motor electric este un mecanism care transformă energia electrică în energie mecanică. Principiul de funcționare al oricărui motor electric se bazează pe legea inducției electromagnetice. De obicei, un motor electric este format dintr-o parte staționară (stator) și un rotor (sau armătură), în care sunt create câmpuri magnetice staționare sau rotative. Motoarele electrice sunt cele mai multe tipuri variateși modificări, sunt utilizate pe scară largă în multe ramuri ale activității umane și sunt una dintre componentele principale în mecanismele și acționările în diverse scopuri. Eficiența producției depinde direct de caracteristicile motorului electric.

Clasificarea motoarelor electrice

Principalele părți care alcătuiesc Motoare electrice , sunt statorul și rotorul. Rotorul este partea motorului care se rotește, iar statorul este partea care rămâne staționară. Principiul de funcționare al motorului electric constă în interacțiunea rotației camp magnetic, creat de înfășurarea statorului și curentul electric, care se află în înfășurarea rotorului închis. Acest proces inițiază rotirea rotorului în direcția câmpului.

Principalele tipuri de motoare electrice:

• Motor curent alternativ;
• Motor curent continuu;
• Motor polifazat;
• motor monofazat;
• motor supapă;
• motor pas cu pas;
• Motor colector universal.

Când vine vorba de motoare ca motoare electrice asincrone, apoi se referă la tipul de motoare de curent alternativ. Astfel de motoare sunt motoare electrice monofazate , precum și în două și trei faze. La motoarele asincrone, frecvența curentului alternativ din înfășurare nu se potrivește cu viteza rotorului. Procesul de funcționare a unui motor electric asincron este asigurat de diferența de timp de generare a câmpurilor magnetice ale statorului și rotorului. Din această cauză, rotația rotorului este întârziată în raport cu câmpul statorului. Cumpărați un motor electric tip asincron posibil pentru mașinile care nu necesită conditii speciale funcționarea mecanismului de declanșare.

Tipuri de motoare electrice în funcție de gradul de protecție față de mediul exterior:

• Rezistent la explozie;
• protejat;
• Închis.

Motoare electrice rezistente la explozie au o carcasă puternică, care, dacă are loc o explozie a motorului, va preveni deteriorarea tuturor celorlalte părți ale mecanismului și va preveni un incendiu.

Motoare protejate in timpul functionarii sunt inchise cu amortizoare si plase speciale care protejeaza mecanismul de corpurile straine. Sunt utilizate într-un mediu în care nu există umiditate ridicată și impurități de gaze, praf, fum și substanțe chimice.

Motoare închise au o carcasă specială care împiedică pătrunderea prafului, gazelor, umezelii și a altor substanțe și elemente care pot dăuna mecanismului motorului. Astfel de motoare electrice sunt ermetice și neermetice.

Zona de aplicare convertoare de frecvenţă destul de extins. Ele sunt solicitate în mașini-unelte și acționări electrice ale mecanismelor industriale, transportoare, sisteme de ventilație de evacuare și așa mai departe. Principiul de funcționare al chastotnikului constă în regula de calcul a vitezei unghiulare de rotație a arborelui, care include un astfel de factor precum frecvența sursei de alimentare. Astfel, prin modificarea frecvenței de putere a înfășurării motorului, este posibilă reglarea vitezei de rotație a rotorului motorului în mod direct proporțional, reducând astfel viteza motorului sau mărind-o. Aceste dispozitive sunt numite și „invertoare”, datorită metodei prin care se rezolvă sarcina de a regla simultan frecvența și tensiunea la ieșirea convertorului. Toate convertizoarele de frecvență sunt în mod necesar marcate cu plăcuțe, care indică caracteristicile lor:

• Puterea maximă posibilă a motorului electric;
• Tensiunea de alimentare;
• Numărul de faze (monofazat, trifazat).

Majoritatea convertoarelor de frecvență industriale sunt proiectate să funcționeze în rețele trifazate curent alternativ, însă, există și alte modele, precum convertoarele de frecvență pentru motoare monofazate.

Aplicarea motorului electric

Viaţă omul modern greu de imaginat fără un astfel de mecanism precum un motor electric. Aruncă o privire în jur - au devenit aproape omniprezente. Astăzi sunt folosite nu numai în toate industriile, ci și în transport, obiecte și dispozitive care înconjoară Viata de zi cu zi, la serviciu și acasă. Uscătoare de păr, ventilatoare, mașini de cusut, unelte de construcție - acestea sunt departe de a fi lista completa dispozitive care folosesc motoare electrice.

Sunt motoarele electrice asincrone care sunt deosebit de fiabile, datorită cărora sunt utilizate pe scară largă în acţionarea maşinilor de prelucrare a metalelor, a maşinilor de prelucrat lemnul şi a altor maşini industriale, în prese de forjare, maşini de ridicat, ascensoare, maşini de ţesut, de cusut şi de terasament, ventilatoare industriale, compresoare, pompe, centrifuge, betoniere . Motoarele de macara sunt utilizate în construcții de capital, industriale și civile, minerit, industria metalurgică, energie, transport.

Metrou, tramvai, troleibuz - toate aceste moduri de transport își datorează existența motorului electric. Orice clădire de birouri sau rezidențială de astăzi nu poate fi imaginată fără un aparat de aer condiționat sau un sistem de purificare a aerului - folosesc și motoare electrice. Funcționarea celor mai moderne echipamente este imposibilă fără un motor electric și, prin urmare, depinde foarte mult de calitatea și fiabilitatea acestui mecanism. Defalcarea acestuia poate duce la rezultate foarte triste, până la oprirea producției și pierderi financiare uriașe. Prin urmare, puteți achiziționa motoare electrice doar de la un furnizor de încredere și de încredere, care garantează calitatea produsului.

Principiul de funcționare a motorului electric

Principiul de funcționare al motorului electric constă în efectul magnetismului, care vă permite să convertiți eficient energie electricaîn mecanică. Principiul conversiei energiei în tipuri diferite motoarele electrice este aceeași pentru toate tipurile de motoare electrice, dar designul motoarelor și modul în care poate fi controlată viteza cuplului pot diferi. Toți cei de pe banca școlii sunt cunoscuți cel mai simplu exemplu motor electric – când cadrul se rotește între polii unui magnet permanent. Desigur, dispozitivul unui motor electric, care este folosit în mecanismele industriale sau în aparatele de uz casnic, este mult mai complicat. Să ne uităm la modul în care funcționează un motor electric asincron, care este cel mai utilizat în industrie.

