Ел.двигун. Як підібрати. 5 найпоширеніших типів.

Ел.двигун надзвичайно поширений привід для всіляких механізмів: від іграшкової машинки і до величезних енергетичних агрегатів. Давайте спробуємо розібратися в цьому різноманітті ел.двигунів і зробити кілька прямих висновків про проектуванні (підборі) ел.двигуна.

Що наводимо. Механічна характеристика. Діаграма навантаження.

Очевидно, що будь-ел.двигун підбирається для обертання вала приводиться механізму. Для внесення першого граничної умови і звуження поля пошуку для проектування слід знати хутро.характеристику приводиться механізму. Для стандартного обладнання механічна характеристика наводиться в технічному паспорті заводу-виробника. Якщо мова йде про простих механізмів (насоси, вентилятори тощо), де навантаження умовно постійні, то достатньо знати лише максимальну споживану потужність приводиться механізму, яка залежить від ваги обертових елементів (момент опору) і додаткових опорів (підшипників ковзання, в'язкість і однорідність середовища, моменти сил тертя і т. д.).

Якщо ж мова йде про високонавантажених механізми, які відчувають поперемінні навантаження або вимагають зміни частоти обертання, то слід повернутися до механічній характеристиці приводиться обладнання. Механічна характеристика механізму (МХМ) це залежність сумарного моменту опору обертанню від швидкості обертання. Механічна характеристика ел.двигуна (МХЭ) це залежність його крутного моменту від швидкості обертання. Принципово, МХМ може мати будь-який вигляд, в той час як МХЭ має завжди спадаючий вид, тобто крутний момент ел. двигуна не може збільшуватися з преращением швидкості обертання.

Виділимо найпоширеніші типи МХМ:

1. Лінійна залежність. Така механічна характеристика властива генератора постійного струму незалежного збудження, який працює при постійному навантаженні.

2. Постійний момент опору на всіх швидкостях обертання. Така характеристика властива підйомного устаткування (тельфери, крани, талі).

3. Нелінійне зростання моменту опору. Найпоширеніший в промисловості тип. Характерний для відцентрових насосів, вентиляторів, димососів і т. д.

Виділимо найпоширеніші типи МХЭ:

I. Абсолютно жорстка характеристика. Постійна частота обертання при зростанні крутного моменту. Властива синхронним ел.двигунів.

II. Жорстка характеристика. Характерна для асинхронних ел.двигунів з кз-ротором, а також для ел. двигуна постійного струму з паралельним збудженням.

III. М'яка характеристика. Володіє ел.двигун постійного струму з послідовним/змішаним збудженням.

Для нормальної спільної роботи механізму і привода необхідно домогтися стійкості їх сумарної механічної характеристики, тобто можливості повернення в крейсерський режим роботи після виходу з нього по тим або іншим причинам. У крейсерському режимі роботи на номінальній швидкості обертання крутний момент ел.двигуна дорівнює величиною моменту опору механізму, який наводимо.

На практиці, швидкість обертання будь-яких механізмів є динамічною величиною. Діаграма навантаження будь-якого механізму представляє собою графік зміни швидкості обертання (кутової швидкості) в часі та зміни моменту опору в часі. Накладання одного графіка на інший (графічне підсумовування) дає динамічну меххарактеристику, тобто діаграму зміни відносини моменту опору механізму до швидкості обертання в часі.

Ця діаграма може мати який завгодно вигляд для різних механізмів, проте при проектуванні важливо врахувати дотримання ряду простих умов:

• Максимальний допустимий по перевантаженню момент ел.двигуна повинен перевищувати максимальний момент опору механізму його з навантажувальної діаграми.
   
• Максимальний пусковий статичний момент повинен бути менше пускового моменту ел.двигуна.

Це два найважливіші умови, що визначають можливість використання того чи іншого типу ел.двигуна в заданому механізмі. Пусковий момент ел.двигуна визначає можливість «зрушити» з місця статичний механізм, а перевантажувальний момент визначає можливість ел.двигуна долати короткочасні перевантаження.

Габарити, монтаж та харчування ел.двигуна.
 

