پنج مرحله انتخاب موتور

محتویات اساسی مورد نیاز برای انتخاب موتور عبارتند از: نوع بار رانده، توان نامی، ولتاژ نامی، سرعت نامی و سایر شرایط.

اول، نوع بار رانده شده

این باید از ویژگی های موتور معکوس شود. موتورها را می توان به سادگی به موتورهای DC و موتورهای AC تقسیم کرد و AC بیشتر به موتورهای سنکرون و موتورهای آسنکرون تقسیم می شود.

1. موتور DC

مزیت موتور DC این است که با تغییر ولتاژ می توان سرعت را به راحتی تنظیم کرد و گشتاور زیادی را فراهم کرد. برای بارهایی که نیاز به تنظیم مکرر سرعت دارند مناسب است، مانند کارخانه های نورد در کارخانه های فولاد، بالابرها در معادن و ... اما اکنون با توسعه فناوری تبدیل فرکانس، موتور AC می تواند با تغییر فرکانس، سرعت را نیز تنظیم کند. با این حال، اگرچه قیمت موتورهای فرکانس متغیر بسیار گرانتر از موتورهای معمولی نیست، قیمت مبدل های فرکانس بخش عمده ای از کل تجهیزات را به خود اختصاص می دهد، بنابراین یکی دیگر از مزایای موتورهای DC ارزان بودن آنها است.

نقطه ضعف موتور DC این است که ساختار آن پیچیده است. تا زمانی که ساختار هر دستگاه پیچیده باشد، ناگزیر منجر به افزایش نرخ خرابی خواهد شد. در مقایسه با موتورهای AC، موتورهای DC نه تنها از نظر سیم پیچی (سیم پیچی تحریک، سیم پیچی قطب کموتاسیون، سیم پیچ جبرانی، سیم پیچ آرمیچر) پیچیده هستند، بلکه حلقه های لغزشی، برس ها و کموتاتورها را نیز اضافه می کنند. نه تنها الزامات فرآیند سازنده بالاست، بلکه هزینه نگهداری در دوره بعدی نیز نسبتاً بالا است. بنابراین، در کاربردهای صنعتی، موتورهای DC در وضعیت شرم آور هستند که به تدریج در حال کاهش هستند اما همچنان در مرحله انتقال جایگاهی دارند. در صورت داشتن بودجه کافی، توصیه می شود راه حل موتور AC با مبدل فرکانس را انتخاب کنید. از این گذشته، استفاده از مبدل فرکانس نیز مزایای بسیاری را به همراه دارد که به تفصیل مورد بحث قرار نخواهد گرفت.

2. موتور آسنکرون

مزایای موتورهای ناهمزمان ساختار ساده، عملکرد پایدار، نگهداری راحت و قیمت پایین است. و فرآیند تولید نیز ساده ترین است. من از یک تکنسین قدیمی در کارگاه شنیده ام که برای مونتاژ یک موتور DC به دو موتور سنکرون یا چهار موتور آسنکرون با قدرت مشابه نیاز است. بنابراین موتورهای آسنکرون بیشترین کاربرد را در صنعت دارند.

موتورهای آسنکرون بیشتر به موتورهای قفس سنجابی و موتورهای زخمی تقسیم می شوند که تفاوت آنها در روتور است.