Principiul de funcționare al unui motor asincron.

Principiul de funcționare motor de inducție, ca și altele, se bazează pe utilizarea unui câmp magnetic rotativ. Viteza de rotație a câmpului magnetic se numește sincronă, deoarece corespunde vitezei de rotație a magnetului. În acest caz, viteza de rotație a cilindrului este de obicei numită asincronă, adică nu coincide cu viteza de rotație a magnetului. Viteza de rotație a cilindrului (rotorului) diferă de viteza sincronă de rotație a câmpului magnetic printr-o cantitate mică, numită alunecare. A forța a forța electricitate pentru a crea un câmp magnetic rotativ și a-l folosi pentru a roti rotorul, se folosește de obicei un curent trifazat.

Dispozitiv motor

Trei înfășurări, rețele curent trifazat situat unul față de celălalt la un unghi de 120 °. În interiorul miezului, pe ax este fixat un cilindru metalic, numit rotorul motorului electric. Dacă înfășurările sunt conectate între ele și conectate la o rețea de curent trifazat, atunci fluxul magnetic total creat de cei trei poli se va dovedi a fi în rotație. Fluxul magnetic total își va schimba în același timp direcția cu o schimbare a direcției curentului în înfășurările (polii) statorului. În acest caz, într-o perioadă de schimbare a curentului în înfășurări, fluxul magnetic va face o revoluție completă. Fluxul magnetic rotativ va trage cilindrul odata cu el si vom obtine astfel un motor electric asincron.

Înfășurările statorului pot fi conectate într-o „stea”, totuși, se formează și un câmp magnetic rotativ atunci când sunt conectate într-o „delta”. Dacă schimbați înfășurările fazei a doua și a treia, atunci fluxul magnetic își va schimba direcția de rotație în sens opus. Același rezultat poate fi obținut fără a schimba înfășurările statorului, ci prin direcționarea curentului celei de-a doua faze a rețelei în a treia fază a statorului și a treia fază a rețelei în a doua fază a statorului. Astfel, direcția de rotație a câmpului magnetic poate fi schimbată prin comutarea oricăror două faze.

Conexiune motor

Statorul unui motor electric asincron modern are poli neexprimați, adică suprafața interioară a statorului este complet netedă. Pentru a reduce pierderile de curenți turbionari, miezul statorului este fabricat din foi de oțel ștanțate subțiri. Miezul statorului asamblat este fixat într-o carcasă de oțel. O înfășurare de sârmă de cupru este așezată în fantele statorului. Înfășurările de fază ale statorului motorului electric sunt conectate printr-o „stea” sau „triunghi”, pentru care toate începuturile și capetele înfășurărilor sunt aduse la carcasă - la un scut special izolator. Un astfel de dispozitiv stator este foarte convenabil, deoarece vă permite să-și porniți înfășurările pentru diferite tensiuni standard.

Rotorul unui motor cu inducție, ca și statorul, este asamblat din foi de oțel ștanțate. Înfășurarea este așezată în canelurile rotorului. În funcție de designul rotorului, motoarele electrice asincrone sunt împărțite în motoare cu rotor cu colivieși rotorul de fază. Înfășurarea rotorului cu colivie este realizată din tije de cupru plasate în canelurile rotorului. Capetele tijelor sunt conectate cu un inel de cupru. O astfel de înfășurare se numește înfășurare „cușcă de veveriță”. Rețineți că tijele de cupru din caneluri nu sunt izolate.

4-6. CALCULUL UNUI MOTOR ELECTRIC DC

Începem calculul cu un motor de curent continuu, deoarece calculul acestuia este mai simplu și mai clar decât motoarele de curent alternativ. Iată o explicație detaliată a tuturor valorilor calculate, care se vor găsi apoi în motoarele AC. Calculul este dat pentru motoarele electrice cu doi poli cu excitație în serie.

Având în vedere puterea, viteza, tensiunea motorului, puteți determina toate dimensiunile și datele de înfășurare ale motorului electric. Calculul motorului electric începe cu determinarea a două dimensiuni principale, care sunt diametrul și lungimea armăturii. Aceste dimensiuni sunt incluse în formula:

unde D este diametrul ancorei, m; l este lungimea ancorei, m; P I - puterea de proiectare, W; A—sarcina liniară a armăturii, A/m; B este inducția magnetică în spațiul de aer, T; n - viteza nominală, rpm.

Lungimea și diametrul armăturii motorului electric sunt exprimate în metri, deoarece în acest caz formulele de calcul care raportează dimensiunile motorului cu inducție și debit sunt mai convenabile și mai simple. Rezultatele de calcul obținute în metri pot fi ușor convertite în centimetri sau milimetri în scopuri practice în fabricarea diferitelor piese.

Partea stângă a formulei este proporțională cu volumul ancorei. Într-adevăr, dacă se înmulțește cu π și se împarte la 4, atunci se va obține volumul cilindrului, care este armătura motorului electric. După cum se poate observa din partea dreaptă a formulei, volumul armăturii este proporțional cu puterea motorului electric P i și invers proporțional cu frecvența de rotație n. Din aceasta putem concluziona că cu cât frecvența de rotație a motorului este mai mare. armătura motorului, cu atât dimensiunile sale vor fi mai mici la aceeași putere. Și dimensiunile părților rămase ale motorului electric depind și de dimensiunea armăturii.

Puterea estimată a motorului electric, W,

unde E este e. d.s., indus în înfășurarea armăturii când se rotește într-un câmp magnetic, V; I este curentul consumat de motorul electric de la sursa, A; P este puterea nominală a motorului electric, W; η este randamentul motorului electric, a cărui valoare poate fi luată din curba din fig. 4-2; după cum se poate observa din curbă, valorile randamentului scad pe măsură ce puterea motorului scade.

Valoarea numerică a puterii de proiectare se obține prin rezolvarea (4-2), unde se cunosc valorile tuturor cantităților. Puterea nominală este întotdeauna mai mare decât puterea nominală a motorului electric, deoarece o parte din energia furnizată se pierde în motorul electric însuși.

