V og under) er tatt lik antall ankerspor. Å legge ankerviklingen i sporene og koble dem til kollektorplatene er beskrevet i kap. 5. Tverrsnittet til karbongrafittbørsten S sh, cm 2, velges med formelen:

hvor? u er strømtettheten under børsten, ? y \u003d 5÷8 A / cm 2.

Dette avslutter beregningen av ankeret.

Vi fortsetter til beregningen av det magnetiske systemet og eksitasjonsviklingen. For en hjemmelaget elektrisk motor er den enkleste måten å bruke et magnetisk system åpen type(Fig. 4-5). Ved beregning bestemmes først og fremst luftgapet δ mellom ankeret og polene. I DC-maskiner bestemmes luftgapet av formelen

Vinkelen til polbuen kan finnes fra verdien a = 0,65. Halvparten av sirkelen er 180°; derfor, a=180° 0,65= 117°, rund opp til 120°.

Dimensjonene til den magnetiske kretsen beregnes i henhold til anbefalte magnetiske induksjoner i dens seksjoner. Ved beregning av tverrsnittet til polene og rammen økes den magnetiske fluksen med 10 %, siden en del av linjene lukkes mellom sidene av rammen og omgår ankeret. Derfor er den magnetiske fluksen til polene og rammen F st \u003d 1,1 F.

Induksjon i rammen er tatt B st \u003d 0,5 T. Lengde feltlinje i rammen bestemmes L st i henhold til skissen (fig. 4-5). Her viser den stiplede linjen banen til den magnetiske fluksen. Den består av følgende seksjoner: to luftspalter, to tenner, et anker og en seng. For å finne ut hvilken Med. skal lage en eksitasjonsspole, er det nødvendig å beregne n. Med. (Iw) for hver av disse seksjonene, og legg dem deretter sammen. La oss starte beregningen. Med. fra luftspalten.

Magnetiseringskraft av to luftspalter:

hvor δ er luftgapet på den ene siden av ankeret, m; k δ er luftgap-koeffisienten, som tar hensyn til hvor mye den magnetiske motstanden til luftgapet øker på grunn av tilstedeværelsen av sporspor på ankeret; kan betraktes k δ =1,1; B - induksjon i luftgapet, T.

For å bestemme n. Med. ankertenner, må du kjenne til induksjonen i tannen. Tykkelsen på tannen bestemmes av (4-12). Den magnetiske fluksen kommer inn i tannen gjennom en del av ankeromkretsen, som er okkupert av en krone på tannen og en spalte i sporet. Det kalles tanndeling t 1 og og bestemmes av formelen

Induksjonen i tannen vil være like mange ganger større enn induksjonen i luftspalten, hvor mange ganger tykkelsen på tannen er mindre enn tanndelingen. I tillegg bør det tas i betraktning at en del av lengden på ankeret er okkupert av isolerende lag mellom ankerets stålplater, som utgjør ca. 10%. Derfor kan induksjonen i tannen bestemmes av formelen

Denne induksjonen i henhold til tabell. 4-3 tilsvarer feltstyrken H z . For å beregne n. Med. med to tannhøyder, må H z multipliseres med to ganger tannhøyden. Men gitt at med runde riller reduseres induksjonen i de øvre og nedre delene av tannen, multipliserer vi H z med høyden på en tann lw z \u003d H z h z.

Når du beregner induksjonen i ankerkjernen, bør det tas hensyn til at den magnetiske fluksen i den forgrener seg, og derfor faller bare halvparten av fluksen på en seksjon. Tverrsnittet av ankerkjernen i henhold til fig. 4-5 er lik avstanden fra bunnen av sporet til akselen, multiplisert med lengden på ankeret l:

Det er også nødvendig å ta hensyn til de isolerende lagene mellom arkene. Dermed induksjonen i armaturkjernen

Denne induksjonen i henhold til tabell. 4-3 tilsvarer H i. Magnetiseringskraften til armaturkjernen:

hvor Li er lengden på kraftledningen i kjernen, m, i henhold til fig. 4-5:

