Gli elementi di base necessari per la selezione del motore sono: tipo di carico azionato, potenza nominale, tensione nominale, velocità nominale e altre condizioni.
Questo deve essere invertito dalle caratteristiche del motore. I motori possono essere semplicemente suddivisi in motori CC e motori CA, la CA è anche divisa in motori sincroni e motori asincroni.
1, motori CC
Il vantaggio del motore DC è che la velocità può essere facilmente regolata modificando la tensione e può fornire una coppia maggiore.
È adatto per carichi che richiedono frequenti regolazioni della velocità, come laminatoi nelle acciaierie, montacarichi nelle miniere, ecc.
Ma ora, con lo sviluppo della tecnologia di conversione della frequenza, i motori CA possono anche regolare la velocità di rotazione modificando la frequenza.
Tuttavia, sebbene il prezzo del motore con inverter non sia molto più costoso di quello di un motore normale, il prezzo dell'inverter occupa la parte principale dell'intero set di apparecchiature, quindi i motori CC con spazzole hanno un altro vantaggio di essere più economici.
Lo svantaggio dei motori DC brushless è che la struttura è complessa e qualsiasi apparecchiatura con una struttura complessa è destinata a portare ad un aumento del tasso di guasto.
Motore CC rispetto al motore CA, oltre alla complessità dell'avvolgimento (avvolgimento di eccitazione, avvolgimento del polo di commutazione, avvolgimento di compensazione, avvolgimento dell'armatura), aggiunge anche anello collettore, spazzola e commutatore.
Non solo richiede un alto livello di maestria da parte del produttore, ma anche i costi di post-manutenzione sono relativamente elevati.
Pertanto, i motoriduttori DC nelle applicazioni industriali sono in graduale declino ma sono ancora utili nella fase di transizione della situazione imbarazzante.
Se l'utente dispone di più fondi, si consiglia di scegliere il motore CA con il programma inverter, dopotutto l'uso dell'inverter comporta anche molti vantaggi, questo non è spiegato in dettaglio.
2、Motore asincrono
Il motore asincrono presenta il vantaggio di struttura semplice, prestazioni stabili, facile manutenzione, economico. E il processo di produzione è anche il più semplice.
Ho sentito dire dall'officina del vecchio tecnico che l'assemblaggio di un motore DC senza spazzole richiede ore di lavoro, può completare quasi la potenza di due motori sincroni o quattro motori asincroni, come si può vedere.
Pertanto, i motori asincroni sono stati ampiamente utilizzati nell'industria.
I motori asincroni si dividono in motori a gabbia di scoiattolo e motori a filo avvolto e la differenza sta nel rotore.
Il rotore del motore a gabbia di scoiattolo è realizzato con barre di metallo, rame o alluminio.
Il prezzo dell’alluminio è relativamente basso e la Cina è un grande paese minerario dell’alluminio, ampiamente utilizzato in applicazioni meno impegnative.
Ma le proprietà meccaniche e la conduttività elettrica del rame sono migliori dell'alluminio, la stragrande maggioranza dei miei contatti sono rotori in rame.
Motore a gabbia di scoiattolo in procinto di risolvere il problema della fila rotta, l'affidabilità è molto maggiore rispetto al motore a rotore del tipo ad avvolgimento.
Lo svantaggio è che la coppia ottenuta da un rotore metallico che taglia le linee di induzione magnetica in un campo di statore rotante è piccola e la corrente di avviamento è elevata, rendendo difficile la gestione di carichi con elevati requisiti di coppia di avviamento.
Sebbene sia possibile ottenere una coppia maggiore aumentando la lunghezza del nucleo del motore, lo sforzo è molto limitato.
I motori a filo avvolto energizzano l'avvolgimento del rotore attraverso gli anelli collettori durante l'avviamento, formando un campo magnetico del rotore che si muove rispetto al campo magnetico dello statore rotante, ottenendo così una maggiore coppia.
E la resistenza all'acqua è collegata in serie per ridurre la corrente di avviamento durante il processo di avviamento.