Curentul consumat de motorul electric, A,

unde P este puterea nominală, W; U - tensiune nominală, V; η este randamentul conform curbei din Fig. 4-2.

Acum putem defini e. d.s. E, care va fi nevoie în viitor:

unde N este numărul de conductoare de înfășurare a armăturii; factorul 2 din numitor arată că curent total armătura I din placa colectorului se ramifică între două conductoare de înfășurare și doar jumătate din curent trece prin fiecare conductor; produsul πD exprimă circumferința armăturii.

Astfel, sarcina liniară arată câți amperi cad pe 1 m din circumferința armăturii. Sarcina liniară A și inducția magnetică în întrefierul B se numesc sarcini electromagnetice. Ele arată cât de puternic este încărcat motorul electric în termeni electrici și magnetici. Din (4-1) se poate observa că cu cât produsul AB este mai mare, cu atât dimensiunile ancorei vor fi mai mici. Dar valorile lui A și B nu ar trebui să depășească o anumită limită, deoarece în caz contrar motorul electric va deveni foarte fierbinte în timpul funcționării.

Cu toate acestea, încălzirea motorului electric depinde nu numai de sarcinile electromagnetice, ci și de timpul de funcționare a acestuia. Unele motoare funcționează mult timp fără oprire, cum ar fi motoarele ventilatoarelor. Alte motoare funcționează intermitent pentru a le permite să se răcească, cum ar fi modelele de macarale, plăcile turnante, aspiratoarele. Funcționarea motoarelor electrice cu întreruperi se numește funcționare intermitentă. Aceasta înseamnă că motorul este pornit pentru o perioadă scurtă de timp, apoi are loc o pauză și motorul este pornit din nou.

Durata includerii unui astfel de motor electric este exprimată ca procent dintr-o anumită perioadă, care este luată ca 10 minute. De exemplu, dacă motorul funcționează pentru o perioadă de 2,5 minute, iar restul timpului este inactiv, atunci ciclul de funcționare este de 25%. Dacă motorul electric funcționează timp de 4 minute, atunci ciclul de funcționare este de 40%.

Alegerea sarcinii liniare și a inducției magnetice se face în funcție de curbele din fig. 4-3, unde raportul dintre puterea nominală și viteza nominală este reprezentat de-a lungul axei orizontale. Pe fig. Tabelul 4-3 oferă valorile A și B pentru motoarele cu funcționare continuă. De exemplu, dacă un motor electric cu o putere de 80 W la o turație de 4000 rpm funcționează mult timp la sarcină maximă, atunci lăsăm deoparte valoarea 80/4000=20 10 -3 pe axa orizontală. Pe linia verticală, numărăm valoarea încărcăturii liniare A \u003d 9.000 A / m și inducția în spațiul de aer B \u003d 0,35 T.

Cu funcționarea intermitentă cu un ciclu de funcționare de 25%, valorile sarcinilor electromagnetice pot fi crescute cu 30%, adică pot fi luate de 1,3 ori mai mult. Apoi

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

și inducția magnetică

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

Notați l/D=e. Valoarea lui e pentru motoarele electrice mici variază de la 0,4 la 1,6. Dacă trebuie să obțineți un motor electric cu o lungime mai mică, dar cu un diametru mai mare, atunci luăm e = 0,4. Dimpotrivă, dacă motorul electric trebuie să se potrivească într-o țeavă de diametru mic, atunci alegem e = 1,6. Dacă dimensiunile motorului electric nu sunt legate de nicio condiție, atunci se ia de obicei e = 1. Introducând raportul l/D = e în partea stângă a (4-1), scăpăm de un l necunoscut și (4-1) arată astfel:

După ce am definit D, găsim l=De. Astfel, se determină dimensiunile principale ale motorului electric.

Acum să trecem la calculul înfășurării armăturii. Pentru a face acest lucru, trebuie să determinați fluxul magnetic al motorului electric.

Dacă inducția magnetică în întrefier este înmulțită cu aria prin care liniile de forță intră în armătură, atunci obținem fluxul magnetic al motorului electric, pe care îl notăm cu litera greacă F (phi):

Fluxul magnetic este măsurat în weberi. Litera greacă τ (tau) denotă diviziunea polilor, adică partea cercului de armătură care cade pe un pol. Într-un motor electric cu doi poli, diviziunea polilor este τ=πD/2. Litera greacă a (alfa) indică ce parte a diviziunii polului este ocupată de arcul polului b t (Fig. 4-5). De obicei ia a = 0,65. Astfel, produsul aτl dă aria stâlpului îndreptată spre armătură.

Numărul de fante de ancorare este determinat din raportul Z≈3D, în care diametrul ancorei este exprimat în centimetri. Este recomandat să luați numărul impar cel mai apropiat de cel primit. Numărul de conductori de armătură este determinat de formula

Numărul de conductoare dintr-un canal N z =N/Z. Numărul N z obținut în timpul calculului trebuie rotunjit la cel mai apropiat număr întreg par, astfel încât înfășurarea să poată fi înfășurată în două straturi. Alegerea numărului de fante și a numărului de conductori va fi clară din exemplul numeric de calcul al motorului electric.

Secțiunea transversală a firului pentru înfășurarea armăturii poate fi determinată prin împărțirea curentului din conductor la densitatea curentului. Densitatea de curent indică câți amperi trec prin fiecare milimetru pătrat secțiunea firului și este notat cu litera greacă A (delta). Astfel, secțiunea transversală a firului, mm 2,

Densitatea de curent pentru motoarele de curent continuu de casă trebuie selectată în intervalul de la 6 la 12 A / mm 2. Pentru motoarele mici cu viteze mari, densitatea de curent este luată mai aproape de valoarea superioară recomandată. Pentru motoarele mai mari cu turații mai mici, mai aproape de valoarea inferioară.

