Os elementos básicos necessários para a seleção do motor são: tipo de carga acionada, potência nominal, tensão nominal, velocidade nominal e outras condições.
O tipo de carga acionada
Isso deve ser invertido nas características do motor. Os motores podem ser simplesmente divididos em motores DC e motores AC, AC também é dividido em motores síncronos e motores assíncronos.
1, motores DC
A vantagem do motor DC é que a velocidade pode ser facilmente ajustada alterando a tensão e pode fornecer um torque maior.
É adequado para cargas que requerem ajustes frequentes de velocidade, como laminadores em siderúrgicas, guindastes em minas, etc.
Mas agora, com o desenvolvimento da tecnologia de conversão de frequência, os motores CA também podem ajustar a velocidade de rotação alterando a frequência.
No entanto, embora o preço do motor inversor não seja muito mais caro do que o motor comum, mas o preço do inversor ocupa a parte principal em todo o conjunto de equipamentos, portanto, os motores CC com escovas têm outra vantagem de serem mais baratos.
A desvantagem dos motores DC sem escovas é que a estrutura é complexa e qualquer equipamento com uma estrutura complexa tende a levar a um aumento na taxa de falhas.
Motor DC comparado ao motor AC, além da complexidade do enrolamento (enrolamento de excitação, enrolamento do polo de comutação, enrolamento de compensação, enrolamento da armadura), também adiciona anel coletor, escova e comutador.
Não só requer um alto nível de habilidade do fabricante, mas também o custo de pós-manutenção é relativamente alto.
Portanto, os motores de engrenagem DC em aplicações industriais estão em declínio gradual, mas ainda são úteis na fase de transição da situação embaraçosa.
Se o usuário tiver mais recursos, é recomendável escolher motor CA com programa inversor, afinal, o uso do inversor também traz muitos benefícios, isso não é detalhado.
2, motor assíncrono
Motor assíncrono tem a vantagem de estrutura simples, desempenho estável, fácil manutenção, barato. E o processo de fabricação também é o mais simples.
Eu ouvi a oficina do velho técnico dizer, montagem de motores brushless DC usados horas-homem, pode completar quase a potência de dois motores síncronos ou quatro motores assíncronos, que podem ser vistos.
Portanto, os motores assíncronos têm sido amplamente utilizados na indústria.
Os motores assíncronos são divididos em motores de gaiola de esquilo e motores de fio enrolado, e a diferença está no rotor.
O rotor do motor de gaiola de esquilo é feito de barras de metal, cobre ou alumínio.
O preço do alumínio é relativamente baixo, e a China é um grande país de mineração de alumínio e é amplamente utilizado em aplicações menos exigentes.
Mas as propriedades mecânicas e a condutividade elétrica do cobre são melhores que as do alumínio, a grande maioria dos meus contatos são rotores de cobre.
Motor tipo gaiola de esquilo no processo de resolver o problema de linha quebrada, a confiabilidade é muito mais do que o motor do rotor tipo enrolamento.
A desvantagem é que o torque obtido por um rotor de metal cortando linhas de indução magnética em um campo estator rotativo é pequeno e a corrente de partida é grande, dificultando o manuseio de cargas com grandes requisitos de torque de partida.
Embora mais torque possa ser obtido aumentando o comprimento do núcleo do motor, o esforço é muito limitado.
Os motores a fio energizam o enrolamento do rotor através de anéis coletores durante a partida, formando um campo magnético do rotor que se move em relação ao campo magnético do estator rotativo, obtendo assim mais torque.
E a resistência à água é conectada em série para reduzir a corrente de partida durante o processo de partida.
A resistência à água é controlada por um sofisticado dispositivo de controle eletrônico para alterar o valor da resistência com o processo de partida.
É adequado para cargas como laminadores e guindastes.
Como o motor assíncrono de fio enrolado em relação ao motor de gaiola de esquilo aumentou o anel deslizante, a resistência à água, etc., o preço geral do equipamento aumentou.
Sua faixa de velocidade é mais estreita e o torque é relativamente pequeno em comparação com os motores DC, e o valor correspondente é baixo.
No entanto, o motor assíncrono devido ao enrolamento do estator energizado para estabelecer o campo magnético rotativo, e o enrolamento pertence aos componentes indutivos não funcionam, para absorver a energia reativa da rede, o impacto na rede é muito grande.
A experiência intuitiva tem aparelhos indutivos de alta potência conectados à rede, a tensão da rede cai, o brilho das luzes elétricas é reduzido ao mesmo tempo.
Portanto, o bureau de fornecimento de energia terá restrições ao uso de motores assíncronos, que é onde muitas fábricas devem ser consideradas.