La resistenza all'acqua è controllata da un sofisticato dispositivo di controllo elettronico per modificare il valore di resistenza con il processo di avvio.
È adatto per carichi quali laminatoi e montacarichi.
Poiché il motore asincrono a filo avvolto rispetto al motore a gabbia di scoiattolo ha aumentato l'anello collettore, la resistenza all'acqua, ecc., il prezzo complessivo dell'attrezzatura è aumentato.
Il suo intervallo di velocità è più ristretto e la coppia è relativamente piccola rispetto ai motori CC e il valore corrispondente è basso.
Tuttavia, il motore asincrono a causa dell'avvolgimento dello statore energizzato per stabilire il campo magnetico rotante e l'avvolgimento appartiene ai componenti induttivi non funzionano, per assorbire potenza reattiva dalla rete, l'impatto sulla rete è molto grande.
L'esperienza intuitiva ha apparecchi induttivi ad alta potenza collegati alla rete, la tensione della rete diminuisce, la luminosità delle luci elettriche viene ridotta immediatamente.
Pertanto, l'ufficio per l'energia elettrica imporrà restrizioni sull'uso di motori asincroni, che è un punto in cui devono essere prese in considerazione molte fabbriche.
Alcuni grandi utilizzatori di elettricità, come le acciaierie, gli stabilimenti di alluminio, ecc., scelgono di realizzare proprie centrali elettriche per formare una propria rete elettrica indipendente, al fine di ridurre le restrizioni sull'uso dei motori asincroni.
Quindi il motore asincrono deve essere dotato di un dispositivo di compensazione della potenza reattiva se vuole soddisfare l'uso di carichi ad alta potenza, mentre il motore sincrono può fornire potenza reattiva alla rete attraverso il dispositivo di eccitazione, maggiore è la potenza più evidente è il vantaggio del motore sincrono , si crea così lo stadio di motore sincrono.
3, motore sincrono
I vantaggi del motore sincrono includono, oltre alla sovraeccitazione, la possibilità di compensare la potenza reattiva.
1) la velocità del motore sincrono rispetta rigorosamente n=60f/p, che può controllare con precisione la velocità.
2) elevata stabilità operativa, quando la tensione della rete diminuisce improvvisamente, il suo sistema di eccitazione generalmente forzerà l'eccitazione per garantire un funzionamento stabile del motore, mentre la coppia del motore asincrono (proporzionale al quadrato della tensione) diminuirà in modo significativo.
3) maggiore capacità di sovraccarico rispetto al corrispondente motore asincrono.
4) Elevata efficienza operativa, soprattutto per motori sincroni a bassa velocità.
I motori sincroni non possono essere avviati direttamente e necessitano di avviamento asincrono o di avviamento in frequenza.
Avvio asincrono significa che il motore sincrono è dotato di un avvolgimento di avviamento simile all'avvolgimento della gabbia del motore asincrono sul rotore e una resistenza aggiuntiva di circa 10 volte il valore di resistenza dell'avvolgimento di eccitazione è collegata in serie nel circuito di eccitazione per formare un circuito chiuso.
In modo che lo statore del motore sincrono sia direttamente collegato alla rete elettrica e avviato come motore asincrono, quindi la resistenza aggiuntiva venga rimossa quando la velocità raggiunge la velocità subsincrona (95%); l'inizio della conversione di frequenza non è molto. Non c'è molto da menzionare.
Pertanto, uno degli svantaggi dei motori sincroni è la necessità di aggiungere ulteriori dispositivi per l'avviamento.
I motori sincroni funzionano con corrente di eccitazione, senza eccitazione, il motore efficiente è asincrono.
L'eccitazione è un sistema CC aggiunto al rotore e la sua velocità di rotazione e polarità sono le stesse dello statore.
If there is a problem with the excitation, the stepper motor will be out of step and cannot be adjusted, which will trigger the protection "excitation fault" and the motor will trip.