Această secțiune transversală a firului s este preliminară. În a doua coloană a tabelului. 4-1 trebuie să găsiți secțiunea transversală a firului standard, care este cel mai apropiat de cel calculat. În prima coloană a acestui tabel găsim diametrul firului d. Absența unui fir cu diametrul necesar nu poate interfera cu fabricarea unui motor electric, deoarece există oportunități mari de înlocuire a firului. În primul rând, un fir poate fi înlocuit cu două fire, dacă secțiunea acestor fire este aceeași cu cea a firului înlocuit. Secțiunea transversală a firului depinde de pătratul diametrului său, ceea ce înseamnă că un fir cu o secțiune transversală de 2 ori mai mică va avea un diametru de √2 ori mai mic. De exemplu, în loc de un fir cu un diametru de 0,29 mm, puteți lua două fire cu un diametru de 0,2 mm. În acest caz, densitatea de curent se va schimba cu greu, dar numărul de fire din canal va crește de 2 ori. De asemenea, densitatea umplerii canelurii cu fire va crește, deoarece fiecare fir are o izolație cu două straturi. Înfășurarea unei astfel de înfășurări va fi mai dificilă. Puteți înlocui un fir cu două cu diametre diferite. De exemplu, în loc de un fir cu diametrul de 0,29 mm, puteți lua două fire: unul cu diametrul de 0,31 mm și celălalt cu un diametru de 0,27 mm. După cum se vede din tabel. 4 1, suma secțiunilor transversale a două fire de înlocuire este egală cu secțiunea transversală a firului de înlocuit:

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

După ce am ales în sfârșit diametrul firului d, este necesar conform tabelului. 4-2 determinați diametrul fir izolat d din, adăugând grosimea cu două fețe δ din izolație:

Determinați dimensiunile canelurii. Secțiunea transversală a canelurii S, mm 2, necesară pentru a găzdui conductorii de înfășurare, poate fi calculată prin formula:

unde k s este factorul de umplere a fantei, arătând cât de strâns umplu fanta conductorii.

Cu cât factorul de umplere este mai mic, cu atât zona canelurii ar trebui să fie mai mare. Cu cât factorul de umplere este mai mare și cu cât izolația fantei este mai groasă, cu atât este mai dificilă bobinarea. La motoarele electrice autofabricate, se recomandă izolarea cu un manșon cu canelură 2 din carton electric de 0,2 mm grosime. Pe partea superioară a înfășurării, în canelura este instalată o pană 3 din carton de 0,3 mm grosime (Fig. 4-4). În calcule, puteți lua factorul de umplere k 3 =0,4.

La motoarele fabricate din fabrică, fantele sunt în formă complicată de pară (vezi Figura 2-10) pentru a se potrivi mai mulți conductori fără a slăbi grosimea dinţilor dintre şanţuri. În motoarele electrice de casă, este mai ușor să forați caneluri rotunde în miezul armăturii comprimate (Fig. 4-5).

Diametrul canelurii este determinat de secțiunea transversală:

Distanța dintre centrele canelurilor adiacente, mm,

și grosimea dintelui, mm,

Grosimea dintelui în punctul îngust trebuie să fie de cel puțin 2 mm. Dacă, conform calculului, grosimea dintelui este mai mică de 2 mm, este necesară creșterea diametrului ancorei. Fantul canelurii a trebuie să fie cu 1 mm mai mare decât diametrul firului izolat.

Numărul de plăci colectoare din motoarele electrice pentru joasă tensiune (12 V și mai jos) este luat egal cu numărul de fante de armătură. Așezarea înfășurării armăturii în caneluri și conectarea lor la plăcile colectoare sunt descrise în cap. 5. Secțiunea transversală a periei de carbon-grafit S sh, cm 2, este selectată prin formula:

Unde? u este densitatea de curent sub perie, ? y \u003d 5÷8 A / cm 2.

Aceasta încheie calculul ancorei.

Se trece la calculul sistemului magnetic și al înfășurării de excitație. Pentru un motor electric de casă, cel mai simplu mod este să folosești un sistem magnetic tip deschis(Fig. 4-5). La calculul, în primul rând, se determină întrefierul δ dintre armătură și poli. La mașinile cu curent continuu, spațiul de aer este determinat de formulă

Unghiul arcului polar poate fi găsit de la valoarea a = 0,65. Jumătatea cercului este de 180°; prin urmare, a=180° 0,65= 117°, rotunjiți la 120°.

Dimensiunile circuitului magnetic sunt calculate în funcție de inducțiile magnetice recomandate în secțiunile sale. La calcularea secțiunii transversale a polilor și cadrului, fluxul magnetic crește cu 10%, deoarece o parte a liniilor se închide între părțile laterale ale cadrului, ocolind ancora. Prin urmare, fluxul magnetic al polilor și cadrului F st \u003d 1,1 F.

Inducția în cadru este luată B st \u003d 0,5 T. Lungime linia de câmpîn cadrul L st se determină conform schiţei (Fig. 4-5). Aici, linia punctată arată calea fluxului magnetic. Se compune din următoarele secțiuni: două goluri de aer, doi dinți, o ancoră și un pat. Pentru a afla care Cu. ar trebui să creeze o bobină de excitație, este necesar să se calculeze n. Cu. (Iw) pentru fiecare dintre aceste secțiuni și apoi adună-le pe toate. Să începem calculul. Cu. din golul de aer.

Forța de magnetizare a două goluri de aer:

unde δ este spațiul de aer pe o parte a ancorei, m; k δ este coeficientul întrefierului, care ia în considerare cât de mult crește rezistența magnetică a întrefierului datorită prezenței fantelor de caneluri pe ancoră; poate fi considerat k δ =1,1; B - inducție în spațiul de aer, T.

Pentru a determina n. Cu. dinți de armătură, trebuie să cunoașteți inducția în dinte. Grosimea dintelui este determinată de (4-12). Fluxul magnetic intră în dinte printr-o parte a circumferinței armăturii, care este ocupată de o coroană a dintelui și de o fantă a șanțului. Se numește diviziunea dentară t 1 și este determinată de formula

Inducția în dinte va fi de atâtea ori mai mare decât inducția în spațiul de aer, de câte ori grosimea dintelui este mai mică decât diviziunea dintelui. În plus, trebuie luat în considerare faptul că o parte din lungimea armăturii este ocupată de straturi izolatoare între foile de oțel ale armăturii, care reprezintă aproximativ 10%. Prin urmare, inducția în dinte poate fi determinată de formulă

Această inducție conform tabelului. 4-3 corespunde intensității câmpului H z . Pentru a calcula n. Cu. cu două înălțimi ale dintelui, H z trebuie înmulțit cu de două ori înălțimea dintelui. Cu toate acestea, având în vedere că, cu șanțuri rotunde, inducerea în părțile superioare și inferioare ale dintelui scade, înmulțim H z cu înălțimea unui dinte lw z \u003d H z h z.

