De basisinhoud die nodig is voor de motorselectie omvat het type belasting, het nominale vermogen, de nominale spanning, het nominale toerental en andere omstandigheden.
1. Het type last dat wordt aangedreven
Dit moet op zijn beurt worden gezegd uit de kenmerken van de motor. Motoren kunnen eenvoudig worden onderverdeeld in gelijkstroommotoren en wisselstroommotoren, en wisselstroommotoren zijn verder onderverdeeld in synchrone motoren en asynchrone motoren.
1.1 DC-motor
Het voordeel van een gelijkstroommotor (DC-motor) is dat de snelheid eenvoudig kan worden aangepast door de spanning te wijzigen, en dat deze een groter koppel kan leveren. Dit maakt hem geschikt voor toepassingen waarbij de snelheid frequent moet worden aangepast, zoals walserijen in staalfabrieken, hijsinstallaties in mijnen, enzovoort. Met de ontwikkeling van frequentieomzettingstechnologie kunnen wisselstroommotoren (AC-motoren) tegenwoordig echter ook in snelheid worden aangepast door de frequentie te wijzigen. Hoewel de prijs van een frequentieomzettingsmotor niet veel hoger ligt dan die van een gewone motor, vormt de frequentieomzetter wel een groot deel van de totale kosten. Een ander voordeel van de DC-motor is dus de lagere prijs.
Het nadeel van DC-motoren is de complexe structuur. Zolang apparatuur een complexe structuur heeft, zal dit onvermijdelijk leiden tot een toename van het aantal storingen. Vergeleken met AC-motoren hebben DC-motoren ingewikkelder wikkelingen (bekrachtigingswikkelingen, commutatiepoolwikkelingen, compensatiewikkelingen en ankerwikkelingen), en er zijn ook sleepringen, borstels en commutatoren toegevoegd. Niet alleen worden er hoge eisen gesteld aan de afwerking van de fabrikant, maar ook de latere onderhoudskosten zijn relatief hoog. Daarom bevinden DC-motoren zich in industriële toepassingen in een beschamende situatie waarin ze geleidelijk afnemen, maar nog steeds bruikbaar zijn in de overgangsfase. Als de gebruiker over voldoende middelen beschikt, wordt aanbevolen om de oplossing van een AC-motor met frequentieomvormer te kiezen. Het gebruik van een frequentieomvormer kan immers ook veel voordelen met zich meebrengen.
1.2. Asynchrone motor
De voordelen van asynchrone motoren zijn een eenvoudige structuur, stabiele prestaties, gemakkelijk onderhoud en een lage prijs. En het productieproces is ook het eenvoudigste. Ik heb ooit een oude technicus in de werkplaats horen zeggen dat de manuren die nodig zijn om een gelijkstroommotor te assembleren twee synchrone motoren of vier asynchrone motoren met een vergelijkbaar vermogen kunnen voltooien, wat duidelijk is. Daarom worden asynchrone motoren het meest gebruikt in de industrie.
Asynchrone motoren zijn onderverdeeld in kooiankermotoren en gewikkelde motoren, het verschil zit hem in de rotor. Motorrotoren met eekhoornkooi zijn gemaakt van metalen strips, koper of aluminium. De prijs van aluminium is relatief laag, en mijn land is een groot land van aluminiummijnen, dus het wordt veel gebruikt bij gelegenheden met lage eisen. De mechanische eigenschappen en elektrische geleidbaarheid van koper zijn echter beter dan die van aluminium. De meeste rotors waarmee ik in contact ben gekomen, zijn koperen rotors. Nadat de kooiankermotor het probleem van gebroken rijen in de technologie heeft opgelost, is de betrouwbaarheid ervan veel groter dan die van een motor met een opwindrotor. Het nadeel is dat de metalen rotor de magnetische inductielijn in het roterende magnetische veld van de stator doorsnijdt om een klein koppel te verkrijgen, en dat de startstroom groot is, wat moeilijk is voor belastingen die een groot startkoppel vereisen. Hoewel er meer koppel kan worden verkregen door de lengte van de motorkern te vergroten, is de sterkte zeer beperkt. Wanneer de gewikkelde motor wordt gestart, wordt de sleepring gebruikt om de rotorwikkeling te bekrachtigen om een magnetisch rotorveld te vormen, dat beweegt ten opzichte van het roterende magnetische veld van de stator, zodat het koppel groter is. En de waterweerstand is in serie geschakeld om de startstroom tijdens het startproces te verminderen, en de waterweerstand wordt geregeld door een volwassen elektronisch regelapparaat om de weerstandswaarde tijdens het startproces te veranderen. Het is geschikt voor lasten zoals walserijen en takels. Vergeleken met de kooiankermotor heeft de draadgewonden asynchrone motor sleepringen en waterweerstanden toegevoegd, waardoor de totale uitrustingsprijs tot op zekere hoogte is gestegen. Vergeleken met DC-motoren is het snelheidsbereik smaller en het koppel relatief klein, en de bijbehorende waarde ook lager.