روتورهای موتور قفس سنجابی از نوارهای فلزی مسی یا آلومینیومی ساخته می شوند. قیمت آلومینیوم نسبتا پایین است و کشور من یک کشور بزرگ سنگ معدن آلومینیوم است که به طور گسترده در موارد با نیاز کم استفاده می شود. اما مس خواص مکانیکی و الکتریکی بهتری نسبت به آلومینیوم دارد و بیشتر روتورهایی که من با آنها تماس داشته ام روتورهای مسی هستند. پس از اینکه موتور قفس سنجابی مشکل قطع شدن را در فرآیند حل کرد، قابلیت اطمینان بسیار بالاتر از موتور روتور سیم پیچی است. نقطه ضعف این است که گشتاور بدست آمده توسط روتور فلزی که خطوط میدان مغناطیسی را در میدان مغناطیسی استاتور دوار برش می دهد کم است و جریان راه اندازی زیاد است، بنابراین تحمل باری که به گشتاور راه اندازی زیادی نیاز دارد دشوار است. اگرچه با افزایش طول هسته موتور می توان گشتاور بیشتری به دست آورد، اما قدرت آن بسیار محدود است. موتور نوع سیم پیچی، سیم پیچ روتور را از طریق حلقه لغزش هنگامی که شروع به تشکیل میدان مغناطیسی روتور می کند، انرژی می دهد، که نسبت به میدان مغناطیسی استاتور در حال چرخش حرکت می کند، بنابراین گشتاور بیشتر است. و در فرآیند راه اندازی، مقاومت آب به صورت سری متصل می شود تا جریان راه اندازی را کاهش دهد، و مقاومت آب توسط یک دستگاه کنترل الکترونیکی بالغ کنترل می شود تا مقدار مقاومت با فرآیند راه اندازی تغییر کند. برای بارهایی مانند کارخانه های نورد و بالابرها مناسب است. در مقایسه با موتور قفس سنجابی، موتور ناهمزمان زخمی حلقه های لغزش، مقاومت در برابر آب و غیره را اضافه می کند و قیمت کلی تجهیزات افزایش خاصی دارد. در مقایسه با موتور DC، محدوده تنظیم سرعت نسبتاً باریک و گشتاور نسبتاً کوچک است و مقدار مربوطه نیز کم است.

با این حال، موتور ناهمزمان یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می کند زیرا سیم پیچ استاتور انرژی دارد و سیم پیچ یک عنصر القایی است که کار نمی کند. نیاز به جذب توان راکتیو از شبکه برق دارد که تاثیر زیادی بر شبکه برق دارد. تجربه بصری زمانی که وسایل الکتریکی القایی با قدرت بالا به شبکه متصل می شوند، ولتاژ شبکه کاهش می یابد و روشنایی چراغ ها کاهش می یابد. بنابراین، دفتر منبع تغذیه استفاده از موتورهای ناهمزمان را محدود می کند، که این نیز چیزی است که بسیاری از کارخانه ها باید در نظر بگیرند. برخی از مصرف‌کنندگان بزرگ برق، مانند کارخانه‌های فولاد و کارخانه‌های آلومینیوم، تصمیم می‌گیرند که نیروگاه‌های خود را بسازند تا شبکه‌های برق مستقل خود را تشکیل دهند تا محدودیت‌های استفاده از موتورهای ناهمزمان را کاهش دهند. بنابراین، اگر موتور ناهمزمان نیاز به استفاده از بارهای پرقدرت داشته باشد، باید به یک دستگاه جبران توان راکتیو مجهز شود، در حالی که موتور سنکرون می تواند توان راکتیو را از طریق دستگاه تحریک به شبکه ارائه دهد. مرحله موتور.

3. موتور سنکرون

علاوه بر حالت تحریک بیش از حد که می تواند توان راکتیو را جبران کند، مزایای موتورهای سنکرون عبارتند از: 1) سرعت موتور سنکرون دقیقاً از n=60f/p پیروی می کند و سرعت را می توان دقیقاً کنترل کرد. 2) پایداری عملکرد بالا است، هنگامی که ولتاژ شبکه به طور ناگهانی کاهش می یابد، سیستم تحریک به طور کلی تحریک را برای اطمینان از عملکرد پایدار موتور مجبور می کند، در حالی که گشتاور موتور ناهمزمان (متناسب با مربع ولتاژ) کاهش می یابد. به طور قابل ملاحظه؛ 3) ظرفیت اضافه بار بیشتر از موتور ناهمزمان مربوطه است. 4) راندمان عملیاتی بالا است، به ویژه برای موتورهای سنکرون با سرعت پایین.