Atunci când se calculează inducția în miezul armăturii, trebuie luat în considerare faptul că fluxul magnetic din acesta se ramifică și, prin urmare, doar jumătate din flux cade pe o secțiune. Secțiunea transversală a miezului de ancorare conform fig. 4-5 este egală cu distanța de la baza canelurii la arbore, înmulțită cu lungimea armăturii l:

De asemenea, este necesar să se țină cont de straturile izolatoare dintre foi. Astfel, inducția în miezul armăturii

Această inducție conform tabelului. 4-3 corespunde lui H i. Forța de magnetizare a miezului armăturii:

unde L i este lungimea liniei de alimentare în miez, m, conform fig. 4-5:

După cum se vede în fig. 4-5, acest motor nu are poli proeminenți deoarece sunt fuzionați cu cadrul. Prin urmare, calculul părții fixe a circuitului magnetic se reduce la calculul cadrului. Lățimea patului este determinată de inducția dată B=0,5 T, m,

Intensitatea câmpului H st pentru o inducție de 0,5 T se găsește în tabel. 4-3. La determinarea lungimii liniei de câmp în cadru, întâmpinăm dificultăți, deoarece lungimea laturii cadrului depinde de grosimea bobinei și nu o știm încă. Prin urmare, luăm grosimea bobinei b k \u003d 30 δ, unde δ este spațiul de aer. Dependența dintre grosimea bobinei și decalaj se explică prin faptul că n depinde în principal de mărimea golului. Cu. bobine și, prin urmare, dimensiunile bobinei. După ce a determinat lungimea liniei de alimentare în cadrul L st din schiță, este posibil să se calculeze n. Cu. paturi:

Acum să adăugăm n. Cu. toate zonele:

Astfel de n. Cu. ar trebui să creeze o bobină când motorul este la ralanti. Dar sub sarcină, când curentul din armătură va crește, va apărea efectul de demagnetizare al câmpului magnetic al armăturii. Prin urmare n. Cu. bobinele trebuie să aibă o anumită marjă, care este calculată prin formulă

Astfel, n. Cu. bobine sub sarcina motorului

Curentul armăturii va trece prin bobina de excitație și, prin urmare, numărul de spire al bobinei va fi w \u003d Iw / I.

Pentru a determina secțiunea transversală a firului, curentul trebuie împărțit la densitatea curentului. Este luat mai puțin decât pentru înfășurarea armăturii, deoarece spirele bobinei sunt staționare și, prin urmare, se răcesc mai rău.

Secțiunea transversală a firului bobinei, mm 2, s = I/?.

Conform tabelului 4-1 găsiți cea mai apropiată secțiune standard și diametrul firului. Selectarea mărcii de sârmă, conform tabelului. 4-2 găsim diametrul firului izolat d pz. Pentru a afla grosimea bobinei, trebuie să cunoașteți aria, mm 2, ocupată de spirele bobinei, care poate fi determinată prin formula

Împărțind zona la lungimea bobinei, care este indicată pe schița l k, obținem grosimea bobinei, mm,

Deci, conform datelor nominale ale motorului electric, care sunt exprimate în doar trei numere, folosind formule și tabele, am determinat toate dimensiunile motorului electric necesare pentru fabricarea acestuia. Motorul electric calculat va funcționa în mod fiabil, iar încălzirea acestuia nu va depăși normele permise. Aceasta este valoarea de calcul a motorului electric. Ar fi posibil să „ghicim” toate aceste dimensiuni fără calcule? Probabil că motorul electric ar trebui refăcut de mai multe ori pentru a obține un rezultat satisfăcător, petrecându-se de câteva ori mai mult timp acestor modificări decât calculului, ca să nu mai vorbim de materiale deteriorate. În plus, în timpul procesului de calcul, veți dobândi abilități în calcule tehnice și cunoștințe în teoria mașinilor electrice.

N.V. Vinogradov, Yu.N. Vinogradov
Cum să calculezi și să faci singur un motor electric
Moscova 1974

Condiții pentru alegerea unui motor electric

Alegerea unuia dintre tipurile de motoare electrice din catalog este considerată corectă dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

a) corespondența cea mai completă a motorului electric cu mașina de lucru (acționare) din punct de vedere al proprietăților mecanice. Aceasta înseamnă că motorul electric trebuie să aibă o astfel de caracteristică mecanică, încât să poată asigura motorului valorile necesare de viteză și accelerație atât în ​​timpul funcționării, cât și în timpul pornirii;

b) utilizarea maximă a puterii motorului electric în timpul funcționării. Temperatura tuturor părților active ale motorului electric în cele mai severe moduri de funcționare trebuie să fie cât mai apropiată de temperatura de încălzire prevăzută de standarde, dar să nu o depășească;

c) conformitatea motorului electric cu antrenarea și condițiile mediu inconjurator de proiectare;

d) conformitatea motorului electric cu parametrii rețelei de alimentare a acestuia.

Pentru a selecta un motor electric, sunt necesare următoarele date inițiale:

a) denumirea și tipul mecanismului;

b) putere maxima pe arborele de antrenare al mecanismului, dacă modul de funcționare este continuu și sarcina este constantă, iar în alte cazuri - grafice ale modificărilor puterii sau momentului de rezistență în funcție de timp;

c) viteza de rotație a arborelui de antrenare al mecanismului;

d) metoda de articulare a mecanismului cu arborele motorului (în prezența angrenajelor se indică tipul angrenajului și raportul de transmisie);

e) cantitatea de cuplu la pornire, pe care trebuie să o asigure motorul electric pe arborele de antrenare al mecanismului;

f) limitele de control al vitezei ale mecanismului antrenat, indicând valorile superioare și inferioare ale vitezei și valorile corespunzătoare de putere și cuplu;

g) natura și calitatea (netezimea, treptarea) ajustării necesare a vitezei;

h) frecvența pornirilor sau pornirii motorului în decurs de o oră; i) caracteristicile mediului.

Alegerea unui motor electric pe baza tuturor condițiilor se face conform datelor din catalog.

Pentru mecanisme aplicare largă alegerea unui motor electric este mult simplificată datorită datelor conținute în informațiile relevante ale producătorilor și se reduce la clarificarea tipului de motor electric în raport cu parametrii rețelei și natura mediului.