Pertanto, il secondo svantaggio del motore sincrono è che è necessario aumentare il dispositivo di eccitazione, che prima veniva alimentato direttamente dalla macchina CC, ma ora è alimentato principalmente da un raddrizzatore controllato al silicio.
Come dice il vecchio proverbio, più complessa è la struttura e più dispositivi, più sono i punti difettosi e maggiore è il tasso di guasto.
In base alle caratteristiche prestazionali del motore sincrono, la sua applicazione è principalmente in paranchi, mulini, ventilatori, compressori, laminatoi, pompe e altri carichi.
Per riassumere, il principio di scelta del motore è quello di dare la preferenza al motore con struttura semplice, prezzo economico, funzionamento affidabile e manutenzione conveniente con la premessa che le prestazioni del motore soddisfino i requisiti dei macchinari di produzione.
A questo proposito, il motore CA è migliore del motore CC, il motore asincrono CA è migliore del motore sincrono CA, il motore asincrono a gabbia di scoiattolo è migliore del motore asincrono a filo avvolto.
Per macchinari di produzione a funzionamento continuo con carico regolare e senza requisiti speciali di avviamento e frenata, è preferibile utilizzare un normale motore asincrono a gabbia di scoiattolo, ampiamente utilizzato in macchinari, pompe, ventilatori, ecc.
Avviare, frenare più frequentemente, richiedere un avviamento più grande, macchinari per la produzione di coppia frenante, come gru a ponte, paranchi da miniera, compressori d'aria, laminatoi irreversibili, ecc., dovrebbero utilizzare motori asincroni a filo avvolto.
Se non è richiesta la regolazione della velocità, ma la velocità deve essere costante o il fattore di potenza deve essere migliorato, è necessario utilizzare un motore sincrono, come una pompa dell'acqua di media e grande capacità, un compressore d'aria, un paranco, un mulino, ecc.
Se la gamma di velocità è superiore a 1:3 e i macchinari di produzione necessitano di una regolazione della velocità continua, stabile e regolare.
È opportuno utilizzare un altro motore CC con eccitazione o un motore asincrono a gabbia di scoiattolo o un motore sincrono con regolazione della frequenza, come macchine utensili di precisione di grandi dimensioni, piallatrici a portale, laminatoi per acciaio, paranchi, ecc.
Richiede una coppia di avviamento elevata, caratteristiche meccaniche di macchinari di produzione morbida, l'uso di motori CC con eccitazione serie o composta, come tram, autoveicoli, gru pesanti, ecc.
La potenza nominale dei motori elettrici
La potenza nominale del motore elettrico si riferisce alla potenza in uscita, ovvero alla potenza dell'albero, chiamata anche capacità, che è il parametro di riferimento dei motori più grandi.
Spesso le persone chiedono quanto sono grandi i motori a induzione, di solito non si riferisce alla dimensione del motore, ma alla potenza nominale.
È l'indice più importante per quantificare la capacità del motore di trascinare il carico, ed è anche il parametro requisito che deve essere fornito al momento della scelta del motore.
(è la potenza nominale, è la tensione nominale, è la corrente nominale, cosθ è il fattore di potenza, η è l'efficienza)
Il principio della corretta selezione della capacità dei motori passo-passo dovrebbe essere la decisione più economica e ragionevole in termini di potenza del motore, presupponendo che il motore sia in grado di produrre i requisiti di carico meccanico.
Se la potenza viene scelta troppo grande, l'investimento nell'attrezzatura aumenterà e causerà sprechi, e il motore funzionerà spesso sotto carico e l'efficienza e il fattore di potenza del motore CA saranno bassi; al contrario, se la potenza scelta è troppo piccola, il motoriduttore andrà in sovraccarico e causerà danni prematuri al motore.
Esistono tre fattori per decidere la potenza principale del motoriduttore CC.
(1) L'aumento di calore e temperatura del motore, che è il fattore più importante per decidere la potenza del motore.
2) Capacità di sovraccarico ammissibile per brevi periodi.
(3) È necessario considerare la capacità di avviamento del motore asincrono a gabbia di scoiattolo.
