Les éléments de base nécessaires à la sélection du moteur sont : le type de charge entraînée, la puissance nominale, la tension nominale, la vitesse nominale et d'autres conditions.
Ceci doit être inversé à partir des caractéristiques du moteur. Les moteurs peuvent être simplement divisés en moteurs à courant continu et moteurs à courant alternatif, le courant alternatif est également divisé en moteurs synchrones et moteurs asynchrones.
1, moteurs à courant continu
L'avantage du moteur à courant continu est que la vitesse peut être facilement ajustée en modifiant la tension et peut fournir un couple plus important.
Il convient aux charges nécessitant un réglage fréquent de la vitesse, telles que les laminoirs dans les aciéries, les treuils dans les mines, etc.
Mais maintenant, avec le développement de la technologie de conversion de fréquence, les moteurs à courant alternatif peuvent également ajuster la vitesse de rotation en modifiant la fréquence.
Cependant, bien que le prix du moteur à onduleur ne soit pas beaucoup plus cher qu'un moteur ordinaire, mais le prix de l'onduleur occupe la majeure partie de l'ensemble de l'équipement, les moteurs à courant continu à balais ont donc un autre avantage d'être moins chers.
L'inconvénient des moteurs à courant continu sans balais est que la structure est complexe, et tout équipement avec une structure complexe est susceptible d'entraîner une augmentation du taux de défaillance.
Moteur à courant continu par rapport au moteur à courant alternatif, en plus de la complexité de l'enroulement (enroulement d'excitation, enroulement de pôle de commutation, enroulement de compensation, enroulement d'induit), il ajoute également une bague collectrice, un balai et un collecteur.
Non seulement cela nécessite un haut niveau de savoir-faire de la part du fabricant, mais le coût de l'après-maintenance est également relativement élevé.
Par conséquent, les moteurs à engrenages à courant continu dans les applications industrielles sont en déclin progressif mais toujours utiles dans la phase de transition de la situation embarrassante.
Si l'utilisateur dispose de plus de fonds, il est recommandé de choisir un moteur à courant alternatif avec programme d'onduleur, après tout, l'utilisation d'un onduleur apporte également de nombreux avantages, ce n'est pas détaillé.
2、Moteur asynchrone
Le moteur asynchrone a l'avantage d'une structure simple, de performances stables, d'un entretien facile et d'un bon marché. Et le processus de fabrication est aussi le plus simple.
J'ai entendu dire que l'atelier de l'ancien technicien, l'assemblage d'un moteur à courant continu sans balais utilisé en heures-homme, peut compléter presque la puissance de deux moteurs synchrones ou de quatre moteurs asynchrones, ce qui peut être vu.
Par conséquent, les moteurs asynchrones ont été les plus largement utilisés dans l'industrie.
Les moteurs asynchrones sont divisés en moteurs à cage d'écureuil et moteurs bobinés, et la différence réside dans le rotor.
Le rotor du moteur à cage d'écureuil est constitué de barres métalliques, en cuivre ou en aluminium.
Le prix de l'aluminium est relativement bas et la Chine est un grand pays minier d'aluminium et est largement utilisé dans des applications moins exigeantes.
Mais les propriétés mécaniques et la conductivité électrique du cuivre sont meilleures que celles de l'aluminium, la grande majorité de mes contacts sont des rotors en cuivre.
Moteur à cage d'écureuil en train de résoudre le problème de la rangée brisée, la fiabilité est bien supérieure à celle du moteur à rotor à enroulement.
L'inconvénient est que le couple obtenu par un rotor métallique coupant des lignes d'induction magnétique dans un champ statorique tournant est faible et que le courant de démarrage est important, ce qui rend difficile la gestion de charges avec des exigences de couple de démarrage importantes.
Bien que plus de couple puisse être obtenu en augmentant la longueur du noyau du moteur, l'effort est très limité.
Les moteurs bobinés alimentent l'enroulement du rotor à travers des bagues collectrices lors du démarrage, formant un champ magnétique du rotor qui se déplace par rapport au champ magnétique du stator en rotation, obtenant ainsi plus de couple.