Omdat de asynchrone motor echter de statorwikkeling bekrachtigt om een roterend magnetisch veld tot stand te brengen, en de wikkeling een inductief element is dat geen werk verricht, moet hij reactief vermogen van het elektriciteitsnet absorberen, wat een grote impact heeft op het elektriciteitsnet. Ervaar intuïtief dat wanneer inductieve apparaten met een hoog vermogen op het elektriciteitsnet worden aangesloten, de spanning van het elektriciteitsnet zal dalen en de helderheid van de lampen in één keer zal afnemen. Daarom zal het energievoorzieningsbureau het gebruik van asynchrone motoren beperken, iets waar veel fabrieken ook rekening mee moeten houden. Sommige grote stroomverbruikers, zoals staalfabrieken en aluminiumfabrieken, kiezen ervoor hun eigen energiecentrales te bouwen om hun eigen onafhankelijke elektriciteitsnetwerken te vormen om de beperkingen op het gebruik van asynchrone motoren te verminderen. Als de asynchrone motor moet worden gebruikt voor belastingen met een hoog vermogen, moet deze daarom worden uitgerust met een reactief vermogencompensatieapparaat, terwijl de synchrone motor via het bekrachtigingsapparaat reactief vermogen aan het elektriciteitsnet kan leveren. Hoe groter het vermogen, hoe duidelijker de voordelen van synchrone motoren, waardoor het stadium van synchrone motoren ontstaat.
1.3. Synchrone motor
De voordelen van synchrone motoren zijn onder meer compensatie van reactief vermogen in de overbekrachtigde toestand, en 1) de snelheid van synchrone motoren houdt zich strikt aan n = 60f/p, wat de snelheid nauwkeurig kan regelen; 2) hoge operationele stabiliteit. Wanneer de netspanning plotseling daalt, zal het excitatiesysteem over het algemeen excitatie forceren om de stabiele werking van de motor te garanderen, terwijl het koppel van de asynchrone motor (evenredig met het kwadraat van de spanning) aanzienlijk zal dalen; 3) Het overbelastingsvermogen is groter dan dat van de overeenkomstige asynchrone motor; 4) Het bedrijfsrendement is hoog, vooral voor synchrone motoren met laag toerental.
Synchrone motoren kunnen niet direct worden gestart en vereisen een asynchrone of variabele frequentiestart. Asynchrone start betekent dat de synchrone motor is uitgerust met een startwikkeling die vergelijkbaar is met de kooiwikkeling van de asynchrone motor op de rotor, en dat een extra weerstand van ongeveer 10 keer de weerstandswaarde van de opwindende wikkeling in serie wordt geschakeld in het bekrachtigingscircuit om te vormen een gesloten circuit en de stator van de synchrone motor is rechtstreeks verbonden met het elektriciteitsnet, zodat deze begint als een asynchrone motor, en wanneer de snelheid de subsynchrone snelheid bereikt (95%), de startmethode voor het afsnijden van de extra weerstand; het starten van de frequentieomzetting wordt niet herhaald. Een van de nadelen van synchrone motoren is dus de noodzaak om extra startapparatuur toe te voegen.