Alguns grandes usuários de eletricidade, como siderúrgicas, usinas de alumínio, etc., optam por estabelecer suas próprias usinas para formar sua própria rede elétrica independente, a fim de reduzir as restrições ao uso de motores assíncronos.
Portanto, o motor assíncrono precisa ser equipado com dispositivo de compensação de potência reativa se quiser atender ao uso de carga de alta potência, enquanto o motor síncrono pode fornecer energia reativa à rede por meio do dispositivo de excitação, quanto maior a potência, mais óbvia é a vantagem do motor síncrono , assim é criado o estágio de motor síncrono.
3、Motor síncrono
As vantagens do motor síncrono incluem, além do estado de sobreexcitação, poder compensar a potência reativa.
1) a velocidade do motor síncrono obedece estritamente a n=60f/p, que pode controlar a velocidade com precisão.
2) alta estabilidade operacional, quando a tensão da rede cai repentinamente, seu sistema de excitação geralmente forçará a excitação para garantir a operação estável do motor, enquanto o torque do motor assíncrono (proporcional à tensão ao quadrado) cairá significativamente.
3) maior capacidade de sobrecarga do que o motor assíncrono correspondente.
4) Alta eficiência operacional, especialmente para motores síncronos de baixa velocidade.
Os motores síncronos não podem ser iniciados diretamente e precisam de partida assíncrona ou de frequência.
Partida assíncrona significa que o motor síncrono está equipado com um enrolamento de partida semelhante ao enrolamento da gaiola do motor assíncrono no rotor, e uma resistência adicional de cerca de 10 vezes o valor de resistência do enrolamento de excitação é conectado em série no circuito de excitação para formar um circuito fechado.
Para que o estator do motor síncrono seja conectado diretamente à rede elétrica e iniciado como um motor assíncrono, e a resistência adicional é removida quando a velocidade atinge a velocidade subsíncrona (95%); o início da conversão de frequência não é muito. Não há muito o que mencionar.
Portanto, uma das desvantagens dos motores síncronos é a necessidade de adicionar dispositivos de equipamentos adicionais para partida.
Os motores síncronos funcionam com corrente de excitação, sem excitação, o motor eficiente é assíncrono.
A excitação é um sistema DC adicionado ao rotor, e sua velocidade de rotação e polaridade são as mesmas do estator.
Se houver algum problema com a excitação, o motor de passo ficará defasado e não poderá ser ajustado, o que acionará a proteção “falha de excitação” e o motor desarmará.
Portanto, a segunda desvantagem do motor síncrono é que ele precisa aumentar o dispositivo de excitação, que costumava ser fornecido diretamente pela máquina CC, mas agora é fornecido principalmente pelo retificador controlado por silício.
Como diz o velho ditado, quanto mais complexa a estrutura e mais dispositivos, mais pontos de falha e maior a taxa de falhas.
De acordo com as características de desempenho do motor síncrono, sua aplicação é principalmente em talha, moinho, ventilador, compressor, laminador, bomba e outras cargas.
Resumindo, o princípio de escolha do motor é dar preferência ao motor com estrutura simples, preço barato, trabalho confiável e manutenção conveniente sob a premissa de que o desempenho do motor atende aos requisitos da maquinaria de produção.
A este respeito, o motor CA é melhor do que o motor CC, o motor assíncrono CA é melhor do que o motor síncrono CA, o motor assíncrono de gaiola de esquilo é melhor do que o motor assíncrono de fio enrolado.
Para máquinas de produção de funcionamento contínuo com carga suave e sem requisitos especiais de partida e frenagem, é preferível usar o motor assíncrono de gaiola de esquilo comum, que é amplamente utilizado em máquinas, bombas, ventiladores, etc.
Partida, frenagem mais frequente, exigindo uma partida maior, máquinas de produção de torque de frenagem, como pontes rolantes, guinchos de mina, compressores de ar, laminadores irreversíveis, etc., devem usar motor assíncrono de fio enrolado.
Se não houver necessidade de regulação de velocidade, mas a velocidade precisa ser constante ou o fator de potência precisa ser melhorado, deve-se usar motor síncrono, como bomba d'água de média e grande capacidade, compressor de ar, grua, moinho, etc.
Se a faixa de velocidade estiver acima de 1:3, e o maquinário de produção precisar de uma regulação de velocidade estável e suave contínua.
É apropriado usar outro motor DC de excitação ou motor assíncrono de gaiola de esquilo ou motor síncrono com regulação de frequência, como máquina-ferramenta de grande precisão, plaina de pórtico, laminador de aço, talha, etc.