Innanzitutto, il macchinario di produzione specifico calcola e seleziona la potenza del carico in base alla generazione di calore, all'aumento di temperatura e al fabbisogno di carico.
Quindi il motore preseleziona la potenza nominale in base alla potenza del carico, al sistema di lavoro e ai requisiti di sovraccarico.
Dopo aver preselezionato la potenza nominale del motore, è necessario controllarne la generazione di calore, la capacità di sovraccarico e la capacità di avviamento, se necessario.
Se uno di essi non è qualificato, il motore deve essere riselezionato e calibrato nuovamente finché tutti non saranno qualificati.
Pertanto, il sistema di lavoro è uno dei requisiti necessari, se non vi è alcun requisito, l'impostazione predefinita è quella di gestire il sistema di lavoro S1 più convenzionale; i motori con requisiti di sovraccarico devono anche fornire un moltiplicatore di sovraccarico e il corrispondente tempo di funzionamento; ventola di azionamento del motore asincrono a gabbia di scoiattolo e altri carichi di inerzia rotante di grandi dimensioni, ma è necessario anche fornire l'inerzia rotante del carico e la curva della coppia di resistenza all'avviamento per verificare la capacità di avviamento.
La suddetta selezione della potenza nominale viene effettuata presupponendo una temperatura ambiente standard di 40 ℃.
Se la temperatura ambiente in cui lavora il motore cambia, è necessario correggere la potenza nominale del motore.
Secondo i calcoli teorici e pratici, la potenza del motore può essere aumentata o diminuita approssimativamente in base alla tabella seguente mentre la temperatura ambiente è diversa.
Pertanto, è necessario fornire la temperatura ambiente anche nelle aree climatiche rigide, ad esempio in India, la temperatura ambiente deve essere calibrata a 50 ℃.
Inoltre, l'altitudine elevata avrà un impatto anche sulla potenza dei servomotori: maggiore è l'altitudine, maggiore è l'aumento di temperatura del motore e minore è la potenza di uscita. E anche il motore utilizzato in alta quota deve considerare l’effetto del fenomeno corona.
Per la gamma di potenza dei motori presenti sul mercato, vorremmo elencare alcuni dati come riferimento.
Motore CC: ZD9350 (mulino) 9350 kW
Motore asincrono: gabbia di scoiattolo tipo YGF1120-4 (ventilatore dell'altoforno) 28000kW
Filo avvolto YRKK1000-6 (mulino materie prime) 7400kW
Motore sincrono: TWS36000-4 (ventola dell'altoforno) 36000kW (l'unità di prova raggiunge 40000kW)
Tensione nominale
La tensione nominale del motore si riferisce alla tensione di rete nella modalità operativa nominale.
La scelta della tensione nominale del motore dipende dalla tensione di alimentazione del sistema di alimentazione elettrica dell'impresa e dalla dimensione della capacità del motore.
La scelta del livello di tensione del motore CA dipende principalmente dal livello di tensione dell'alimentazione nel luogo di utilizzo.
Generalmente, la rete a bassa tensione è 380 V, quindi la tensione nominale è 380 V (connessione Y o △), 220/380 V (connessione △/Y), 380/660 V (connessione △/Y) 3 tipi.
La potenza del motore a bassa tensione aumenta in una certa misura (come 300KW/380V), la corrente è limitata dalla capacità del cavo ed è difficile realizzarla in grande, oppure il costo è troppo alto.
È necessario ottenere una potenza elevata aumentando la tensione.
La tensione di alimentazione della rete ad alta tensione è generalmente 6000 V o 10000 V, anche i paesi esteri hanno livelli di tensione di 3300 V, 6600 V e 11000 V. I vantaggi dei motori ad alta tensione sono l'elevata potenza e la forte capacità di resistere agli urti; lo svantaggio è che l'inerzia è elevata, l'avviamento e la frenata sono difficili.
Anche la tensione nominale del motore CC deve corrispondere alla tensione di alimentazione.