Een synchrone motor werkt op de bekrachtigingsstroom. Als er geen bekrachtiging is, is de motor asynchroon. Excitatie is een gelijkstroomsysteem dat op de rotor wordt toegepast. De rotatiesnelheid en polariteit komen overeen met die van de stator. Als er een probleem is met de bekrachtiging, verliest de motor zijn stap en kan deze niet worden aangepast. Het activeert de motorbeveiliging “bekrachtigingsfout”. Daarom is het tweede nadeel van de synchrone motor de noodzaak om het bekrachtigingsapparaat te vergroten, dat in het verleden rechtstreeks werd gevoed door de gelijkstroommachine, maar nu grotendeels wordt gevoed door de thyristorgelijkrichter. Zoals het oude gezegde luidt: hoe complexer de structuur en hoe meer apparatuur, hoe meer faalpunten en hoe hoger het faalpercentage.
Volgens de prestatiekenmerken van synchrone motoren zijn hun toepassingen voornamelijk in lasten zoals takels, molens, ventilatoren, compressoren, walserijen en waterpompen.
Samenvattend: het principe van het selecteren van een motor is het kiezen van een motor met een eenvoudige structuur, een lage prijs, een betrouwbare werking en gemakkelijk onderhoud, met als uitgangspunt dat de prestaties van de motor voldoen aan de eisen van de productiemachines. In dit opzicht zijn AC-motoren superieur aan DC-motoren, zijn AC-asynchrone motoren superieur aan AC-synchrone motoren, en zijn asynchrone motoren met eekhoornkooien superieur aan gewikkelde asynchrone motoren.
Voor productiemachines met een stabiele belasting en zonder speciale vereisten voor starten en remmen, moet voor de continue werking van productiemachines bij voorkeur gebruik worden gemaakt van gewone asynchrone motoren met kooianker, die veel worden gebruikt in machines, waterpompen, ventilatoren, enz.
Asynchrone motoren van het gewikkelde type moeten worden gebruikt voor productiemachines die vaak starten en remmen en relatief grote start- en remkoppels vereisen, zoals brugkranen, mijnliften, luchtcompressoren en onomkeerbare walserijen.
Synchrone motoren moeten worden gebruikt in situaties waar geen snelheidsregeling vereist is, een constant toerental vereist is of een verbetering van de arbeidsfactor vereist is, zoals waterpompen met gemiddelde en grote capaciteit, luchtcompressoren, takels, molens, enz.
Het snelheidsregelbereik moet hoger zijn dan 1:3, en de productiemachines die een continue, stabiele en soepele snelheidsregeling vereisen, moeten afzonderlijk aangeslagen gelijkstroommotoren of asynchrone motoren met eekhoornkooien of synchrone motoren met snelheidsregeling met frequentieomzetting gebruiken, zoals grote precisiewerktuigmachines, portaalschaafmachines, walserijen, liften, enz.
Voor productiemachines die een groot startkoppel en zachte mechanische eigenschappen vereisen, gebruikt u serie- of samengestelde gelijkstroommotoren, zoals trams, elektrische locomotieven en zware kranen.
2. Nominaal vermogen:
Het nominale vermogen van de motor verwijst naar het uitgangsvermogen, dat wil zeggen het asvermogen, ook bekend als de capaciteit, wat de symbolische parameter van de motor is. Het is de belangrijkste index om het vermogen van de motor om de belasting te slepen te kwantificeren, en het is ook een parametervereiste die moet worden opgegeven bij het selecteren van de motor.
Het principe van de juiste selectie van motorcapaciteit is het bepalen van het vermogen van de motor op de meest economische en redelijke wijze, in de veronderstelling dat de motor in staat is mechanische belastingsvereisten te produceren. Als het vermogen te groot wordt gekozen, zullen de investeringen in apparatuur toenemen, wat resulteert in verspilling, en wordt de motor vaak onderbelast en zijn de efficiëntie en arbeidsfactor van de AC-motor laag; integendeel, als het vermogen te klein wordt gekozen, wordt de motor overbelast, waardoor de motor voortijdig wordt beschadigd.