Som vist i fig. 4-5, denne motoren har ikke utstikkende stolper da de er smeltet sammen med rammen. Derfor reduseres beregningen av den faste delen av den magnetiske kretsen til beregningen av rammen. Sengebredden bestemmes av gitt induksjon B=0,5 T, m,

Feltstyrken H st for en induksjon på 0,5 T finnes i tabell. 4-3. Når vi bestemmer lengden på feltlinjen i rammen, møter vi vanskeligheter, siden lengden på siden av rammen avhenger av tykkelsen på spolen, og vi vet det ennå ikke. Derfor tar vi tykkelsen på spolen b k \u003d 30 δ, der δ er luftgapet. Avhengigheten mellom tykkelsen på spolen og gapet forklares ved at n hovedsakelig avhenger av størrelsen på gapet. Med. spoler, og derav dimensjonene til spolen. Etter å ha bestemt lengden på kraftledningen i rammen L st fra skissen, er det mulig å beregne n. Med. senger:

La oss nå legge til n. Med. alle områder:

Slik n. Med. skal lage en spole når motoren går på tomgang. Men under belastning, når strømmen i ankeret vil øke, vil den demagnetiserende effekten av magnetfeltet til ankeret vises. Derfor n. Med. spoler må ha en viss margin, som beregnes av formelen

Dermed n. Med. spoler under motorbelastning

Armaturstrømmen vil passere gjennom eksitasjonsspolen, og derfor vil antallet omdreininger til spolen være w \u003d Iw / I.

For å bestemme ledningens tverrsnitt, må strømmen deles på strømtettheten. Det tas mindre enn for armaturviklingen, siden svingene på spolen er stasjonære og derfor avkjøles dårligere.

Spoletrådtverrsnitt, mm 2, s = I/?.

I følge tabellen 4-1 finn nærmeste standardseksjon og tråddiameter. Velge ledningens merke, i henhold til tabellen. 4-2 finner vi diameteren til den isolerte ledningen d pz. For å finne ut tykkelsen på spolen, må du kjenne området, mm 2, okkupert av spolens svinger, som kan bestemmes av formelen

Ved å dele arealet med lengden på spolen, som er angitt på skissen l k, får vi tykkelsen på spolen, mm,

Så, i henhold til de nominelle dataene til den elektriske motoren, som er uttrykt i bare tre tall, ved hjelp av formler og tabeller, bestemte vi alle dimensjonene til den elektriske motoren som er nødvendige for produksjonen. Den beregnede elektriske motoren vil fungere pålitelig, og oppvarmingen vil ikke gå utover de tillatte normene. Dette er verdien av å beregne den elektriske motoren. Ville det vært mulig å "gjette" alle disse dimensjonene uten beregninger? Sannsynligvis må den elektriske motoren gjøres om flere ganger for å få et tilfredsstillende resultat, og bruke flere ganger mer tid på disse endringene enn på beregningen, for ikke å snakke om skadede materialer. I tillegg vil du under regneprosessen få ferdigheter i tekniske beregninger og kunnskap i teori om elektriske maskiner.

N.V. Vinogradov, Yu.N. Vinogradov
Hvordan beregne og lage en elektrisk motor selv
Moskva 1974

Vilkår for valg av elektrisk motor

Valget av en av katalogtypene elektriske motorer anses som riktig hvis følgende betingelser er oppfylt:

a) den mest komplette korrespondansen mellom den elektriske motoren og arbeidsmaskinen (drivverket) når det gjelder mekaniske egenskaper. Dette betyr at den elektriske motoren må ha en slik mekanisk karakteristikk at den kan gi drivverket de nødvendige hastighets- og akselerasjonsverdiene både under drift og under oppstart;

b) maksimal bruk av den elektriske motoreffekten under drift. Temperaturen til alle aktive deler av den elektriske motoren i de mest alvorlige driftsmodusene skal være så nær som mulig oppvarmingstemperaturen fastsatt av standardene, men ikke overstige den;

c) den elektriske motorens samsvar med drivverket og forholdene miljø av design;

d) overholdelse av den elektriske motoren med parametrene til forsyningsnettverket.

