foto1
foto1
foto1
foto1
foto1

Знання - це скарб, а навчання - ключ до нього.

Навчання - світло, а не навчання тьма.

Знання за гроші не купиш.

Знання - це сила, а незнання - робоча сила?

Хорошого спеціаліста робота сама шукає.

Електротехніка

2.1. Розрахунок потужності електродвигунів

 1. Класифікація режимів роботи електродвигунів.

 Режими роботиелектродвигуни загальнопромислового призначення основного виконання можуть працювати в різних режимах відповідно до гост 28173.
S1–тривалий режим роботи –робота електродвигуна при незмінному навантаженні достатньо тривалий час для досягнення незмінної температури всіх його частин;
S2–короткочасний режим роботи –робота електродвигуна при незмінному навантаженні протягом часу,недостатнього для досягнення всіма частинами електродвигуна сталої температури, після чого слідує зупинка на деякий час, достатній для охолодження до температури, не більше ніж на 20 °с, що перевищує температуру навколишнього середовища;
S3–періодичний повторно-короткочасний режим роботи –послідовність ідентичних циклів роботи, кожен з яких включає час роботи при незмінному навантаженні, за який електродвигун не нагрівається до сталої температури, і час зупинки, за який він не охолоджується до температури навколишнього середовища;
S4–періодичний повторно-короткочасний режим з впливом пускових процесів –послідовність ідентичних режимів роботи, кожен з яких включає час пуску, час роботи при незмінному навантаженні, за якийелектродвигун не нагрівається до сталої температури, і час зупинки, за який він не охолоджується до температури навколишнього середовища;
S5–періодичний повторно-короткочасний режим з впливом пускових процесів і електричним гальмуванням –режим, який включає такіж елементи, що і S4, з додатковим періодом швидкого електричного гальмування;
S6–переміжний режим роботи –послідовність ідентичних циклів, кожен з яких включає час роботи з постійним навантаженням і час роботи на холостому ходу, причому тривалість цих періодів така, що температура електродвигуна не досягає сталого значення;
S7–періодичний переміжний режим з частотою обертання, що періодично змінюється –послідовність ідентичних циклів, кожен з яких включає достатній час пуску, час роботи з постійним навантаженням і швидке електричне гальмування;
S8–періодичний переміжний режим з частотою обертання, що періодично змінюється –це послідовність ідентичних циклів, кожен з електричні машини і апарати яких включає час розгону, роботу з незмінним навантаженням і частотою обертання, електричне гальмування, роботу при іншій частоті обертання і навантаженні і т.Д.Можливість використання асинхронних двигунів в тих або інших режимах визначається технічними умовами на двигуни і указується в каталогах

  2. Визначення потужності електродвигуна при тривалому, короткочасному і повторно-короткочасному режимах роботи.

 При тривалому режимі роботи номінальну потужність Рном електродвигуна вибирають за його розрахунковою потужністю Рдв,виходячи з умови: Рном > Рдв.

 Розрахункова потужність двигуна: Рдв = Р­маш/η­­пер

 де Р­маш – потужність, споживана робочою машиною, кВт;

 η­­пер – загальний к.к.д. передачі.

 Потужності, споживані робочими машинами, визначають за теоретичними чи емпіричними формулами або експериментально.

 При короткочасному режимі роботи, як правило, застосовують електродвигуни спеціального виконання, в яких підвищена перевантажувальна здатність, змінено співвідношення втрат потужності в міді і сталі тощо. В окремих випадках, коли таких двигунів немає, для короткочасного режиму роботи використовують електродвигуни, розраховані на тривалий ре­жим роботи.

 Вибір номінальної потужності двигуна спеціального призна­чення здійснюють у такій послідовності:

 - за навантажувальною діаграмою робочої машини та каталож­ними даними електродвигунів, розрахованих на короткочасний режим роботи, виходячи з умов: Рном = (1,2...1,3) Рср      tp.cт ≥ t­рф­

 де tp.cт і t­рф­ – стандартна і фактична тривалість короткочасної роботи, попередньо вибирають двигун і записують його технічні дані.