Er zijn drie factoren die het hoofdvermogen van de motor bepalen:
1) De verwarming en temperatuurstijging van de motor, wat de belangrijkste factor is die het vermogen van de motor bepaalt;
2) Laat overbelastingsvermogen op korte termijn toe;
3) Bij asynchrone kooiankermotoren moet ook rekening worden gehouden met het startvermogen.
Eerst berekent en selecteert de specifieke productiemachine het belastingsvermogen op basis van de warmteopwekking, temperatuurstijging en belastingsvereisten, en selecteert vervolgens vooraf het nominale vermogen van de motor op basis van het belastingsvermogen, de belasting en de overbelastingsvereisten. Nadat het nominale vermogen van de motor vooraf is geselecteerd, is het noodzakelijk om indien nodig de warmteopwekking, het overbelastingsvermogen en het startvermogen te controleren. Als een van deze niet-gekwalificeerd is, moet de motor opnieuw worden geselecteerd en opnieuw worden gecontroleerd totdat alle items zijn gekwalificeerd. Daarom is het werksysteem ook een van de vereisten waaraan moet worden voldaan. Als er geen vereiste is, wordt dit standaard afgehandeld volgens het meest conventionele S1-werksysteem; motoren met overbelastingsvereisten moeten ook overbelastingsveelvouden en bijbehorende looptijden bieden; asynchrone kooiankermotoren drijven ventilatoren en andere grote rotaties aan. Voor traagheidsbelastingen is het ook nodig om het traagheidsmoment van de belasting en de grafiek van het startweerstandskoppel te verstrekken om het startvermogen te controleren.
De bovenstaande selectie van nominaal vermogen wordt uitgevoerd onder de veronderstelling dat de standaard omgevingstemperatuur 40°C is. Als de omgevingstemperatuur van de motor verandert, moet het nominale vermogen van de motor worden gecorrigeerd. Volgens theoretische berekeningen en praktijk kan het vermogen van de motor, wanneer de omgevingstemperatuur verschillend is, grofweg worden verhoogd of verlaagd volgens de onderstaande tabel.
Daarom moeten gebieden met een ruw klimaat ook zorgen voor omgevingstemperatuur. In India moet de omgevingstemperatuur bijvoorbeeld worden gekalibreerd op 50°C. Bovendien heeft grote hoogte ook invloed op het vermogen van de motor. Hoe hoger de hoogte, hoe groter de temperatuurstijging van de motor en hoe lager het uitgangsvermogen. En motoren die op grote hoogte worden gebruikt, moeten ook rekening houden met de invloed van het coronafenomeen.
3. Nominale spanning
De nominale spanning van de motor verwijst naar de lijnspanning onder de nominale werkmodus.
De selectie van de nominale spanning van de motor hangt af van de voedingsspanning van het voedingssysteem naar de onderneming en de grootte van de motorcapaciteit.
De selectie van het AC-motorspanningsniveau wordt voornamelijk bepaald door het voedingsspanningsniveau van de plaats van gebruik. Over het algemeen is het laagspanningsnetwerk 380 V, dus de nominale spanning is 380 V (Y- of △-verbinding), 220/380 V (△/Y-verbinding) en 380/660 V (△/Y-verbinding). Wanneer het vermogen van de laagspanningsmotor tot een bepaald niveau wordt verhoogd (zoals 300 kW/380 V), wordt de stroom beperkt door het draagvermogen van de draad, waardoor het moeilijk is om deze groter te maken, of de kosten te hoog zijn . Het is noodzakelijk om een hoog uitgangsvermogen te bereiken door de spanning te verhogen. De voedingsspanning van het hoogspanningsnet is over het algemeen 6000V of 10000V, maar in het buitenland zijn er ook spanningsniveaus van 3300V, 6600V en 11000V. De voordelen van hoogspanningsmotoren zijn een hoog vermogen en een sterke slagvastheid; de nadelen zijn een grote traagheid en moeilijkheden bij het starten en remmen.