For å velge en elektrisk motor, kreves følgende innledende data:

a) navn og type mekanisme;

b) maksimal effekt på drivakselen til mekanismen, hvis driftsmodusen er kontinuerlig og belastningen er konstant, og i andre tilfeller - grafer over endringer i kraft eller motstandsmoment som funksjon av tid;

c) rotasjonshastigheten til drivakselen til mekanismen;

d) metoden for artikulering av mekanismen med motorakselen (i nærvær av gir, er typen gir og girforhold indikert);

e) mengden dreiemoment ved oppstart, som den elektriske motoren må gi på drivakselen til mekanismen;

f) hastighetskontrollgrenser for den drevne mekanismen, som indikerer øvre og nedre hastighetsverdier og tilsvarende kraft- og dreiemomentverdier;

g) arten og kvaliteten (glatthet, trinn) av den nødvendige hastighetsjusteringen;

h) hyppighet av start eller innkobling av frekvensomformeren innen en time; i) egenskaper ved miljøet.

Valget av en elektrisk motor basert på alle forhold er gjort i henhold til katalogdataene.

For mekanismer bred applikasjon valget av en elektrisk motor er sterkt forenklet på grunn av dataene i den relevante informasjonen fra produsentene, og reduseres til å avklare typen elektrisk motor i forhold til parametrene til nettverket og naturen til miljøet.

Valget av elektriske motorer etter kraft

Valget av kraft til den elektriske motoren må gjøres i samsvar med arten av belastningene til arbeidsmaskinen. Denne karakteren er vurdert på to grunnlag:

a) i henhold til den nominelle driftsmåten;

b) ved endringer i størrelsen på strømforbruket.

Det er følgende driftsmoduser:

a) lang (lang), når arbeidsperioden er så lang at motor oppvarming når sin stabile verdi (for eksempel pumper, båndtransportører, vifter, etc.);

b) kortsiktig, når varigheten av arbeidsperioden er utilstrekkelig til at den elektriske motoren kan nå temperatur - oppvarming tilsvarende en gitt belastning, og stoppperiodene er tvert imot tilstrekkelige til å kjøle motoren ned til omgivelsestemperatur. I denne modusen kan elektriske motorer med en lang rekke mekanismer fungere;

c) intermitterende - med en relativ driftssyklus på 15, 25, 40 og 60 % med en varighet på en syklus på ikke mer enn 10 minutter (for eksempel for kraner, noen maskinverktøy, enkeltstasjons sveisemotorgeneratorer, etc.) .).

Følgende tilfeller kjennetegnes ved endringer i størrelsen på strømforbruket:

a) konstant belastning, når mengden strøm som forbrukes under drift er konstant eller har små avvik fra gjennomsnittsverdien, for eksempel sentrifugalpumper, vifter, kompressorer med konstant luftstrøm, etc.;

b) variabel belastning når mengden strøm som forbrukes endres med jevne mellomrom, som for eksempel med gravemaskiner, kraner, noen maskinverktøy, etc.;

c) pulserende belastning, når strømforbruket endres kontinuerlig, som for eksempel med stempelpumper, kjeveknusere, sikter, etc.

Kraften til den elektriske motoren må tilfredsstille tre betingelser:

a) normal oppvarming under drift;

b) tilstrekkelig overbelastningskapasitet;

c) tilstrekkelig startmoment.

Alle elektriske motorer er delt inn i to hovedgrupper:

a) for langsiktig drift (uten å begrense varigheten av inkluderingen);

b) for intermitterende drift med driftssykluser på 15, 25, 40 og 60 %.

For den første gruppen indikerer katalogene og passene den kontinuerlige kraften som den elektriske motoren kan utvikle i det uendelige, for den andre gruppen, kraften som den elektriske motoren kan utvikle ved å jobbe intermitterende i en vilkårlig lang tid ved en viss driftssyklus.