Alegerea motoarelor electrice după putere

Alegerea puterii motorului electric trebuie făcută în conformitate cu natura sarcinilor mașinii de lucru. Acest personaj este evaluat pe două motive:

a) în funcție de modul nominal de funcționare;

b) prin modificări ale mărimii consumului de energie.

Există următoarele moduri de operare:

a) lung (lung), când perioada de lucru este atât de lungă încât incalzirea motorului atinge valoarea de regim stabil (de exemplu, pompe, transportoare cu bandă, ventilatoare etc.);

b) de scurtă durată, când durata perioadei de lucru este insuficientă pentru a ajunge motorul electric temperatura - incalzire corespunzătoare unei sarcini date, iar perioadele de oprire, dimpotrivă, sunt suficiente pentru a răci motorul la temperatura ambiantă. În acest mod, pot funcționa motoarele electrice cu o mare varietate de mecanisme;

c) intermitent - cu un ciclu de funcționare relativ de 15, 25, 40 și 60% cu o durată a unui ciclu de cel mult 10 minute (de exemplu, pentru macarale, unele mașini-unelte, motogeneratoare de sudare cu o singură stație etc. .).

Următoarele cazuri se disting prin modificări ale mărimii consumului de energie:

a) sarcina constanta, cand cantitatea de putere consumata in timpul functionarii este constanta sau prezinta usoare abateri de la valoarea medie, precum pompe centrifuge, ventilatoare, compresoare cu debit constant de aer etc.;

b) sarcina variabila când cantitatea de putere consumată se modifică periodic, ca, de exemplu, la excavatoare, macarale, unele mașini-unelte etc.;

c) sarcină pulsatorie, când cantitatea de putere consumată se modifică continuu, ca, de exemplu, în cazul pompelor cu piston, concasoare cu fălci, site etc.

Puterea motorului electric trebuie să îndeplinească trei condiții:

a) încălzire normală în timpul funcționării;

b) capacitate de suprasarcină suficientă;

c) cuplu de pornire suficient.

Toate motoarele electrice sunt împărțite în două grupuri principale:

a) pentru funcționare pe termen lung (fără a limita durata includerii);

b) pentru funcționare intermitentă cu cicluri de lucru de 15, 25, 40 și 60%.

Pentru prima grupă, cataloagele și pașapoartele indică puterea continuă pe care o poate dezvolta motorul electric la nesfârșit, pentru a doua grupă, puterea pe care o poate dezvolta motorul electric lucrând intermitent pentru un timp arbitrar lung la un anumit ciclu de funcționare.

În toate cazurile, un astfel de motor electric este considerat a fi selectat corect, care, lucrând cu o sarcină conform programului stabilit de mașina de lucru, atinge încălzirea totală permisă a tuturor părților sale. Alegerea motoarelor electrice cu așa-numita „marja de putere”, bazată pe cea mai mare sarcină posibilă conform programului, duce la subutilizarea motorului electric și, în consecință, la o creștere a costurilor de capital și a costurilor de exploatare din cauza unei scăderea factorilor de putere și eficiență.

Creșterea excesivă a puterii motorului poate duce, de asemenea, la smucituri în timpul accelerației.

Dacă motorul electric trebuie să funcționeze mult timp cu o sarcină constantă sau ușor în schimbare, atunci determinarea puterii sale nu este dificilă și se realizează conform formulelor care includ de obicei coeficienți empirici.

Este mult mai dificil să alegeți puterea motoarelor electrice din alte moduri de funcționare.

Sarcina de scurtă durată se caracterizează prin faptul că perioadele de comutare sunt scurte, iar pauzele sunt suficiente pentru răcirea completă a motorului. Se presupune că sarcina motorului electric în perioadele de comutare rămâne constantă sau aproape constantă.

Pentru ca motorul electric să poată fi utilizat corect în acest mod de încălzire, este necesar să îl selectați astfel încât puterea sa continuă (indicată în cataloage) să fie mai mică decât puterea corespunzătoare sarcinii de scurtă durată, adică astfel încât motorul în perioadele de funcționare pe termen scurt are o suprasarcină termică.

Dacă perioadele de funcționare ale motorului electric sunt semnificativ mai mici decât timpul necesar pentru încălzirea sa completă, dar pauzele dintre perioadele de comutare sunt semnificativ mai scurte decât timpul pentru răcirea completă, atunci există o sarcină intermitentă.

În practică, ar trebui să se distingă două tipuri de astfel de lucrări:

a) sarcina în timpul perioadei de lucru este constantă ca mărime și, prin urmare, graficul său este reprezentat prin dreptunghiuri alternând cu pauze;

b) sarcina in timpul perioadei de munca se modifica dupa o lege mai mult sau mai putin complexa.

În ambele cazuri, problema alegerii unui motor electric prin putere poate fi rezolvată atât analitic, cât și grafic. Ambele metode sunt destul de complexe, așa că se recomandă practic o metodă simplificată de măreție echivalentă, care include trei metode:

a) curent RMS;

b) putere RMS;

c) moment pătrat mediu.

Verificarea capacitatii de suprasarcina mecanica a motorului electric

După selectarea puterii motorului electric în funcție de condițiile de încălzire, este necesar să se verifice capacitatea de suprasarcină mecanică a motorului electric, adică să se asigure că cuplul maxim de sarcină conform programului în timpul funcționării și cuplul la pornire vor să nu depășească valorile cuplul maxim prin catalog.

Pentru motoarele electrice asincrone și sincrone, cantitatea de suprasarcină mecanică admisă este determinată de momentul lor electromagnetic de răsturnare, la atingerea căruia aceste motoare electrice se opresc.

Multiplicitatea momentelor maxime în raport cu cele nominale să fie de 1,8 pentru motoarele electrice asincrone trifazate cu inele colectoare, cel puțin 1,65 pentru aceleași motoare electrice scurtcircuitate. Multiplicitatea cuplului maxim al motorului sincron trebuie să fie, de asemenea, de cel puțin 1,65 la tensiunile nominale, frecvența și curent de excitaţie, cu un factor de putere de 0,9 (cu curent de conducere).

Motoarele electrice practic asincrone și sincrone au o capacitate de suprasarcină mecanică de până la 2-2,5, iar pentru unele motoare electrice speciale această valoare se ridică la 3-3,5.