 За повторнокороткочасного режиму роботи застосовують спе­ціальні електродвигуни, які порівняно з двигунами, розрахованими на тривалий режим роботи, мають менший момент інерції роботи, підви­щений пусковий момент і більшу перевантажувальну здатність. Вибір номінальної потужності цих двигунів здійснюють у такій послідов­ності:

 - за навантажувальною діаграмою робочої машини визначають середнє значення моменту статичних опорів або статистичної потуж­ності за робочий період (без урахування часу паузи) та необхідну фактичну відносну тривалість вмикання двигуна ПВф.

 З каталогу електродвигунів, розрахованих на повторно-короткочасний режим роботи, виходячи з умов: Рном = (1,2...1,3) Рср     ПВст ≥ ПВф 

 де ПВст і ПВф – найближча, більша від фактичної, стандартна від­носна тривалість вмикання двигуна, попередньо вибирають двигун і записують його технічні дані.

 3. Вибір електродвигунів за номінальною частотою обертання і типом виконання.

 Електродвигун вибирається в такій послідовності:

 1.Вибирають рід струму та величину напруги з врахуванням електропостачання та безпечної експлуатації.

 2.Визначають необхідний режим роботи електродвигуна. Вибирають електродвигун за потужністю та частотою обертання двигуна.

 3.Вибирають кліматичне виконання та категорію розміщення.

 4.Вибирають ступінь захисту від дії навколишнього середовища.

 5.Вибирають електричну модифікацію електродвигуна.

 6.Вибирають конструктивне виконання та спосіб монтажу електродвигуна.

 За напругою. У сільськогосподарському виробництві електро­двигуни вибирають на напругу 380/220 В. Крім того передбачено ще такі напруги трифазного змінного струму: 36 (42), 220 і 660 В. Із зниженням напруги значно підвищується безпека роботи в електроустановках. Зниженою трифазною напругою 220 В в основному від автономного джерела, живляться пересувні електроустановки та ручні електричні машини.

 Напруги 36 і 42 В використовують для живлення стру­моприймачів, розміщених у приміщеннях особливо небезпечних щодо ураження електричним струмом.

 Підвищення напруги до 660 В зумовлене необхідністю зменшення площі поперечного перерізу проводів. У сільському господарстві її застосовують для живлення потужних двигунів заглибних насосів від трансформаторних підстанцій, розрахованих на живлення одного двигуна.

 S1 – основне виконання;

 S2 – АИР...Кр1 Кр2

 S3 – АИРС

За потужністю електричний двигун вибирають, виходячи з умови:  Рном.дв ≥ Р роз.

 де Рном.дв.– номінальна потужність двигуна за каталожними       даними, кВт,

 Р роз.– розрахункова потужність електродвигуна, кВт.

 За частотою обертання електродвигуни діляться, виходячи з формули: n1 = 60f /p

 де f– частота струму мережі, Гц,

 р– кількість пар полюсів.

 р=1, п =3000 об/хв – швидкісні двигуни,

 р = 2, п = 1500 об/хв – базові двигуни,

 р= 3, п = 1000 об/хв

 р= 4, п= 750  об/хв – низькошвидкісні.

 р= 5, п= 600  об/хв

 р=6, п = 500  об/хв

 Швидкісні двигуни мають найменшу масу та габарити, високі значення к.к.д. та швидкості. Але мають найбільший рівень шуму та вібрації, менше число включень в годину, підвищені вимоги до підшипників та змащування.

 Базові двигуни мають середні показники за масою, габаритам, к.к.д та cosφ. Допускається найбільше число включень в годину, мають низький рівень шуму.

 Низькошвидкісні двигуни застосовують для технологічних машин, щоб зменшити число передач. Ці двигуни мають низькі енергетичні показники, великі габарити і масу.

 Для отримання більш низьких швидкостей застосовують мотор-редуктори. Це електропристрій, який включає електродвигун та редуктор, виконані як єдине ціле.

 3. Електрообладнання, яке виготовляє промисловість, ви­користовують у різних кліматичних зонах відповідно до його виконання. В одній кліматичній зоні залежно від місця розміщення кліматичне виконання ділять на категорії. Кліматичне виконання і категорію розміщення у вигляді букви і цифри проставляють в кінці типу електротехнічних виробів. Визначено кліматичні райони, які характеризуються певними значеннями кліматичних факторів.