I alle tilfeller anses en slik elektrisk motor for å være riktig valgt, som, ved å jobbe med en belastning i henhold til tidsplanen satt av arbeidsmaskinen, når full tillatt oppvarming av alle delene. Valget av elektriske motorer med den såkalte "effektmarginen", basert på høyest mulig belastning i henhold til planen, fører til underutnyttelse av den elektriske motoren, og følgelig til en økning i kapitalkostnader og driftskostnader på grunn av en reduksjon i effekt- og effektivitetsfaktorer.

Overdreven økning i motorkraft kan også føre til rykk under akselerasjon.

Hvis den elektriske motoren må fungere i lang tid med en konstant eller litt skiftende belastning, er kraftbestemmelsen ikke vanskelig og utføres i henhold til formler som vanligvis inkluderer empiriske koeffisienter.

Det er mye vanskeligere å velge kraften til elektriske motorer i andre driftsformer.

Korttidsbelastning kjennetegnes ved at koblingsperiodene er korte og pausene er tilstrekkelige for fullstendig kjøling av motoren. Det antas at belastningen til den elektriske motoren under koblingsperiodene forblir konstant eller nesten konstant.

For at den elektriske motoren skal brukes riktig i denne modusen for oppvarming, er det nødvendig å velge den slik at dens kontinuerlige effekt (angitt i katalogene) er mindre enn effekten som tilsvarer kortvarig belastning, dvs. slik at den elektriske motor i perioder med kortvarig drift har en termisk overbelastning.

Hvis driftsperiodene til den elektriske motoren er betydelig mindre enn tiden som kreves for full oppvarming, men pausene mellom koblingsperiodene er betydelig kortere enn tiden for fullstendig kjøling, er det en intermitterende belastning.

I praksis bør to typer slikt arbeid skilles:

a) belastningen i løpet av arbeidsperioden er konstant i størrelse, og derfor er grafen avbildet av rektangler som veksler med pauser;

b) belastningen under arbeidsperioden endres etter en mer eller mindre kompleks lov.

I begge tilfeller kan problemet med å velge en elektrisk motor med kraft løses både analytisk og grafisk. Begge disse metodene er ganske komplekse, så en forenklet metode med tilsvarende storhet anbefales praktisk talt, som inkluderer tre metoder:

a) RMS-strøm;

b) RMS-effekt;

c) gjennomsnittlig kvadratmoment.

Kontrollerer den mekaniske overbelastningskapasiteten til den elektriske motoren

Etter å ha valgt kraften til den elektriske motoren i henhold til oppvarmingsforholdene, er det nødvendig å kontrollere den mekaniske overbelastningskapasiteten til den elektriske motoren, det vil si at det maksimale belastningsmomentet i henhold til planen under drift og dreiemomentet ved oppstart vil ikke overskride verdiene maksimalt øyeblikk etter katalog.

For asynkrone og synkrone elektriske motorer bestemmes mengden av tillatt mekanisk overbelastning av deres veltende elektromagnetiske moment, når de når hvilket disse elektriske motorene stopper.

Multiplisiteten av de maksimale momentene i forhold til de nominelle bør være 1,8 for trefasede asynkrone elektriske motorer med sleperinger, minst 1,65 for de samme kortsluttede elektriske motorene. Multiplisiteten av det maksimale dreiemomentet til synkronmotoren må også være minst 1,65 ved merkespenninger, frekvens og eksitasjonsstrøm, med en effektfaktor på 0,9 (med ledende strøm).

Praktisk talt asynkrone og synkrone elektriske motorer har en mekanisk overbelastningskapasitet på opptil 2-2,5, og for noen spesielle elektriske motorer stiger denne verdien til 3-3,5.

Den tillatte overbelastningen av DC-elektriske motorer bestemmes av driftsforholdene og er ifølge GOST fra 2 til 4 når det gjelder dreiemoment, og den nedre grensen gjelder elektriske motorer med parallell, og den øvre grensen - for elektriske motorer med serier eksitasjon.