موتورهای سنکرون نمی توانند مستقیماً راه اندازی شوند و باید به صورت ناهمزمان یا با فرکانس متغیر راه اندازی شوند. استارت ناهمزمان به این معنی است که موتور سنکرون مجهز به سیم پیچی استارت مشابه سیم پیچ قفس موتور آسنکرون روی روتور است و مقاومت اضافی حدود 10 برابر مقدار مقاومت سیم پیچ تحریک به صورت سری در مدار تحریک متصل می شود تا تشکیل شود. یک مدار بسته است و استاتور موتور سنکرون مستقیماً متصل است. شبکه برق، به طوری که به عنوان یک موتور ناهمزمان راه اندازی می شود. هنگامی که سرعت به سرعت زیر سنکرون (95 درصد) می رسد، روش شروع قطع مقاومت اضافی. شروع تبدیل فرکانس تکرار نمی شود. بنابراین یکی از معایب موتورهای سنکرون نیاز به اضافه کردن تجهیزات اضافی برای راه اندازی است.

موتورهای سنکرون با جریان تحریک کار می کنند و در صورت عدم تحریک، موتور ناهمزمان است. تحریک یک سیستم DC است که روی روتور اعمال می شود و سرعت چرخش و قطبیت آن با استاتور سازگار است. اگر مشکلی در تحریک وجود داشته باشد، موتور پله خود را از دست می دهد و نمی توان آن را تنظیم کرد و باعث ایجاد محافظ "عیب تحریک" موتور خاموش می شود. بنابراین دومین عیب موتور سنکرون این است که نیاز به افزایش دستگاه تحریک دارد که در گذشته مستقیماً توسط دستگاه DC تأمین می شد اما اکنون بیشتر توسط یکسو کننده تریستور تأمین می شود. به قول قدیمی ها، هرچه ساختار پیچیده تر و تجهیزات بیشتر باشد، نقاط خرابی بیشتر و میزان خرابی بیشتر می شود.

با توجه به ویژگی های عملکرد موتورهای سنکرون، کاربرد آنها عمدتاً بر روی بارهایی مانند بالابر، آسیاب، فن، کمپرسور، آسیاب نورد و پمپ آب است.

به طور خلاصه، اصل انتخاب یک موتور این است که با فرض اینکه عملکرد موتور مطابق با الزامات ماشین آلات تولید باشد، موتوری با ساختار ساده، قیمت پایین، عملکرد قابل اعتماد و نگهداری راحت ترجیح داده می شود. از این نظر، موتور AC بهتر از موتور DC، موتور آسنکرون AC بهتر از موتور سنکرون AC و موتور آسنکرون قفس سنجابی بهتر از موتور آسنکرون زخمی است.

برای ماشین آلات تولیدی که دارای بار پایدار هستند و نیاز خاصی برای راه اندازی و ترمز ندارند، موتورهای آسنکرون قفس سنجابی معمولی باید ترجیح داده شوند که به طور گسترده در ماشین آلات، پمپ های آب، فن ها و غیره استفاده می شوند.

راه اندازی و ترمز مکرر است و ماشین آلات تولیدی که به گشتاور راه اندازی و ترمز زیادی نیاز دارند، مانند جرثقیل های پل، بالابرهای معدن، کمپرسورهای هوا، آسیاب های نورد غیرقابل برگشت و غیره، باید از موتورهای ناهمزمان زخمی استفاده کنند.

در مواردی که نیاز به تنظیم سرعت وجود ندارد، سرعت چرخش باید ثابت باشد یا ضریب توان بهبود یابد، باید از موتورهای سنکرون استفاده شود، مانند پمپ های آب با ظرفیت متوسط ​​و بزرگ، کمپرسورهای هوا، بالابرها، آسیاب ها و غیره.