 Категорії розміщення електрообладнання позначаються так:

1 – для встановлення на відкритому повітрі;

 2 – для робота в приміщеннях, де коливання температури і воло­гості повітря істотно не відрізняються від зовнішніх і є вільний доступ повітря (намети, металеві приміщення без теплоізоляції, кожухи комплектних пристроїв категорії 1, захищені від прямої дії сонячної радіації і атмосферних опадів);

 3 – для закритих приміщень з природною вентиляцією без штучного регулювання мікроклімату;

 4 – для приміщень з штучно регульованим мікрокліматом.

 Характеристика кліматичних районів

Клімат

Позна­чення

Температура повітря, °С

макси­мальна

мінімальна

Помірний

Помірний і холодній

Тропічний сухий і вологий

Морський помірно холодний

Помірно холодний і тропічний морський клімат

У

УХЛ

Т

М

ОМ

+40

+40

+45

+40

+45

-45

-60

-10

-40

-40

 У сільському господарстві повинно використовуватись електро­обладнання кліматичного виконання У, призначеного для районів з помірним кліматом.

 Якщо електрообладнання позначене індексом У4, то це означає, що воно призначене для експлуатації в умовах помірного клімату і повинно бути встановлене в приміщенні з регульованим мікро­кліматом.

 Перша цифра після індексу вказує на ступінь захисту персоналу від дотику до струмоведучих і рухомих частин та захищеність обладнання від потрапляння твердих сторонніх предметів всередину оболонки:

 0 – відсутній захист персоналу від випадкового дотику до струмоведучих та рухомих частин, що знаходяться під оболонкою, а також обладнання від потрапляння твердих сторонніх предметів;

 1 – захист від випадкового дотику великої ділянки поверхні тіла людини до струмоведучих та рухомих частин, що знаходяться під оболонкою, та захист обладнання від потрапляння під оболонку сторонніх предметів діаметром не менше 52,5 мм;

 2 – захист від випадкового дотику пальцями до струмоведучих та рухомих частин і захист обладнання від потрапляння твердих сторонніх предметів діаметром не менше 12,5 мм;

 3 – захист від зіткнення інструменту, дроту або інших подібних предметів товщиною понад 2,5 мм з струмоведучими або рухомими частинами, що знаходяться під оболонкою, і захист обладнання від потрапляння під оболонку сторонніх предметів діаметром понад 2,5 мм;

 4 – захист від зіткнення інструменту, дроту або інших подібних предметів товщиною понад 1 мм з струмоведучими частинами і захист обладнання від потрапляння під оболонку дрібних сторонніх предметів діаметром понад 1,1 мм;

 5 – повний захист персоналу від випадкового дотику до струмоведучих та рухомих частин, що знаходяться під оболонкою, і захист обладнання від потрапляння пилу;

 6 – повний захист персоналу від випадкового дотику до струмоведучих та рухомих частин і повний захист обладнання від потрапляння пилу.

 Друга цифра вказує на ступінь захисту електрообладнання від проникнення води всередину оболонки:

 0 – захист відсутній

1 – захист від крапель сконденсованої води. Краплі сконден­сованої води, що падають вертикально на оболонку, не впливають шкідливо на обладнання, яке знаходиться під оболонкою;

 2 – захист від крапель води, що падають на оболонку під кутом 15° до вертикалі. Вертикально падаючі на оболонку краплі і під кутом 15° не повинні проникати всередину обладнання;

 3 – захист від дощу. Вода, що падає на оболонку під кутом 60° до вертикалі, не повинна потрапляти всередину обладнання;

 4 – захист від бризок. Бризки води, що падають під будь-яким кутом, не впливають шкідливо на обладнання, розміщене всередині оболонки;

 5 –захист від струменів води. Вода, що витікає на оболонку з наконечника під тиском в будь-якому напрямі, не повинна потрапляти всередину обладнання;

6 – захист від водяних хвиль. При заливанні морською хвилею вода не повинна проникати під оболонку за умов, що зазначені в стандартах або технічних умовах на окремі види електрообладнання;

 7 – захист при зануренні у воду на час, передбачений стандартами або технічними умовами на окремі види електрообладнання. Вода не повинна проникати під оболонку;

 8 – захист від необмежено тривалого занурення у воду при тиску, що зазначений у стандарті або технічних умовах на окремі види електрообладнання. Вода не повинна проникати під оболонку.