Hvis forsynings- og distribusjonsnettene er følsomme for belastning, må den mekaniske overbelastningskapasiteten kontrolleres under hensyntagen til spenningstap i nettene.

For asynkrone ekorn-bur og synkrone elektriske motorer, må multiplisiteten av startmomentet være minst 0,9 (i forhold til det nominelle).

I virkeligheten er mangfoldet av det opprinnelige dreiemomentet for elektriske motorer med et dobbelt ekornbur og med et dypt spor mye høyere og når 2-2,4.

Når du velger kraften til en elektrisk motor, bør det huskes at oppvarmingen av elektriske motorer påvirkes av frekvensen av å slå på. Den tillatte koblingsfrekvensen avhenger av normal slip, svinghjulsmomentet til rotoren og startstrømmens mangfold.

Asynkrone elektriske motorer av normale typer tillater uten belastning fra 400 til 1000, og elektriske motorer med økt slip - fra 1100 til 2700 starter i timen. Ved start under belastning reduseres tillatt antall starter betydelig.

Startstrømmen til elektriske motorer med ekorn-burrotor er stor, og denne omstendigheten er viktig under forhold med hyppige starter, og spesielt med økt akselerasjonstid.

I motsetning til elektriske motorer med faserotor, hvor en del av varmen som genereres under oppstart frigjøres i reostaten, dvs. utenfor maskinen, frigjøres i ekorn-burmotorer all varmen i selve maskinen, noe som fører til at den økt oppvarming. Derfor må valget av kraft til disse elektriske motorene gjøres under hensyntagen til oppvarmingen ved flere starter.

Vilkår for valg av elektrisk motor

Valget av en av katalogtypene elektriske motorer anses som riktig hvis følgende betingelser er oppfylt:

a) den mest komplette korrespondansen mellom den elektriske motoren og arbeidsmaskinen (drivverket) når det gjelder mekaniske egenskaper. Dette betyr at den elektriske motoren må ha en slik mekanisk karakteristikk at den kan gi drivverket de nødvendige hastighets- og akselerasjonsverdiene både under drift og under oppstart;

b) maksimal bruk av den elektriske motoreffekten under drift. Temperaturen til alle aktive deler av den elektriske motoren i de mest alvorlige driftsmodusene skal være så nær som mulig oppvarmingstemperaturen fastsatt av standardene, men ikke overstige den;

c) overholdelse av den elektriske motoren med driften og miljøforholdene i henhold til designet;

d) overholdelse av den elektriske motoren med parametrene til forsyningsnettverket.

For å velge en elektrisk motor, kreves følgende innledende data:

a) navn og type mekanisme;

b) maksimal kraft på drivakselen til mekanismen, hvis driftsmodusen er kontinuerlig og belastningen er konstant, og i andre tilfeller - grafer over endringer i kraft eller motstandsmoment som funksjon av tid;

c) rotasjonshastigheten til drivakselen til mekanismen;

d) metoden for artikulering av mekanismen med motorakselen (i nærvær av gir, er typen gir og girforhold indikert);

e) mengden dreiemoment ved oppstart, som den elektriske motoren må gi på drivakselen til mekanismen;

f) hastighetskontrollgrenser for den drevne mekanismen, som indikerer øvre og nedre hastighetsverdier og tilsvarende kraft- og dreiemomentverdier;

g) arten og kvaliteten (glatthet, trinn) av den nødvendige hastighetsjusteringen;

h) hyppighet av start eller innkobling av frekvensomformeren innen en time; i) egenskaper ved miljøet.

Valget av en elektrisk motor basert på alle forhold er gjort i henhold til katalogdataene.

For mekanismer med bred anvendelse er valget av en elektrisk motor sterkt forenklet på grunn av dataene i den relevante informasjonen fra produsentene, og reduseres til å spesifisere typen elektrisk motor i forhold til nettverksparametrene og miljøets natur.