De nominale spanning van de DC-motor moet ook overeenkomen met de voedingsspanning. Over het algemeen 110V, 220V en 440V. Onder hen is 220V het gebruikelijke spanningsniveau en kan de krachtige motor worden verhoogd tot 600-1000V. Wanneer de AC-voeding 380 V is en een driefasige brugthyristorgelijkrichterschakeling wordt gebruikt voor de voeding, moet de nominale spanning van de DC-motor 440 V zijn. Wanneer een driefasige halfgolf-thyristorgelijkrichtervoeding wordt gebruikt voor de voeding, moet de nominale spanning van de DC-motor 220V zijn.
4. Nominale snelheid
Het nominale toerental van de motor verwijst naar het toerental in de nominale werkmodus.
Zowel de motor als de daardoor aangedreven werkmachines hebben hun eigen nominale snelheid. Bij het selecteren van de snelheid van de motor moet worden opgemerkt dat de snelheid niet te laag mag worden geselecteerd, want hoe lager de nominale snelheid van de motor, hoe meer polen, hoe groter het volume en hoe hoger de prijs; tegelijkertijd mag het toerental van de motor niet te hoog worden gekozen, omdat dit het aandrijfmechanisme te complex en moeilijk te onderhouden zou maken.
Bovendien is het motorkoppel, wanneer het vermogen constant is, omgekeerd evenredig met de snelheid.
Daarom kunnen degenen die geen hoge eisen stellen aan het starten en remmen een uitgebreide vergelijking maken met verschillende nominale snelheden in termen van initiële investering in de uitrusting, vloeroppervlak en onderhoudskosten, en uiteindelijk de nominale snelheid bepalen; Als de duur van het overgangsproces echter weinig invloed heeft op de productiviteit, worden, naast het in aanmerking nemen van de initiële investering, de snelheidsverhouding en het nominale toerental van de motor voornamelijk geselecteerd op basis van de voorwaarde dat het verlies van het overgangsproces minimaal is. . De takelmotor vereist bijvoorbeeld frequente voorwaartse en achterwaartse rotatie en een groot koppel, maar de snelheid is erg laag. De motor is omvangrijk en duur.
Wanneer het motortoerental hoog is, moet ook rekening worden gehouden met het kritische toerental van de motor. De rotor van de motor trilt tijdens bedrijf. De amplitude van de rotor neemt toe met de toename van de snelheid. Geleidelijk afnemen en stabiliseren binnen een bepaald bereik, de snelheid waarbij de rotoramplitude het grootst is, wordt de kritische snelheid van de rotor genoemd. Deze rotatiesnelheid is gelijk aan de eigenfrequentie van de rotor. Wanneer de snelheid blijft toenemen, zal de amplitude weer toenemen wanneer deze bijna 2 maal de natuurlijke frequentie nadert. Wanneer de snelheid gelijk is aan twee keer de natuurlijke frequentie, wordt dit de kritische snelheid van de tweede orde genoemd, en naar analogie zijn er kritische snelheden van de derde en vierde orde. Als de rotor met een kritische snelheid draait, zal deze hevig trillen en zal de kromming van de as aanzienlijk toenemen. Langdurig gebruik zal ook ernstige buigvervorming van de as veroorzaken of zelfs breken. Het kritische toerental van de eerste orde van de motor ligt doorgaans boven de 2 tpm, dus conventionele motoren met laag toerental houden over het algemeen geen rekening met de invloed van het kritische toerental. Omgekeerd moet bij een 1500-polige hogesnelheidsmotor met een nominaal toerental dichtbij 2 tpm met dit effect rekening worden gehouden en mag de motor gedurende langere tijd niet in het kritische toerentalbereik worden gebruikt.
Over het algemeen kan de motor grofweg worden bepaald door het type aangedreven belasting, het nominale vermogen, de nominale spanning en het nominale toerental van de motor op te geven. Maar deze basisparameters zijn niet voldoende om optimaal aan de belastingseisen te voldoen. De parameters die moeten worden opgegeven, zijn onder meer frequentie, werksysteem, overbelastingsvereisten, isolatieniveau, beschermingsniveau, traagheidsmoment, belastingsweerstandsmomentcurve, installatiemethode, omgevingstemperatuur, hoogte, buitenvereisten, enz., afhankelijk van specifieke omstandigheden. .