Requer um grande torque de partida, características mecânicas de máquinas de produção suave, o uso de motor DC excitado em série ou composto, como bondes, veículos motorizados, guindastes pesados, etc.
A potência nominal dos motores elétricos
A potência nominal do motor elétrico refere-se à potência de saída, ou seja, potência no eixo, também chamada de capacidade, que é o parâmetro de referência dos motores maiores.
Muitas vezes as pessoas perguntam qual o tamanho dos motores de indução, geralmente não se refere ao tamanho do motor, mas sim à potência nominal.
É o índice mais importante para quantificar a capacidade do motor de arrastar a carga e também é o requisito de parâmetro que deve ser fornecido quando o motor é selecionado.
(é potência nominal, é tensão nominal, é corrente nominal, cosθ é fator de potência, η é eficiência)
O princípio da seleção correta da capacidade dos motores de passo deve ser a decisão mais econômica e razoável de potência do motor sob a premissa de que o motor é capaz de produzir requisitos de carga mecânica.
Se a potência escolhida for muito grande, o investimento no equipamento aumentará e causará desperdício, e o motor frequentemente funcionará sob carga, e a eficiência e o fator de potência do motor CA serão baixos; pelo contrário, se a potência escolhida for muito pequena, o motoredutor funcionará em sobrecarga e causará danos prematuros ao motor.
Existem três fatores para decidir a potência principal do motor de engrenagem CC.
(1) O aumento de calor e temperatura do motor, que é o fator mais importante para decidir a potência do motor.
2) Capacidade de sobrecarga de curto prazo admissível.
(3) A capacidade de partida do motor assíncrono de gaiola de esquilo deve ser considerada.
Em primeiro lugar, o maquinário de produção específico calcula e seleciona a potência de carga de acordo com sua geração de calor, aumento de temperatura e requisitos de carga.
Em seguida, o motor pré-seleciona a potência nominal de acordo com a potência de carga, sistema de trabalho e requisitos de sobrecarga.
Após a pré-seleção da potência nominal do motor, deve-se verificar a geração de calor, capacidade de sobrecarga e capacidade de partida quando necessário.
Se um deles não estiver qualificado, o motor deve ser selecionado novamente e calibrado novamente até que todos estejam qualificados.
Portanto, o sistema de trabalho é um dos requisitos necessários, se não houver nenhum requisito, o padrão é lidar com o sistema de trabalho S1 mais convencional; motores com requisitos de sobrecarga também precisam fornecer multiplicador de sobrecarga e tempo de funcionamento correspondente; ventilador de acionamento de motor de gaiola de esquilo assíncrono e outra grande carga de inércia rotativa, mas também precisa fornecer a inércia de rotação de carga e a curva de torque de resistência de partida para verificar a capacidade de partida.
A seleção acima de potência nominal é feita sob a premissa de temperatura ambiente padrão de 40℃.
Se a temperatura ambiente onde o motor trabalha mudar, a potência nominal do motor deve ser corrigida.
De acordo com cálculos teóricos e práticos, a potência do motor pode ser aproximadamente aumentada ou diminuída de acordo com a tabela abaixo enquanto a temperatura ambiente for diferente.
Portanto, também é necessário fornecer a temperatura ambiente em áreas de clima severo, por exemplo, na Índia, a temperatura ambiente precisa ser calibrada em 50 ℃.
Além disso, a alta altitude também terá um impacto na potência dos servomotores, quanto maior a altitude, maior o aumento de temperatura do motor, menor a potência de saída. E o motor usado em grandes altitudes também precisa considerar o efeito do fenômeno corona.
Para as faixas de potência dos motores existentes no mercado, gostaríamos de listar alguns dados para referência.
Motor DC: ZD9350 (moinho) 9350kW
Motor assíncrono: tipo gaiola de esquilo YGF1120-4 (ventilador de alto-forno) 28000kW
Fio enrolado YRKK1000-6 (moinho de matéria-prima) 7400kW
Motor síncrono: TWS36000-4 (ventilador de alto-forno) 36000kW (unidade de teste atinge 40000kW)
Tensão nominal
A tensão nominal do motor refere-se à tensão da linha no modo operacional nominal.
A escolha da tensão nominal do motor depende da tensão de alimentação do sistema de energia elétrica do empreendimento e do tamanho da capacidade do motor.
A escolha do nível de tensão do motor CA depende principalmente do nível de tensão da fonte de alimentação no local de uso.
Geralmente, a rede de baixa tensão é 380V, então a tensão nominal é 380V (conexão Y ou △), 220/380V (conexão △/Y), 380/660V (conexão △/Y) 3 tipos.