Valget av elektriske motorer etter kraft

Valget av kraft til den elektriske motoren må gjøres i samsvar med arten av belastningene til arbeidsmaskinen. Denne karakteren er vurdert på to grunnlag:

a) i henhold til den nominelle driftsmåten;

b) ved endringer i størrelsen på strømforbruket.

Det er følgende driftsmoduser:

a) lang (lang), når arbeidsperioden er så lang at motor oppvarming når sin stabile verdi (for eksempel pumper, båndtransportører, vifter, etc.);

b) kortsiktig, når varigheten av driftsperioden er utilstrekkelig for at den elektriske motoren skal nå temperatur-oppvarmingen som tilsvarer den gitte belastningen, og stansperiodene tvert imot er tilstrekkelige til å avkjøle den elektriske motoren til omgivelsene temperatur. I denne modusen kan elektriske motorer med en lang rekke mekanismer fungere;

c) intermitterende - med en relativ driftssyklus på 15, 25, 40 og 60 % med en varighet på en syklus på ikke mer enn 10 minutter (for eksempel for kraner, noen maskinverktøy, enkeltstasjons sveisemotorgeneratorer, etc.) .).

Følgende tilfeller kjennetegnes ved endringer i størrelsen på strømforbruket:

a) konstant belastning, når mengden strøm som forbrukes under drift er konstant eller har små avvik fra gjennomsnittsverdien, for eksempel sentrifugalpumper, vifter, kompressorer med konstant luftstrøm, etc.;

b) variabel belastning, når mengden strøm som forbrukes endres med jevne mellomrom, som for eksempel med gravemaskiner, kraner, noen maskinverktøy, etc.;

c) pulserende belastning, når strømforbruket endres kontinuerlig, som for eksempel med stempelpumper, kjeveknusere, sikter, etc.

Kraften til den elektriske motoren må tilfredsstille tre betingelser:

a) normal oppvarming under drift;

b) tilstrekkelig overbelastningskapasitet;

c) tilstrekkelig startmoment.

Alle elektriske motorer er delt inn i to hovedgrupper:

a) for langsiktig drift (uten å begrense varigheten av inkluderingen);

b) for intermitterende drift med driftssykluser på 15, 25, 40 og 60 %.

For den første gruppen indikerer katalogene og passene den kontinuerlige kraften som den elektriske motoren kan utvikle i det uendelige, for den andre gruppen, kraften som den elektriske motoren kan utvikle ved å jobbe intermitterende i en vilkårlig lang tid ved en viss driftssyklus.

I alle tilfeller anses en slik elektrisk motor for å være riktig valgt, som, ved å jobbe med en belastning i henhold til tidsplanen satt av arbeidsmaskinen, når full tillatt oppvarming av alle delene. Valget av elektriske motorer med den såkalte "effektmarginen", basert på høyest mulig belastning i henhold til planen, fører til underutnyttelse av den elektriske motoren, og følgelig til en økning i kapitalkostnader og driftskostnader på grunn av en reduksjon i effekt- og effektivitetsfaktorer.

Overdreven økning i motorkraft kan også føre til rykk under akselerasjon.

Hvis den elektriske motoren må fungere i lang tid med en konstant eller litt skiftende belastning, er kraftbestemmelsen ikke vanskelig og utføres i henhold til formler som vanligvis inkluderer empiriske koeffisienter.

Det er mye vanskeligere å velge kraften til elektriske motorer i andre driftsformer.

Korttidsbelastning kjennetegnes ved at koblingsperiodene er korte og pausene er tilstrekkelige for fullstendig kjøling av motoren. Det antas at belastningen til den elektriske motoren under koblingsperiodene forblir konstant eller nesten konstant.

For at den elektriske motoren skal brukes riktig i denne modusen for oppvarming, er det nødvendig å velge den slik at dens kontinuerlige effekt (angitt i katalogene) er mindre enn effekten som tilsvarer kortvarig belastning, dvs. slik at den elektriske motor i perioder med kortvarig drift har en termisk overbelastning.