Suprasarcina admisibilă a motoarelor electrice de curent continuu este determinată de condițiile de funcționare și, conform GOST, este de la 2 la 4 în ceea ce privește cuplul, iar limita inferioară se aplică motoarelor electrice cu paralel, iar limita superioară - motoarelor electrice cu serie. excitaţie.

Dacă rețelele de alimentare și distribuție sunt sensibile la sarcină, atunci capacitatea mecanică de suprasarcină trebuie verificată ținând cont de pierderile de tensiune din rețele.

Pentru motoarele electrice asincrone cu colivie si sincrone, multiplicitatea cuplului initial trebuie sa fie de cel putin 0,9 (in raport cu cel nominal).

În realitate, multiplicitatea cuplului inițial pentru motoarele electrice cu cușcă dublă și cu canelură adâncă este mult mai mare și ajunge la 2-2,4.

Atunci când alegeți puterea unui motor electric, trebuie avut în vedere faptul că încălzirea motoarelor electrice este afectată de frecvența de pornire. Frecvența de comutare admisă depinde de alunecarea normală, de momentul de volant al rotorului și de multiplicitatea curentului de pornire.

Motoarele electrice asincrone de tipuri normale permit fără sarcină de la 400 la 1000, iar motoarele electrice cu alunecare crescută - de la 1100 la 2700 porniri pe oră. La pornirea sub sarcină, numărul permis de porniri este redus semnificativ.

Curentul de pornire al motoarelor electrice cu rotor cu colivie este mare, iar această circumstanță este importantă în condiții de porniri frecvente și mai ales cu timp de accelerație crescut.

Spre deosebire de motoarele electrice cu rotor de fază, în care o parte din căldura generată în timpul pornirii este eliberată în reostat, adică în afara mașinii, în motoarele cu colivie, toată căldura este eliberată în mașină în sine, ceea ce provoacă încălzire crescută. De aceea, alegerea puterii acestor motoare electrice trebuie facuta tinand cont de incalzirea in timpul pornirilor multiple.

Condiții pentru alegerea unui motor electric

Alegerea unuia dintre tipurile de motoare electrice din catalog este considerată corectă dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:

a) corespondența cea mai completă a motorului electric cu mașina de lucru (acționare) din punct de vedere al proprietăților mecanice. Aceasta înseamnă că motorul electric trebuie să aibă o astfel de caracteristică mecanică, încât să poată asigura motorului valorile necesare de viteză și accelerație atât în ​​timpul funcționării, cât și în timpul pornirii;

b) utilizarea maximă a puterii motorului electric în timpul funcționării. Temperatura tuturor părților active ale motorului electric în cele mai severe moduri de funcționare trebuie să fie cât mai apropiată de temperatura de încălzire prevăzută de standarde, dar să nu o depășească;

c) conformitatea electromotorului cu acționarea și condițiile de mediu conform proiectării;

d) conformitatea motorului electric cu parametrii rețelei de alimentare a acestuia.

Pentru a selecta un motor electric, sunt necesare următoarele date inițiale:

a) denumirea și tipul mecanismului;

b) puterea maximă pe arborele de antrenare a mecanismului, dacă modul de funcționare este continuu și sarcina este constantă, iar în alte cazuri - grafice ale modificărilor puterii sau momentului de rezistență în funcție de timp;

c) viteza de rotație a arborelui de antrenare al mecanismului;

d) metoda de articulare a mecanismului cu arborele motorului (în prezența angrenajelor se indică tipul angrenajului și raportul de transmisie);

e) cantitatea de cuplu la pornire, pe care trebuie să o asigure motorul electric pe arborele de antrenare al mecanismului;

f) limitele de control al vitezei ale mecanismului antrenat, indicând valorile superioare și inferioare ale vitezei și valorile corespunzătoare de putere și cuplu;

g) natura și calitatea (netezimea, treptarea) ajustării necesare a vitezei;

h) frecvența pornirilor sau pornirii motorului în decurs de o oră; i) caracteristicile mediului.

Alegerea unui motor electric pe baza tuturor condițiilor se face conform datelor din catalog.

Pentru mecanismele de aplicație largă, alegerea unui motor electric este mult simplificată datorită datelor conținute în informațiile relevante ale producătorilor și se reduce la specificarea tipului de motor electric în raport cu parametrii rețelei și natura mediului.

Alegerea motoarelor electrice după putere

Alegerea puterii motorului electric trebuie făcută în conformitate cu natura sarcinilor mașinii de lucru. Acest personaj este evaluat pe două motive:

a) în funcție de modul nominal de funcționare;

b) prin modificări ale mărimii consumului de energie.

Există următoarele moduri de operare:

a) lung (lung), când perioada de lucru este atât de lungă încât incalzirea motorului atinge valoarea de regim stabil (de exemplu, pompe, transportoare cu bandă, ventilatoare etc.);

b) de scurta durata, cand durata perioadei de functionare este insuficienta pentru ca motorul electric sa atinga temperatura-incalzire corespunzatoare sarcinii date, iar perioadele de oprire, dimpotriva, sunt suficiente pentru racirea electromotorului la mediul ambiant. temperatura. În acest mod, pot funcționa motoarele electrice cu o mare varietate de mecanisme;

c) intermitent - cu un ciclu de funcționare relativ de 15, 25, 40 și 60% cu o durată a unui ciclu de cel mult 10 minute (de exemplu, pentru macarale, unele mașini-unelte, motogeneratoare de sudare cu o singură stație etc. .).

Următoarele cazuri se disting prin modificări ale mărimii consumului de energie:

a) sarcina constanta, cand cantitatea de putere consumata in timpul functionarii este constanta sau prezinta usoare abateri de la valoarea medie, precum pompe centrifuge, ventilatoare, compresoare cu debit constant de aer etc.;

b) sarcină variabilă, când cantitatea de putere consumată se modifică periodic, ca, de exemplu, la excavatoare, macarale, unele mașini-unelte etc.;

c) sarcină pulsatorie, când cantitatea de putere consumată se modifică continuu, ca, de exemplu, în cazul pompelor cu piston, concasoare cu fălci, site etc.

Puterea motorului electric trebuie să îndeplinească trei condiții:

a) încălzire normală în timpul funcționării;

b) capacitate de suprasarcină suficientă;

c) cuplu de pornire suficient.