 Електрообладнання, що експлуатується у сільському господарстві, переважно повинно мати такі ступені захисту: ІР23, ІР30, ІР31, ІР41, ІР44, ІР51, ІР54, ІР55.

 Електродвигуни, що працюють у сухих і чистих приміщеннях, повинні мати виконання ІР00 або ІР20. Ступінь захисту електро­двигунів, встановлених на відкритому повітрі, має бути не менше ІР44.Таке виконання мають електродвигуни, які працюють у приміщеннях, де можливі осідання на їх обмотки пилу та інших речовин, що погір­шують охолодження. У сирих і особливо сирих приміщеннях електродвигуни повинні мати виконання не менше ІР44 та ізоляцію, розраховану на дію вологи та пилу, а електродвигуни, встановлені в приміщеннях з хімічно активними парами або газами, - не менше ІР44.Допускається також застосування електродвигунів виконання ІР33, алез стійкою проти дії хімічних речовин ізоляцією. Електродвигуни сільськогосподарського призначення мають ступінь захисту ІР55.

 5. За електричною модифікацією (з підвищеним пусковим моментом, з підвищеним ковзанням, багатошвидкісний, з фазним ротором, з вмонтованим електромагнітним гальмом, малошумний) асинхронний двигун вибирають залежно від моменту зрушення робочої машини, характеру навантаження двигуна і величини махових мас системи «електродвигун – машина», потреби в регулюванні швидкості та гальмуванні системи, вимог до рівня шуму у виробничому приміщенні тощо. Двигуни з підвищеним пусковим моментом вибирають для привода машин з великими моментами зрушення (скребкові конвеєри для прибирання гною, поршневі насоси тощо); двигуни з підвищеним ковзанням – для привода машин з різко змінним (ударним) навантаженням (кормопреси, компресори тощо), а також машин, які працюють у повторнокороткочасному режимі; багатошвидкісні – для привода машин, які потребують ступінчастого регулювання швидкості; двигуни з фазним ротором – для привода машин, що потребують плавного регулювання швидкості (наприклад, у стендах для випробування і обкатування авто­тракторних двигунів), а також машин, що мають особливо важкі умови пуску (сепаратори, центрифуги); двигуни з вмонтованим електромагнітним гальмом – для машин, які потребують фіксованої зупинки в регламентований час (підйомні машини, металообробні верстати); малошумні двигуни, призначені для роботи в примі­щеннях, що потребують зниженого рівня шуму (жилі будинки, студії звукозапису тощо).

 Основні модифікації електродвигунів серії АИ:

 Асинхронні двигуни АИР сільськогосподарського виконання з температурним захистом виготовляються на напругу 220, 380, і 220/380 В з кількістю вивідних кінців 3 і 6. Ступінь захисту двигунів ІР54. Ізоляція обмоток класу нагрівостійкості «F» з допустимим нагріванням обмотки статора по класу1 нагрівостійкості «В» зперевищенням температури обмотки статора до 90 °С. Станина двигунів виготовлена з міцного корозієстійкого алюмінієвого сплаву, підшипникові вузли – із чавуну.

Асинхронні двигуни АИР...ЭБС – спеціалізованого виконання з влаштованим датчиком температури і прибудованим електронним блоком температурного захисту, який спільно з магнітним пускачем забезпечує захист двигуна від перевантажень. Електронний блок температурного захисту складений на печатній платі і кріпиться у клемовій коробці (ввідному пристрої) двигуна. Ступінь захисту двигунів ІР54, ізоляція класу нагрівостійкості «F». Перевищення температури статорної обмотки над температурою навколишнього середовища допускається до 80 °С. Підшипники серії 180000 заповнені мастилом на весь їх строк служби. Режим роботи двигунів S1. Розраховані для роботи в мережі змінного струму напругою 380 В.

 Асинхронні двигуни АИР...КР для короткочасного режиму виготовляються на напругу 220/380, 220, 380 і 660 В, частоту струму 50 Гц. Вони мають такі модифікації за кліматичним виконанням: У2, УЗ, У5, з влаштованим температурним захистом – БУ3,БУ2, БУ5, сільськогосподарське виконання з влаштованим температурним захистом - БСУ1. Двигуни сільськогосподарського виконання можуть експлуатуватись у приміщеннях з хімічно активними речовинами. Ступінь захисту ІР54. Ізоляція класу нагрівостійкості «F». Строк служби до списання – 15 років.