برای ماشین آلات تولیدی که به محدوده تنظیم سرعت 1:3 یا بیشتر نیاز دارند و نیاز به تنظیم سرعت مداوم، پایدار و صاف دارند، توصیه می شود از موتورهای DC تحریک شده جداگانه یا موتورهای آسنکرون قفس سنجابی یا موتورهای سنکرون با تنظیم سرعت فرکانس متغیر استفاده شود. مانند ماشین آلات دقیق بزرگ، رنده های دروازه ای، آسیاب های نورد، بالابرها و غیره.

ماشین‌آلات تولیدی که به گشتاور راه‌اندازی زیاد و ویژگی‌های مکانیکی نرم نیاز دارند، از موتورهای DC تحریک سری یا ترکیبی مانند تراموا، لوکوموتیوهای الکتریکی، جرثقیل‌های سنگین و غیره استفاده می‌کنند.

2. قدرت نامی

توان نامی موتور به توان خروجی اشاره دارد، یعنی توان شفت که به عنوان ظرفیت نیز شناخته می شود، که پارامتر نماد موتور است. مردم اغلب می پرسند که موتور چقدر بزرگ است. به طور کلی، این به اندازه موتور نیست، بلکه به قدرت نامی اشاره دارد. این مهم ترین شاخص برای تعیین کمیت ظرفیت بار درگ موتور است و همچنین پارامترهای مورد نیاز هنگام انتخاب موتور باید ارائه شوند.

اصل انتخاب صحیح ظرفیت موتور باید مقرون به صرفه ترین و معقول ترین تصمیم در مورد قدرت موتور با این فرض باشد که موتور می تواند الزامات بار مکانیکی تولید را برآورده کند. اگر قدرت خیلی زیاد باشد، سرمایه گذاری تجهیزات افزایش می یابد و باعث اتلاف می شود و موتور اغلب تحت بار کار می کند و راندمان و ضریب قدرت موتور AC کم است. برعکس، اگر قدرت خیلی کم باشد، موتور بیش از حد بارگذاری می شود و باعث می شود موتور پیش از موعد کار کند. خسارت.

سه عامل وجود دارد که قدرت اصلی موتور را تعیین می کند:

1) گرمایش و افزایش دمای موتور مهمترین عوامل تعیین کننده قدرت موتور هستند.

2) امکان اضافه بار کوتاه مدت.

3) برای موتورهای قفس سنجاب ناهمزمان، قابلیت راه اندازی نیز باید در نظر گرفته شود.

ابتدا ماشین آلات تولیدی خاص توان بار را با توجه به تولید گرما، افزایش دما و بار مورد نیاز خود محاسبه و انتخاب می کند و سپس توان نامی موتور را با توجه به توان بار، سیستم وظیفه و نیازهای اضافه بار از قبل انتخاب می کند. پس از اینکه توان نامی موتور از قبل انتخاب شد، گرمایش، ظرفیت اضافه بار و در صورت لزوم، ظرفیت راه اندازی باید بررسی شود. اگر یکی از آنها فاقد صلاحیت باشد، موتور باید دوباره انتخاب شود و دوباره بررسی شود تا همه موارد واجد شرایط شوند. بنابراین سیستم کاری نیز یکی از الزاماتی است که باید فراهم شود. اگر هیچ نیازی وجود نداشته باشد، متعارف ترین سیستم کار S1 به طور پیش فرض اداره می شود. موتور با نیاز اضافه بار نیز باید بار اضافه بار چندگانه و زمان کار مربوطه را فراهم کند. موتور قفس سنجاب ناهمزمان چرخش زیاد فن و غیره را به حرکت در می آورد. در مورد بار اینرسی، همچنین لازم است ممان بار اینرسی و منحنی گشتاور مقاومت راه اندازی را برای بررسی توانایی راه اندازی ارائه کنید.

انتخاب فوق از توان نامی با این فرض انجام می شود که دمای محیط استاندارد 40 درجه باشد. اگر دمای محیطی که موتور در آن کار می کند تغییر کند، توان نامی موتور باید اصلاح شود. با توجه به محاسبات تئوری و عملی، زمانی که دمای محیط متفاوت است، می توان قدرت موتور را به طور تقریبی طبق جدول زیر کم یا زیاد کرد.