Et la résistance à l'eau est connectée en série pour réduire le courant de démarrage pendant le processus de démarrage.
La résistance à l'eau est contrôlée par un dispositif de contrôle électronique sophistiqué pour modifier la valeur de résistance avec le processus de démarrage.
Il convient aux charges telles que les laminoirs et les palans.
Comme le moteur asynchrone bobiné par rapport au moteur à cage d'écureuil a augmenté la bague collectrice, la résistance à l'eau, etc., le prix global de l'équipement a augmenté.
Sa plage de vitesse est plus étroite et le couple est relativement faible par rapport aux moteurs à courant continu, et la valeur correspondante est faible.
Cependant, le moteur asynchrone dû à l'enroulement du stator sous tension pour établir le champ magnétique tournant, et l'enroulement appartient aux composants inductifs ne fonctionne pas, pour absorber la puissance réactive du réseau, l'impact sur le réseau est très important.
L'expérience intuitive a des appareils inductifs de haute puissance connectés au réseau, la tension du réseau chute, la luminosité des lumières électriques est réduite à la fois.
Par conséquent, le bureau d'alimentation aura des restrictions sur l'utilisation de moteurs asynchrones, où de nombreuses usines doivent être prises en compte.
Certains grands utilisateurs d'électricité, tels que les aciéries, les usines d'aluminium, etc., choisissent d'établir leurs propres centrales électriques pour former leur propre réseau électrique indépendant, afin de réduire les restrictions à l'utilisation des moteurs asynchrones.
Ainsi, le moteur asynchrone doit être équipé d'un dispositif de compensation de puissance réactive s'il veut répondre à l'utilisation d'une charge de puissance élevée, tandis que le moteur synchrone peut fournir une puissance réactive au réseau via un dispositif d'excitation, plus la puissance est grande, plus l'avantage du moteur synchrone est évident. , ainsi l'étape du moteur synchrone est créée.
3、Moteur synchrone
Les avantages du moteur synchrone incluent, en plus de l'état de surexcitation, la possibilité de compenser la puissance réactive.
1) la vitesse du moteur synchrone respecte strictement n=60f/p, ce qui permet de contrôler précisément la vitesse.
2) stabilité opérationnelle élevée, lorsque la tension du réseau chute soudainement, son système d'excitation forcera généralement l'excitation pour assurer un fonctionnement stable du moteur, tandis que le couple du moteur asynchrone (proportionnel à la tension au carré) chutera de manière significative.
3) plus grande capacité de surcharge que le moteur asynchrone correspondant.
4) Efficacité de fonctionnement élevée, en particulier pour les moteurs synchrones à basse vitesse.
Les moteurs synchrones ne peuvent pas être démarrés directement et nécessitent un démarrage asynchrone ou un démarrage en fréquence.
Le démarrage asynchrone signifie que le moteur synchrone est équipé d'un enroulement de démarrage similaire à l'enroulement de cage du moteur asynchrone sur le rotor, et une résistance supplémentaire d'environ 10 fois la valeur de résistance de l'enroulement d'excitation est connectée en série dans le circuit d'excitation pour former un circuit fermé.
Ainsi, le stator du moteur synchrone est directement connecté au réseau électrique et démarré en tant que moteur asynchrone, puis la résistance supplémentaire est supprimée lorsque la vitesse atteint la vitesse sous-synchrone (95 % ); début de conversion de fréquence n'est pas grand-chose Pas grand chose à mentionner.
Par conséquent, l'un des inconvénients des moteurs synchrones est la nécessité d'ajouter des dispositifs d'équipement supplémentaires pour le démarrage.
Les moteurs synchrones fonctionnent sur courant d'excitation, sans excitation, le moteur efficace est asynchrone.
L'excitation est un système à courant continu ajouté au rotor, et sa vitesse de rotation et sa polarité sont les mêmes que celles du stator.
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.