Generalmente 110 V, 220 V e 440 V. 220 V è il livello di tensione comune, i motori ad alta potenza possono essere aumentati a 600 ~ 1000 V.
Quando l'alimentazione CA è 380 V, con l'alimentazione del circuito raddrizzatore controllato al silicio del tipo a ponte trifase, la tensione nominale del motore CC deve essere selezionata 440 V, quando l'alimentazione del raddrizzatore controllato al silicio a semionda trifase, la tensione nominale la tensione del motore CC dovrebbe essere 220 V.
La velocità nominale
La velocità nominale del motore si riferisce alla velocità nella modalità operativa nominale.
Sia il motore che la macchina operatrice da esso trascinata hanno una propria velocità di rotazione nominale.
Quando si sceglie la velocità del motore, è necessario notare che la velocità non deve essere troppo bassa, poiché minore è la velocità nominale del motore, maggiore è il numero di stadi, maggiore è il volume e maggiore è il prezzo; allo stesso tempo, la velocità del motore non dovrebbe essere troppo elevata.
Perché renderà il meccanismo di trasmissione troppo complicato e difficile da mantenere.
Inoltre, quando la potenza è certa, la coppia del motore è inversamente proporzionale alla velocità.
Pertanto, chi ha esigenze di avviamento e frenata non elevate può confrontare diverse velocità nominali in termini di investimento iniziale, spazio occupato e costi di manutenzione, e infine determinare la velocità nominale; e spesso si avvia, si frena e si fa retromarcia.
Ma la durata del processo di transizione non influisce sulla produttività, oltre a considerare l'investimento iniziale, principalmente per scegliere il rapporto di velocità e la velocità nominale del motore in termini di perdita minima del processo di transizione.
Ad esempio, il motore del paranco necessita di frequenti rotazioni avanti e indietro e la coppia è molto elevata, la velocità è molto bassa, il volume del motore è enorme e costoso.
Quando la velocità del motore è elevata, è necessario considerare anche la velocità critica del motore. Il rotore del motore in funzione provocherà vibrazioni, l'ampiezza del rotore con l'aumento della velocità e l'aumento fino a una certa velocità quando l'ampiezza raggiunge il massimo (noto anche come risonanza), più di questa velocità dopo che l'ampiezza con la velocità aumenta gradualmente si riduce e diventa stabile in un certo intervallo, l'ampiezza della velocità massima del rotore è chiamata velocità critica del rotore.
Questa velocità è uguale alla frequenza intrinseca del rotore.
Quando la velocità continua ad aumentare, quasi 2 volte la frequenza intrinseca dell'ampiezza aumenterà di nuovo, quando la velocità è pari a 2 volte la frequenza intrinseca viene chiamata velocità critica del secondo ordine, a loro volta, ci sono velocità del terzo ordine, velocità del quarto ordine e altre velocità critiche.
Se il rotore funziona alla velocità critica, si verificheranno vibrazioni violente e la flessione dell'albero aumenterà in modo significativo e il funzionamento prolungato causerà gravi flessioni e deformazioni dell'albero e persino la rottura.
La velocità critica di primo ordine del motore è generalmente superiore a 1500 giri/min, quindi il motore convenzionale a bassa velocità generalmente non considera l'effetto della velocità critica.
Al contrario, per i motori ad alta velocità a 2 poli con velocità nominali prossime a 3.000 giri/min, è necessario considerare l'effetto ed evitare il motore per un uso a lungo termine nell'intervallo di velocità critico.
In generale, il motore può essere determinato approssimativamente fornendo il tipo di carico da azionare, la potenza nominale, la tensione nominale e la velocità nominale del motore.
Tuttavia, questi parametri di base non sono sufficienti per soddisfare in modo ottimale i requisiti di carico.
Altri parametri da fornire includono: frequenza, sistema operativo, requisiti di sovraccarico, livello di isolamento, livello di protezione, inerzia rotazionale, curva di coppia di resistenza al carico, metodo di installazione, temperatura ambiente, altitudine, requisiti esterni, ecc., a seconda della situazione specifica.
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