 Двигуни створено на базі двигунів загального використання і тому тривалості допустимої роботи не збігаються із стандартними тривалостями двигунів режиму S2 (10, 30, 60, 90 хв). Якщо двигун короткочасного режиму має потужність на один ступінь вище порівняно з двигуном основного використання, то в позначенні типу вказується КР1, а якщо потужність більша на два ступеня – КР2. У двигунів з позначкою КР2 після позначення серії (АИР) літера «Б» вказує на відсутність вентилятора на двигуні для охолодження та оребріння. Двигуни мають тривалість роботи 3-5 хв і за цей проміжок часу їх зовнішня поверхня не встигає нагрітися. Двигуни короткочасного режиму мають також виконання, призначене для тривалого режиму роботи (S1), а при перевантаженні (короткочасному режимі) ці двигуни мають у позначенні типу індекс КРЗ. Використовують їх при змінному навантаженні.

 Асинхронні двигуни АИРП призначені для привода витяжних вентиляторів серії ВО, що входять до комплекту вентиляційного обладнання «Клімат». Номінальна напруга двигунів 380 В. Статорна обмотка має три виводи. Схема з’єднання обмотки – зірка з виведеною нульовою точкою, яка з’єднується з тиристорним регулятором напруги. Приєднання нульового провода до нульової точки статорної обмотки не допускається через можливе додаткове нагрівання двигуна. Номінальний режим роботи   двигуна S1 (тривалий).

 Асинхронні двигуни АИРС з підвищеним ковзаннямвикористовують для привода механізмів загального призначення: працюють у мережі змінного струму напругою 380 В при частоті 50 Гц.

Запиленість повітря в зоні роботи двигунів – не більше 10 мг/м3, навколишнє середовище не повинно мати струмопровідного пилу, парів речовин, які шкідливо впливають на ізоляцію. Номінальний режим роботи двигунів повторнокороткочасний (S3). Двигуни допускають роботу у повторнокороткочасному режимі з частими пусками (режим S4) з тривалістю вмикання (ТВ) 15, 25, 40 і 60 %. Допускають також роботу в переміжному режимі (S6) з тривалістю навантаження 15, 25, 40 і 60 %. Номінальна потужність двигунів, зазначена на їх паспорті, віднесена до тривалості вмикання (ТВ, %) 40%.

 Двигуни мають влаштований температурний захист. За замовленням можуть виготовлятись із підвищеною точністю за установчими розмірами (П) і хімічностійкі (Х2). Кліматичні виконання двигунів: У2, У3, У5,            Т2, УХЛ2.

 Багатошвидкісні двигуни АИР призначені для ступінчастого регулювання частоти обертання робочих машин. Мають влаштований температурний захист. Передбачено виконання з підвищеною точністю за установчими розмірами (П), хімічно стійке виконання (Х2). Кліматичне виконання та категорія розміщення двигунів такі: У2, УЗ, Т2, У5, УХЛ2. Ступінь захисту двигунів ІР54. Номінальна напруга 220, 380 і 660 В. Клас нагрівостійкості ізоляції «F». При експлуатації поповнювати мастило в підшипники не потрібно. Строк служби двигу­нів – 10 років.

 Асинхронні двигуни АИР80Ж...АИР100Жпризначені для привода моноблочних відцентрових насосів КМ. Розраховані для роботи у колах змінного струму напругою 380 В і частотою 50 Гц. Літера “Ж” у позначенні типу двигуна означає подовжений кінець вала для насаджування консольного насоса. Так, для двигуна АИР1004Ж вільний кінець вала дорівнює 171 мм, а для двигуна АИР1004 – 40 мм. Існує виконання двигунів загального використання та хімічно стійке. Кліматичне виконання – У2, УЗ, Т2. Режим роботи – тривалий (S1). Ступінь захисту двигунів ІР54. Ізоляція класу нагрівостійкості «F». Двигуни допускають дію на кінець вала, що виступає, радіальних та осьових зусиль, а також начіплювання на вал деталей масою не більше допустимої. Якщо насоси мають більшу масу за вищезазначену, то необхідно мати власну опору насоса, що розвантажує фланець двигуна.