Par conséquent, le deuxième inconvénient du moteur synchrone est qu'il doit augmenter le dispositif d'excitation, qui était auparavant alimenté directement par une machine à courant continu, mais maintenant il est principalement alimenté par un redresseur contrôlé au silicium.
Comme le dit le vieil adage, plus la structure est complexe et plus il y a d'appareils, plus il y a de points de défaillance et plus le taux de défaillance est élevé.
Selon les caractéristiques de performance du moteur synchrone, son application est principalement dans le palan, le broyeur, le ventilateur, le compresseur, le laminoir, la pompe et d'autres charges.
En résumé, le principe du choix du moteur est de privilégier le moteur avec une structure simple, un prix bon marché, un travail fiable et une maintenance pratique en partant du principe que les performances du moteur répondent aux exigences des machines de production.
À cet égard, le moteur à courant alternatif est meilleur que le moteur à courant continu, le moteur asynchrone à courant alternatif est meilleur que le moteur synchrone à courant alternatif, le moteur asynchrone à cage d'écureuil est meilleur que le moteur asynchrone bobiné.
Pour les machines de production à fonctionnement continu avec une charge régulière et sans exigences particulières en matière de démarrage et de freinage, il est préférable d'utiliser un moteur asynchrone à cage d'écureuil ordinaire, qui est largement utilisé dans les machines, les pompes, les ventilateurs, etc.
Le démarrage, le freinage plus fréquent, nécessitant un démarrage plus important, les machines de production de couple de freinage, telles que les ponts roulants, les treuils miniers, les compresseurs d'air, les laminoirs irréversibles, etc., doivent utiliser un moteur asynchrone bobiné.
S'il n'y a pas d'exigence de régulation de la vitesse, mais que la vitesse doit être constante ou que le facteur de puissance doit être amélioré, un moteur synchrone doit être utilisé, tel qu'une pompe à eau de moyenne et grande capacité, un compresseur d'air, un palan, un moulin, etc.
Si la plage de vitesse est supérieure à 1: 3 et que les machines de production ont besoin d'une régulation de vitesse continue, stable et fluide.
Il convient d'utiliser un autre moteur à courant continu à excitation ou un moteur asynchrone à cage d'écureuil ou un moteur synchrone avec régulation de fréquence, comme une grande machine-outil de précision, une raboteuse à portique, un laminoir à acier, un palan, etc.
Nécessite un couple de démarrage important, les caractéristiques mécaniques des machines de production douces, l'utilisation de moteurs à courant continu à excitation en série ou à excitation composée, tels que les tramways, les véhicules à moteur, les grues lourdes, etc.
La puissance nominale des moteurs électriques
La puissance nominale du moteur électrique fait référence à la puissance de sortie, c'est-à-dire la puissance de l'arbre, également appelée capacité, qui est le paramètre de référence des moteurs plus gros.
Les gens demandent souvent quelle est la taille des moteurs à induction, généralement cela ne fait pas référence à la taille du moteur, mais à la puissance nominale.
It is the most important index to quantify the motor's ability to drag the load, and it is also the parameter requirement that must be provided when the motor is selected.
(est la puissance nominale, est la tension nominale, est le courant nominal, cosθ est le facteur de puissance, η est le rendement)
Le principe de sélection correcte de la capacité des moteurs pas à pas devrait être la décision la plus économique et la plus raisonnable de la puissance du moteur en partant du principe que le moteur est capable de produire des exigences de charge mécanique.
Si la puissance est choisie trop grande, l'investissement en équipement augmentera et entraînera des déchets, et le moteur fonctionnera souvent sous charge, et l'efficacité et le facteur de puissance du moteur à courant alternatif seront faibles ; au contraire, si la puissance est choisie trop faible, le motoréducteur fonctionnera en surcharge et endommagera prématurément le moteur.
Il y a trois facteurs pour décider de la puissance principale du moteur à engrenages à courant continu.
(1) La chaleur et l'échauffement du moteur, qui est le facteur le plus important pour décider de la puissance du moteur.
2) Capacité de surcharge admissible de courte durée.
(3) La capacité de démarrage du moteur asynchrone à cage d'écureuil doit être prise en compte.