Toate motoarele electrice sunt împărțite în două grupuri principale:

a) pentru funcționare pe termen lung (fără a limita durata includerii);

b) pentru funcționare intermitentă cu cicluri de lucru de 15, 25, 40 și 60%.

Pentru prima grupă, cataloagele și pașapoartele indică puterea continuă pe care o poate dezvolta motorul electric la nesfârșit, pentru a doua grupă, puterea pe care o poate dezvolta motorul electric lucrând intermitent pentru un timp arbitrar lung la un anumit ciclu de funcționare.

În toate cazurile, un astfel de motor electric este considerat a fi selectat corect, care, lucrând cu o sarcină conform programului stabilit de mașina de lucru, atinge încălzirea totală permisă a tuturor părților sale. Alegerea motoarelor electrice cu așa-numita „marja de putere”, bazată pe cea mai mare sarcină posibilă conform programului, duce la subutilizarea motorului electric și, în consecință, la o creștere a costurilor de capital și a costurilor de exploatare din cauza unei scăderea factorilor de putere și eficiență.

Creșterea excesivă a puterii motorului poate duce, de asemenea, la smucituri în timpul accelerației.

Dacă motorul electric trebuie să funcționeze mult timp cu o sarcină constantă sau ușor în schimbare, atunci determinarea puterii sale nu este dificilă și se realizează conform formulelor care includ de obicei coeficienți empirici.

Este mult mai dificil să alegeți puterea motoarelor electrice din alte moduri de funcționare.

Sarcina de scurtă durată se caracterizează prin faptul că perioadele de comutare sunt scurte, iar pauzele sunt suficiente pentru răcirea completă a motorului. Se presupune că sarcina motorului electric în perioadele de comutare rămâne constantă sau aproape constantă.

Pentru ca motorul electric să poată fi utilizat corect în acest mod de încălzire, este necesar să îl selectați astfel încât puterea sa continuă (indicată în cataloage) să fie mai mică decât puterea corespunzătoare sarcinii de scurtă durată, adică astfel încât motorul în perioadele de funcționare pe termen scurt are o suprasarcină termică.

Dacă perioadele de funcționare ale motorului electric sunt semnificativ mai mici decât timpul necesar pentru încălzirea sa completă, dar pauzele dintre perioadele de comutare sunt semnificativ mai scurte decât timpul pentru răcirea completă, atunci există o sarcină intermitentă.

În practică, ar trebui să se distingă două tipuri de astfel de lucrări:

a) sarcina în timpul perioadei de lucru este constantă ca mărime și, prin urmare, graficul său este reprezentat prin dreptunghiuri alternând cu pauze;

b) sarcina in timpul perioadei de munca se modifica dupa o lege mai mult sau mai putin complexa.

În ambele cazuri, problema alegerii unui motor electric prin putere poate fi rezolvată atât analitic, cât și grafic. Ambele metode sunt destul de complexe, așa că se recomandă practic o metodă simplificată de măreție echivalentă, care include trei metode:

a) curent RMS;

b) putere RMS;

c) moment pătrat mediu.

Verificarea capacitatii de suprasarcina mecanica a motorului electric

După selectarea puterii motorului electric în funcție de condițiile de încălzire, este necesar să se verifice capacitatea de suprasarcină mecanică a motorului electric, adică să se asigure că cuplul maxim de sarcină conform programului în timpul funcționării și cuplul în timpul pornirii. nu va depăși valorile cuplului maxim conform catalogului.

Pentru motoarele electrice asincrone și sincrone, cantitatea de suprasarcină mecanică admisă este determinată de momentul lor electromagnetic de răsturnare, la atingerea căruia aceste motoare electrice se opresc.

Multiplicitatea momentelor maxime în raport cu cele nominale să fie de 1,8 pentru motoarele electrice asincrone trifazate cu inele colectoare, cel puțin 1,65 pentru aceleași motoare electrice scurtcircuitate. Multiplicitatea cuplului maxim al motorului sincron trebuie să fie, de asemenea, de cel puțin 1,65 la tensiuni nominale, frecvență și curent de excitație, cu un factor de putere de 0,9 (cu curent de conducere).

Motoarele electrice practic asincrone și sincrone au o capacitate de suprasarcină mecanică de până la 2-2,5, iar pentru unele motoare electrice speciale această valoare se ridică la 3-3,5.

Suprasarcina admisibilă a motoarelor electrice de curent continuu este determinată de condițiile de funcționare și, conform GOST, este de la 2 la 4 în ceea ce privește cuplul, iar limita inferioară se aplică motoarelor electrice cu paralel, iar limita superioară - motoarelor electrice cu serie. excitaţie.

Dacă rețelele de alimentare și distribuție sunt sensibile la sarcină, atunci capacitatea mecanică de suprasarcină trebuie verificată ținând cont de pierderile de tensiune din rețele.

Pentru motoarele electrice asincrone cu colivie si sincrone, multiplicitatea cuplului initial trebuie sa fie de cel putin 0,9 (in raport cu cel nominal).

În realitate, multiplicitatea cuplului inițial pentru motoarele electrice cu cușcă dublă și cu canelură adâncă este mult mai mare și ajunge la 2-2,4.

Atunci când alegeți puterea unui motor electric, trebuie avut în vedere faptul că încălzirea motoarelor electrice este afectată de frecvența de pornire. Frecvența de comutare admisă depinde de alunecarea normală, de momentul de volant al rotorului și de multiplicitatea curentului de pornire.

Motoarele electrice asincrone de tipuri normale permit fără sarcină de la 400 la 1000, iar motoarele electrice cu alunecare crescută - de la 1100 la 2700 porniri pe oră. La pornirea sub sarcină, numărul permis de porniri este redus semnificativ.

Curentul de pornire al motoarelor electrice cu rotor cu colivie este mare, iar această circumstanță este importantă în condiții de porniri frecvente și mai ales cu timp de accelerație crescut.

Spre deosebire de motoarele electrice cu rotor de fază, în care o parte din căldura generată în timpul pornirii este eliberată în reostat, adică în afara mașinii, în motoarele cu colivie, toată căldura este eliberată în mașină în sine, ceea ce provoacă încălzire crescută. De aceea, alegerea puterii acestor motoare electrice trebuie facuta tinand cont de incalzirea in timpul pornirilor multiple.