 Асинхронні двигуни АИР71 Р3...АИР100Р3 для зубчастих редукторів виготовляються на напругу 220/380 і 660 В. Ізоляція класу нагрівостійкості «F». Перевищення температури обмотки статора для двигунів загального та сільськогосподарського виконання становить 80 °С, а для   багатошвидкісних – 90 °С. Ступінь захисту двигунів ІР54.

 Захист двигуна від потрапляння масла із редуктора в двигун по лінії вала забезпечується спеціальною конструкцією підшипникового щита, а також встановленням манжети. Замінюють манжету через 4000 год роботи, але не рідше ніж через 3 роки зберігання або експлуатації. Двигуни для зубчатих редукторів мають такі кліматичні виконання та категорії розміщення: СУ1, СУ2, У2, У3, Т2.

 Асинхронні двигуни АИРР160, АИРР180, АИРР200, АИРР225 з підвищеним пусковим моментом призначені для роботи у режимах S1 - S6. Двигуни мають основне, хімічно стійке та пилонепроникне виконання, напруга 220/380 і 380/660 В. Кліматичне виконання дви­гунів основного виконання – У3, У2, Т2, ХЛ2, хімічно стійкого виконання – УЗ, У5, пилезахищеного – У3. Двигуни кліматичного виконання У3 мають ступінь захисту ІР44, а У2, У5, ХЛ2, УПУ3, Х2 – ІР54. Ізоляція класу нагрівостійкості «F». Двигуни основного виконання і пилонепроникні за замовленням споживача виготов­ляються з влаштованим температурним захистом.

 Асинхронні двигуни АИР з габаритами до 160 мм не мають виконання з підвищеним пусковим моментом, бо вони в основному виконанні мають пускові моменти більше 2 Нм. Отже, двигуни малої і середньої потужності основного виконання через певне співвідношення активного та індуктивного їх опорів можна відносити до двигунів з підвищеним пусковим моментом.

 Однофазні асинхронні конденсаторні двигуни типорозмірів АИРЗТ80, АИРЗУТ80 призначені для комплектації електроприводів різних механізмів побутової техніки і засобів малої механізації в осо­бистих підсобних господарствах для роботи від мережі змінного струму напругою 220 В і частотою 50 Гц. У позначенні даних типів двигунів літери означають: схеми однофазного вмикання двигунів з трифазною обмоткою статора з робочим конденсатором (ЗТ) та робочим і пусковим конденсаторами (ЗУТ).

 Двигуни з двофазною обмоткою і пусковим та робочим конденсаторами у позначенні типу мають літери «УТ». Однофазні двигуни випускаються кліматичного виконання та категорії розміщення У2, У3 та Т2. Номінальний режим роботи – S1.

 Конструктивне виконання електричних двигунів розшифр­овується гак:

ІМ Х ХХ Х

1   2   3   4

 1 – буквенна частина позначення;

 2 – спосіб монтажу;

 3 – розміщення вала;

 4 – виконання кінця вала.

 Існує дев’ять груп електричних машин за способом монтажу:

 ІМ1 – на лапах з підшипниковими щитами;

 ІМ2 – на лапах з підшипниковими щитами і з фланцем на підшипниковому щиті;

 ІМЗ – без лап із фланцем на підшипниковому щиті;

 ІМ4 – без лап з підшипниковими щитами і фланцем на станині;

 ІМ5 – без підшипників;

 ІМ6 – з підшипниковими щитами і стояковим підшипником;

 ІМ7 – з стояковими підшипниками без підшипникових щитів;

 ІМ8 – з вертикальним валом, що не ввійшли в групи ІМ1-ІМ4;

 ІМ9 – спеціального виконання за способом монтажу.

В межах кожної групи електродвигунів розміщення вала позначається двома цифрами: 

01 – горизонтально;

02 – вертикально валом вверх;

03 – вертикально валом вниз;

04 – будь-яке.

Виконання кінця вала має таке умовне позначення:

 1 – один циліндричний;

 2 – два циліндричних;

 3 – один конічний;    

 4 – два конічних.