Tout d'abord, la machinerie de production spécifique calcule et sélectionne la puissance de charge en fonction de sa production de chaleur, de son échauffement et de son besoin de charge.
Ensuite, le moteur présélectionne la puissance nominale en fonction de la puissance de charge, du système de travail et des exigences de surcharge.
Une fois la puissance nominale du moteur présélectionnée, il convient de vérifier la génération de chaleur, la capacité de surcharge et la capacité de démarrage si nécessaire.
Si l'un d'entre eux n'est pas qualifié, le moteur doit être re-sélectionné et étalonné à nouveau jusqu'à ce qu'ils soient tous qualifiés.
Par conséquent, le système de travail est l'une des exigences nécessaires, s'il n'y a pas d'exigence, la valeur par défaut est de traiter avec le système de travail S1 le plus conventionnel ; les moteurs soumis à des exigences de surcharge doivent également fournir un multiplicateur de surcharge et un temps de fonctionnement correspondant ; moteur asynchrone à cage d'écureuil entraînant un ventilateur et une autre charge d'inertie rotative importante, mais doit également fournir l'inertie de rotation de la charge et la courbe de couple de résistance de démarrage pour vérifier la capacité de démarrage.
La sélection ci-dessus de la puissance nominale est faite sous le principe d'une température ambiante standard de 40℃.
Si la température ambiante où le moteur fonctionne change, la puissance nominale du moteur doit être corrigée.
Selon le calcul théorique et la pratique, la puissance du moteur peut être grossièrement augmentée ou diminuée selon le tableau ci-dessous alors que la température ambiante est différente.
Par conséquent, il est également nécessaire de fournir la température ambiante dans les zones climatiques difficiles, par exemple en Inde, la température ambiante doit être calibrée à 50℃.
De plus, une altitude élevée aura également un impact sur la puissance des servomoteurs, plus l'altitude est élevée, plus l'échauffement du moteur est élevé, plus la puissance de sortie est faible. Et le moteur utilisé à haute altitude doit également tenir compte de l'effet du phénomène corona.
Pour la gamme de puissance des moteurs sur le marché, nous aimerions énumérer quelques données à titre de référence.
Moteur à courant continu : ZD9350 (moulin) 9350kW
Moteur asynchrone : cage d'écureuil type YGF1120-4 (ventilateur de haut fourneau) 28000kW
Fil bobiné YRKK1000-6 (broyeur de matières premières) 7400kW
Moteur synchrone : TWS36000-4 (ventilateur de haut fourneau) 36 000 kW (l'unité de test atteint 40 000 kW)
Tension nominale
La tension nominale du moteur se rapporte à la tension réseau dans le mode de fonctionnement nominal.
Le choix de la tension nominale du moteur dépend de la tension d'alimentation du système d'alimentation électrique de l'entreprise et de la taille de la capacité du moteur.
Le choix du niveau de tension du moteur à courant alternatif dépend principalement du niveau de tension de l'alimentation électrique sur le lieu d'utilisation.
Généralement, le réseau basse tension est de 380 V, donc la tension nominale est de 380 V (connexion Y ou △), 220/380 V (connexion △/Y), 380/660 V (connexion △/Y) 3 types.
La puissance du moteur basse tension augmente dans une certaine mesure (comme 300KW/380V), le courant est limité par la capacité du fil est difficile à faire grand, ou le coût est trop élevé.
Besoin d'atteindre une puissance de sortie élevée en augmentant la tension.
La tension d'alimentation du réseau haute tension est généralement de 6000V ou 10000V, les pays étrangers ont également un niveau de tension de 3300V, 6600V et 11000V. Les avantages des moteurs haute tension sont une puissance élevée et une forte capacité à résister aux chocs; l'inconvénient est que l'inertie est importante, le démarrage et le freinage sont difficiles.
La tension nominale du moteur à courant continu doit également correspondre à la tension d'alimentation.
Généralement 110V, 220V et 440V. 220V est le niveau de tension commun, les moteurs haute puissance peuvent être augmentés à 600 ~ 1000V.