بنابراین لازم است دمای محیط در مناطق با آب و هوای سخت مانند هند که دمای محیط در آن 50 درجه بررسی شود، ضروری است. علاوه بر این، ارتفاع بالا نیز بر قدرت موتور تأثیر می گذارد. هر چه ارتفاع بیشتر باشد، افزایش دمای موتور بیشتر و قدرت خروجی کمتر می شود. و موتور مورد استفاده در ارتفاع بالا نیز باید تأثیر پدیده کرونا را در نظر بگیرد.

با توجه به محدوده قدرت موتورهای الکتریکی در حال حاضر در بازار، من می خواهم داده ها را در جدول عملکرد شرکت خود برای مرجع برشمارم.

موتور DC: ZD9350 (آسیاب) 9350 کیلووات

موتور ناهمزمان: قفس سنجابی نوع YGF1120-4 (پنکه کوره بلند) 28000 کیلووات

نوع سیم پیچ YRKK1000-6 (آسیاب خام) 7400 کیلووات

موتور سنکرون: TWS36000-4 (پنکه کوره بلند) 36000 کیلووات (واحد تست به 40000 کیلووات می رسد)

3. ولتاژ نامی

ولتاژ نامی موتور به ولتاژ خط در حالت کار نامی اشاره دارد.

انتخاب ولتاژ نامی موتور به ولتاژ منبع تغذیه سیستم قدرت به شرکت و اندازه ظرفیت موتور بستگی دارد.

انتخاب سطح ولتاژ موتور AC عمدتاً به سطح ولتاژ منبع تغذیه محل استفاده بستگی دارد. به طور کلی، شبکه ولتاژ پایین 380 ولت است، بنابراین ولتاژ نامی 380 ولت (اتصال Y یا △)، 220/380 ولت (اتصال △/Y) و 380/660 ولت (اتصال △/Y) است. هنگامی که قدرت موتور کم ولتاژ تا حد معینی افزایش می یابد (مانند 300KW/380V)، افزایش جریان به دلیل محدودیت ظرفیت حمل سیم دشوار است یا هزینه آن بسیار زیاد است. دستیابی به توان خروجی بالا با افزایش ولتاژ ضروری است. ولتاژ منبع تغذیه شبکه فشار قوی به طور کلی 6000 ولت یا 10000 ولت است و همچنین سطوح ولتاژ 3300 ولت، 6600 ولت و 11000 ولت در خارج از کشور وجود دارد. مزیت موتور ولتاژ بالا این است که دارای قدرت بالا و مقاومت در برابر ضربه قوی است. عیب آن این است که اینرسی زیاد است و راه اندازی و ترمز کردن دشوار است.

ولتاژ نامی موتور DC نیز باید با ولتاژ منبع تغذیه مطابقت داشته باشد. به طور کلی 110 ولت، 220 ولت و 440 ولت. در میان آنها، 220 ولت یک سطح ولتاژ رایج است و موتورهای پرقدرت را می توان تا 600-1000 ولت افزایش داد. هنگامی که منبع تغذیه AC 380 ولت است و از مدار یکسو کننده تریستور پل سه فاز برای منبع تغذیه استفاده می شود، ولتاژ نامی موتور DC باید 440 ولت باشد. هنگامی که منبع تغذیه یکسو کننده تریستور نیمه موج سه فاز برای منبع تغذیه استفاده می شود، ولتاژ نامی موتور DC باید 220 ولت باشد.

4. سرعت نامی

سرعت نامی موتور به سرعت در حالت کار نامی اشاره دارد.