A potência do motor de baixa tensão aumenta até certo ponto (como 300KW/380V), a corrente é limitada pela capacidade do fio é difícil de fazer grande ou o custo é muito alto.
Necessidade de alcançar alta potência de saída, aumentando a tensão.
A tensão de alimentação da rede de alta tensão é geralmente 6000V ou 10000V, países estrangeiros também têm nível de tensão de 3300V, 6600V e 11000V. As vantagens dos motores de alta tensão são alta potência e forte capacidade de suportar choques; a desvantagem é que a inércia é grande, a partida e a frenagem são difíceis.
A tensão nominal do motor CC também deve corresponder à tensão da fonte de alimentação.
Geralmente 110V, 220V e 440V. 220V é o nível de tensão comum, motores de alta potência podem ser aumentados para 600 ~ 1000V.
Quando a fonte de alimentação CA é de 380 V, com fonte de alimentação do circuito retificador controlado por silício tipo ponte trifásica, a tensão nominal do motor CC deve ser selecionada 440 V, quando a fonte de alimentação do retificador controlado por silício trifásico de meia onda, a tensão nominal tensão do motor DC deve ser 220V.
A velocidade nominal
A velocidade nominal do motor refere-se à velocidade no modo nominal de operação.
Tanto o motor quanto o maquinário de trabalho arrastado por ele têm sua própria velocidade de rotação nominal.
Ao escolher a velocidade do motor, deve-se observar que a velocidade não deve ser muito baixa, pois quanto menor a velocidade nominal do motor, maior o número de estágios, maior o volume e maior o preço; ao mesmo tempo, a velocidade do motor não deve ser muito alta.
Porque tornará o mecanismo de transmissão muito complicado e difícil de manter.
Além disso, quando a potência é certa, o torque do motor é inversamente proporcional à velocidade.
Portanto, aqueles que não exigem altas exigências de partida e frenagem podem comparar várias velocidades nominais diferentes em termos de investimento inicial, área útil e custo de manutenção e, finalmente, determinar a velocidade nominal; e frequentemente dar partida, frear e dar ré.
Mas a duração do processo de transição não afeta a produtividade, além de considerar o investimento inicial, principalmente para escolher a relação de velocidade e velocidade nominal do motor em função da perda mínima do processo de transição.
Por exemplo, o motor do guindaste precisa de rotação para frente e para trás frequente e o torque é muito grande, a velocidade é muito baixa, o volume do motor é enorme, caro.
Quando a velocidade do motor é alta, também é necessário considerar a velocidade crítica do motor. O rotor do motor em operação ocorrerá vibração, a amplitude do rotor com o aumento da velocidade e aumentará até uma determinada velocidade quando a amplitude atingir um máximo (também conhecido como ressonância), mais do que essa velocidade após a amplitude com o aumento da velocidade reduzir gradualmente e estabilizar em uma certa faixa, a amplitude do rotor da velocidade máxima é chamada de velocidade crítica do rotor.
Essa velocidade é igual à frequência inerente do rotor.
Quando a velocidade continua a aumentar, cerca de 2 vezes a frequência inerente da amplitude aumentará novamente, quando a velocidade for igual a 2 vezes a frequência inerente é chamada de velocidade crítica de segunda ordem, por sua vez, existem velocidades de terceira ordem, velocidade de quarta ordem e outras velocidades críticas.
Se o rotor funcionar na velocidade crítica, haverá vibração violenta e a flexão do eixo aumentará significativamente, e a longa operação causará séria flexão e deformação do eixo e até mesmo quebra.
A velocidade crítica de primeira ordem do motor geralmente está acima de 1500 rpm, portanto, o motor convencional de baixa velocidade geralmente não considera o efeito da velocidade crítica.
Por outro lado, para motores de alta velocidade de 2 polos com velocidades nominais próximas a 3.000 rpm, o efeito precisa ser considerado e o motor precisa ser evitado para uso prolongado na faixa de velocidade crítica.
De um modo geral, o motor pode ser determinado aproximadamente fornecendo o tipo de carga a ser acionada, a potência nominal, a tensão nominal e a velocidade nominal do motor.
No entanto, esses parâmetros básicos não são suficientes para que os requisitos de carga sejam atendidos de maneira ideal.
Outros parâmetros a serem fornecidos incluem: frequência, sistema operacional, requisitos de sobrecarga, nível de isolamento, nível de proteção, inércia rotacional, curva de torque de resistência de carga, método de instalação, temperatura ambiente, altitude, requisitos externos, etc., dependendo da situação específica.
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