Hvis driftsperiodene til den elektriske motoren er betydelig mindre enn tiden som kreves for full oppvarming, men pausene mellom koblingsperiodene er betydelig kortere enn tiden for fullstendig kjøling, er det en intermitterende belastning.

I praksis bør to typer slikt arbeid skilles:

a) belastningen i løpet av arbeidsperioden er konstant i størrelse, og derfor er grafen avbildet av rektangler som veksler med pauser;

b) belastningen under arbeidsperioden endres etter en mer eller mindre kompleks lov.

I begge tilfeller kan problemet med å velge en elektrisk motor med kraft løses både analytisk og grafisk. Begge disse metodene er ganske komplekse, så en forenklet metode med tilsvarende storhet anbefales praktisk talt, som inkluderer tre metoder:

a) RMS-strøm;

b) RMS-effekt;

c) gjennomsnittlig kvadratmoment.

Kontrollerer den mekaniske overbelastningskapasiteten til den elektriske motoren

Etter å ha valgt kraften til den elektriske motoren i henhold til oppvarmingsforholdene, er det nødvendig å kontrollere den mekaniske overbelastningskapasiteten til den elektriske motoren, det vil si at det maksimale belastningsmomentet i henhold til planen under drift og dreiemomentet under oppstart vil ikke overstige verdiene for det maksimale dreiemomentet i henhold til katalogen.

For asynkrone og synkrone elektriske motorer bestemmes mengden av tillatt mekanisk overbelastning av deres veltende elektromagnetiske moment, når de når hvilket disse elektriske motorene stopper.

Multiplisiteten av de maksimale momentene i forhold til de nominelle bør være 1,8 for trefasede asynkrone elektriske motorer med sleperinger, minst 1,65 for de samme kortsluttede elektriske motorene. Multiplisiteten av det maksimale dreiemomentet til synkronmotoren må også være minst 1,65 ved merkespenninger, frekvens og eksitasjonsstrøm, med en effektfaktor på 0,9 (med ledende strøm).

Praktisk talt asynkrone og synkrone elektriske motorer har en mekanisk overbelastningskapasitet på opptil 2-2,5, og for noen spesielle elektriske motorer stiger denne verdien til 3-3,5.

Den tillatte overbelastningen av DC-elektriske motorer bestemmes av driftsforholdene og er ifølge GOST fra 2 til 4 når det gjelder dreiemoment, og den nedre grensen gjelder elektriske motorer med parallell, og den øvre grensen - for elektriske motorer med serier eksitasjon.

Hvis forsynings- og distribusjonsnettene er følsomme for belastning, må den mekaniske overbelastningskapasiteten kontrolleres under hensyntagen til spenningstap i nettene.

For asynkrone ekorn-bur og synkrone elektriske motorer, må multiplisiteten av startmomentet være minst 0,9 (i forhold til det nominelle).

I virkeligheten er mangfoldet av det opprinnelige dreiemomentet for elektriske motorer med et dobbelt ekornbur og med et dypt spor mye høyere og når 2-2,4.

Når du velger kraften til en elektrisk motor, bør det huskes at oppvarmingen av elektriske motorer påvirkes av frekvensen av å slå på. Den tillatte koblingsfrekvensen avhenger av normal slip, svinghjulsmomentet til rotoren og startstrømmens mangfold.

Asynkrone elektriske motorer av normale typer tillater uten belastning fra 400 til 1000, og elektriske motorer med økt slip - fra 1100 til 2700 starter i timen. Ved start under belastning reduseres tillatt antall starter betydelig.

Startstrømmen til elektriske motorer med ekorn-burrotor er stor, og denne omstendigheten er viktig under forhold med hyppige starter, og spesielt med økt akselerasjonstid.

I motsetning til elektriske motorer med faserotor, hvor en del av varmen som genereres under oppstart frigjøres i reostaten, dvs. utenfor maskinen, frigjøres i ekorn-burmotorer all varmen i selve maskinen, noe som fører til at den økt oppvarming. Derfor må valget av kraft til disse elektriske motorene gjøres under hensyntagen til oppvarmingen ved flere starter.