موتور و ماشین آلات کاری که توسط آن به حرکت در می‌آیند سرعت نامی مخصوص به خود را دارند. هنگام انتخاب دور موتور باید توجه داشت که سرعت نباید خیلی کم باشد، زیرا هر چه سرعت نامی موتور کمتر باشد، سری بیشتر، حجم بیشتر و قیمت بیشتر می شود. در عین حال سرعت موتور نباید خیلی انتخاب شود. بالا، زیرا این امر انتقال را بسیار پیچیده و نگهداری آن را دشوار می کند.

علاوه بر این، هنگامی که قدرت ثابت است، گشتاور موتور با سرعت نسبت معکوس دارد.

بنابراین، کسانی که نیازهای پایینی برای راه اندازی و ترمز دارند، می توانند به طور جامع چندین سرعت نامی مختلف را از جنبه های سرمایه گذاری اولیه، فضای کف و هزینه های تعمیر و نگهداری مقایسه کنند و در نهایت سرعت نامی را تعیین کنند. در حالی که مکرر راه اندازی، ترمز و معکوس کردن، با این حال، اگر مدت زمان فرآیند انتقال تاثیر کمی بر بهره وری داشته باشد، علاوه بر در نظر گرفتن سرمایه اولیه، نسبت سرعت و سرعت نامی موتور عمدتاً بر اساس شرایط انتخاب می شود. حداقل میزان ضرر در فرآیند انتقال به عنوان مثال، موتور بالابر به چرخش مکرر به جلو و معکوس نیاز دارد و دارای گشتاور زیادی است، بنابراین سرعت بسیار پایین است، موتور حجیم و گران است.

هنگامی که سرعت موتور زیاد است، سرعت بحرانی موتور نیز باید در نظر گرفته شود. روتور موتور در حین کار می لرزد و دامنه روتور با افزایش سرعت افزایش می یابد. هنگامی که به سرعت معینی می رسد، دامنه به حداکثر مقدار می رسد (یعنی معمولاً رزونانس نامیده می شود). پس از این سرعت، دامنه با سرعت افزایش می یابد. به تدریج کاهش می یابد و در یک محدوده مشخص تثبیت می شود. سرعت دورانی با بیشترین دامنه روتور را سرعت چرخشی بحرانی روتور می گویند. این سرعت چرخشی برابر با فرکانس طبیعی روتور است. هنگامی که سرعت به افزایش ادامه می دهد، دامنه زمانی که نزدیک به 2 برابر فرکانس طبیعی باشد، دوباره افزایش می یابد. زمانی که سرعت برابر با 2 برابر فرکانس طبیعی باشد به آن سرعت بحرانی مرتبه دوم می گویند و به قیاس سرعت بحرانی مرتبه سوم و درجه چهارم وجود دارد. اگر روتور با سرعت بحرانی کار کند، لرزش شدید رخ می دهد و درجه خمش شفت به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. عملکرد طولانی مدت همچنین باعث تغییر شکل خمشی جدی شفت یا حتی شکستگی می شود. سرعت بحرانی مرتبه اول موتور معمولاً بالای 1500 دور در دقیقه است، بنابراین موتورهای معمولی با سرعت پایین معمولاً تأثیر سرعت بحرانی را در نظر نمی گیرند. از طرف دیگر، برای یک 2-موتور پرسرعت قطب، سرعت نامی نزدیک به 3000 دور در دقیقه است و این تأثیر باید در نظر گرفته شود و لازم است از استفاده از موتور در محدوده سرعت بحرانی برای زمان طولانی.

به طور کلی، موتور را می توان تقریباً با ارائه نوع بار هدایت شده، توان نامی، ولتاژ نامی و سرعت نامی موتور تعیین کرد. با این حال، اگر بخواهیم الزامات بار به طور بهینه برآورده شوند، این پارامترهای اساسی کافی نیستند. پارامترهایی که باید ارائه شوند نیز عبارتند از: فرکانس، سیستم کار، نیاز اضافه بار، کلاس عایق، کلاس حفاظت، ممان اینرسی، منحنی گشتاور مقاومت بار، روش نصب، دمای محیط، ارتفاع، نیازهای فضای باز و ... به شرایط خاص