Lorsque l'alimentation en courant alternatif est de 380 V, avec une alimentation de circuit redresseur commandée au silicium de type pont triphasé, la tension nominale du moteur à courant continu doit être sélectionnée à 440 V, lorsque l'alimentation du redresseur commandée au silicium demi-onde triphasée, la valeur nominale La tension du moteur à courant continu doit être de 220 V.
La vitesse nominale
La vitesse nominale du moteur se réfère à la vitesse dans le mode de fonctionnement nominal.
Le moteur et les machines de travail entraînées par celui-ci ont leur propre vitesse de rotation nominale.
Lors du choix de la vitesse du moteur, il convient de noter que la vitesse ne doit pas être trop faible, car plus la vitesse nominale du moteur est faible, plus le nombre d'étages est important, plus le volume est important et plus le prix est élevé. en même temps, la vitesse du moteur ne doit pas être trop élevée.
Parce que cela rendra le mécanisme de transmission trop compliqué et difficile à entretenir.
De plus, lorsque la puissance est certaine, le couple moteur est inversement proportionnel à la vitesse.
Par conséquent, ceux qui démarrent et freinent des exigences peu élevées peuvent comparer plusieurs vitesses nominales différentes en termes d'investissement initial, d'espace au sol et de coût de maintenance, et enfin déterminer la vitesse nominale ; et souvent démarrer, freiner et reculer.
Mais la durée du processus de transition n'affecte pas la productivité, en plus de tenir compte de l'investissement initial, principalement pour choisir le rapport de vitesse et la vitesse nominale du moteur en termes de perte minimale du processus de transition.
Par exemple, le moteur de levage nécessite une rotation avant et arrière fréquente et le couple est très important, la vitesse est très faible, le volume du moteur est énorme et coûteux.
Lorsque la vitesse du moteur est élevée, il faut également tenir compte de la vitesse critique du moteur. Le rotor du moteur en fonctionnement se produira des vibrations, l'amplitude du rotor avec l'augmentation de la vitesse et l'augmentation jusqu'à une certaine vitesse lorsque l'amplitude atteint un maximum (également appelé résonance), plus que cette vitesse après que l'amplitude avec la vitesse augmente progressivement, et stable dans une certaine plage, l'amplitude du rotor de la vitesse maximale est appelée vitesse critique du rotor.
This speed is equal to the rotor's inherent frequency.
Lorsque la vitesse continue d'augmenter, près de 2 fois la fréquence inhérente de l'amplitude augmentera à nouveau, lorsque la vitesse est égale à 2 fois la fréquence inhérente est appelée vitesse critique de second ordre, à son tour, il y a troisième ordre, quatrième ordre et autre vitesse critique.
Si le rotor tourne à la vitesse critique, il y aura de violentes vibrations et la flexion de l'arbre augmentera considérablement, et la longue opération entraînera une flexion et une déformation graves de l'arbre, voire une rupture.
La vitesse critique de premier ordre du moteur est généralement supérieure à 1500 tr/min, de sorte que le moteur conventionnel à basse vitesse ne prend généralement pas en compte l'effet de la vitesse critique.
Inversement, pour les moteurs 2 pôles à grande vitesse avec des vitesses nominales proches de 3000 tr/min, l'effet doit être pris en compte et le moteur doit être évité pour une utilisation à long terme dans la plage de vitesse critique.
D'une manière générale, le moteur peut être grossièrement déterminé en fournissant le type de charge à entraîner, la puissance nominale, la tension nominale et la vitesse nominale du moteur.
Cependant, ces paramètres de base ne sont pas suffisants pour répondre de manière optimale aux exigences de charge.
D'autres paramètres à fournir incluent : la fréquence, le système d'exploitation, les exigences de surcharge, le niveau d'isolation, le niveau de protection, l'inertie de rotation, la courbe de couple de résistance de charge, la méthode d'installation, la température ambiante, l'altitude, les exigences extérieures, etc., en fonction de la situation spécifique.
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