При проектуванні (підборі) ел.двигуна важливим етапом представляється вибір монтажно-приєднувальних розмірів (висота і діаметр валу, розмір фланця і т. д.) з стандартного ряду вибраного на попередньому етапі типу ел.двигуна. Також варто врахувати які напруги підключення живлення можливі на об'єкті експлуатації, стандартний ряд підключень це 220, 380, 660, 1140, 3000, 6000, 10000 Вольт.

5 найпоширеніших типів ел. двигунів.

1. Загальнопромислові асинхронні змінного струму

Загальнопромислові ел.двигуни найбільш часто використовуються в промисловості, звідки і отримали свою назву. Крім потужності і частоти обертання можуть відрізнятися класом захисту IP від пилу і вологи. Як правило, мають підключення живлення 220/380 або 380/660, але є і високовольтні серії з підключенням 6000 або 10000 У. Зазвичай, під загальнопромисловим ел.двигуном розуміють найбільш поширений тип – асинхронний ел.двигун з короткозамкненим ротором, однак загальнопромислові ел.двигуни також можуть мати ротор фазного типу, це необхідно при приводі високонавантажених механізмів, наприклад, механічних пресів або дробарок.
 

Найпоширеніший тип загальнопромислових ел.двигунів на сьогоднішній день – ел.двигун АИР. Ел.двигун АИР випускається в діапазоні потужностей від 0,12 до 315 кВт. Часто також застосовується ел.двигун серії 4АМ, який повністю відповідає серії АИР за характеристиками і монтажним розмірами. Стандартні швидкості обертання таких машин 500, 600, 750, 1000, 1500, 3000 об/хв. Недорогі і надійні ел.двигуни, вживані в 90% промислових випадків, витісняють інші типи ел.двигунів у додатках, які це дозволяють.

2. Вибухозахищені асинхронні ел.двигуни змінного струму

Ел.двигун цього типу застосовують там, де є необхідність роботи з легкозаймистими рідинами або газами (руднична захист) або парами хімічно агресивних середовищ (хімічна захист). Вибухозахищені ел.двигуни також мають короткозамкнений ротор і, як наслідок, жорстку механічну характеристику.
 

Найбільш поширені серії АИММ, ВАО, ВАО2, В, 2В, 3ВР, 4ВР, ВРП, АІУ. Діапазон потужностей 0,75-250 кВт для підключення живлення 220/380, 380/660 або 660/1140. Існує і високовольтна серія з підключенням 6000 і діапазоном потужностей (ВАО2). Стандартні швидкості обертання таких машин 500, 600, 750, 1000, 1500, 3000 об/хв.

3. Синхронні ел.двигуни змінного струму

Синхронні ел.двигуни застосовуються рідше асинхронних через низьку перевантажувальної здатності і неможливість регулювання частоти обертання, найбільше поширення отримали синхронні ел.двигуни в режимі генератора.
 

Плюсом таких машин є високий ККД і більш низька маса приведена до потужності. Найпоширеніші серії СДП, СДН2, СДН3 з діапазоном потужностей 315-12500 кВт з діапазоном частот обертання від 300 до 1000 об/хв.

4. Кранові ел.двигуни асинхронні змінного струму
 

З назви цього типу ел.двигунів також розуміємо їх призначення, вони призначені для приводу кранів та іншого підйомно-транспортного обладнання. Найпоширеніші з них є асинхронними змінного струму, найчастіше мають фазний ротор.
 

Найбільш затребувані ринком серії – МТ, МТF, МТН, МТКF, MTKH. Діапазон потужностей 3,5-132 кВт, діапазон швидкостей 555-985 об/хв. Мають високий пусковий момент, регульовану частоту обертання, перевантажувальну здатність.

5. Ел.двигун постійного струму на постійних магнітах або котушки збудження.
 

Ел.двигун постійного струму застосовують значно рідше, проте двигуни такого типу незамінні в ряді важливих додатків, наприклад, в металорізальному обладнанні, в якості тягових приводів електротранспорту.
 

Ел.двигуни постійного струму мають хороший пусковий крутний момент, можливість регулювання швидкості в широкому діапазоні. Є самими компактними щодо інших типів.