Материал: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие

гательном и тормозных режимах работы. Для получения жестких характеристик при пониженных скоростях при­ меняются различные специальные схемы включения дви­ гателей. В ряде случаев использование этих схем связано с повышенными потерями при малых скоростях.

Для механизмов средней и большой мощности, где не требуется регулирование скорости, весьма перспек­ тивным является использование синхронных двигателей. Эти машины характеризуются такими положительными качествами, как жесткая механическая характеристика, высокая перегрузочная способность, меньшая по сравне­ нию с асинхронными двигателями зависимость максималь­ ного момента от напряжения сети, высокие энергетические показатели, возможность компенсации реактивной энергии.

Для механизмов, где предъявляются высокие требо­ вания в отношении регулирования скорости, качества переходных процессов, а также при напряженных режимах с частыми пусками и остановками электропривода, при­ меняются двигатели постоянного тока. Их использование в этих случаях связано с необходимостью применения в промышленных условиях установок для преобразования переменного тока в постоянный.

В зависимости от требований в отношении диапазона регулирования и характера статического момента на валу для электропривода производственных механизмов исполь­ зуются двигатели постоянного тока независимого, после­ довательного или смешанного возбуждения. Во многих промышленных установках несколько двигателей постоян­ ного тока получают питание от общей сети; для двигателей независимого возбуждения характерным является пита­ ние от отдельных машинных или вентильных преобразо­ вателей.

Наиболее простой, надежный и дешевый электропри­ вод может быть создан на базе короткозамкнутого асинх­ ронного двигателя. При выборе другой системы должны быть тщательно проанализированы технологические усло­ вия, по которым она выбирается, и проведен технико-эко­ номический сравнительный анализ, доказывающий необхо­ димость использования, например, машины постоянного тока или иного двигателя, более дорогого, чем короткозамкнутый.

Асинхронные двигатели малой и средней мощности выпускаются с номинальными напряжениями 220/127, 380/220 и 660 В. Асинхронные и синхронные двигатели сред­

502

тока являются 110, 220 и 440 В. При значительной мощ­ ности двигателей постоянного тока 'номинальные напря­ жения лежат в пределах 660—900 В.

Когда электропривод проектируется для механизмов действующего предприятия, двигатели следует выбирать по напряжениям существующих на предприятии сетей переменного и постоянного тока. Выбор напряжения для питания двигателей вновь сооружаемого предприятия решается совместно с выбором напряжений для всего предприятия в целом путем технико-экономического срав­ нения нескольких вариантов электроснабжения.

Выбор номинальной скорости двигателя в случае применения типового редуктора производится по извест­ ному передаточному отношению и заданной скорости производственного механизма. Выбор номинальной ско­ рости и передаточного отношения вновь проектируемого привода должен производиться путем технико-экономи­ ческого сравнения нескольких вариантов. Особое внимание следует уделять выбору номинальной скорости двигателя и передаточного отношения в случае напряженного режима работы с частыми пусками и остановками, так как от выбора этих величин зависит продолжительность переходных процессов, что в ряде случаев определяет производитель­ ность производственных механизмов.

Большое значение при комплектовании автоматизи­ рованного электропривода имеет правильный выбор дви­ гателя по конструктивному исполнению в отношении крепления и защиты от воздействия окружающей среды. Для большинства производственных механизмов приме­ няются двигатели с горизонтальным расположением вала и лапами для крепления к несущим конструкциям. Отме­ тим также, что для некоторых механизмов целесообраз­ ным является применение двигателей с вертикальным расположением вала и креплением на лапах. Для созда­ ния более совершенных форм механизмов и уменьшения их габаритов электротехническая промышленность выпус­ кает двигатели с горизонтальным и вертикальным располоя{ением валов и фланцевым креплением. Еще в боль­ шей степени вписываются в конструктивные формы меха­ низмов встраиваемые двигатели, которые не имеют ста­ нины, подшипниковых щитов, а иногда и вала. Монти­

503

руются они в корпусах производственных механизмов и в ряде случаев непосредственно выполняют функции рабочих органов.

Очень ответственной задачей является правильный выбор двигателя для работы в определенных условиях окружающей среды. От способа защпты двигателя зависят его долговечность, надежность и безопасность обслужи­ вания. По защите от действия окружающей среды разли­ чают открытые, защищенные в том числе каплезащищеиные и герметичные двигатели.

Открытые двигатели не имеют защитных приспособ­ лений, препятствующих соприкосновению с вращающимися и токоведущимп частями, а также попаданию внутрь двигателя посторонних предметов. У защищенных дви­ гателей имеются защитные приспособления в виде коробов, решеток и сеток. Каплезащищенные двигатели имеют устройства, предохраняющие их от попадания внутрь капель, падающих отвесно или под углом не более 60° к вертикали; брызгозащшценпые двигатели предохра­ няются от попадания внутрь брызг любого направления. Защитные устройства различного назначения не нарушают свободного обмена воздуха между двигателем и окружа­ ющей средой. Пыль, влага и газы имеют свободный доступ внутрь защищенных, каплезащищенных и брызгозащи­ щенных двигателей.

Более сложны по конструкции защитных устройств закрытые двигатели. Они пе имеют специальных отверс­ тий для обмена воздухом между двигателем и окружающей средой. Некоторый обмен воздухом имеет место за счет неплотностей в соединении деталей. С большей гермети­ зацией двигателей увеличиваются их масса и стоимость вследствие усложнения защитных приспособлений.

Так взрывозащищенные двигатели снабжаются специ­ альным кожухом, который может противостоять без повреждений взрыву внутри двигателя и препятствует распространению пламени в окружающую среду. Водо­ защищенные двигатели выполняются с усиленными уплот­ нениями крышек при помощи резиновых прокладок, а выступающий конец вала пропускается через специаль­ ный сальник. Уплотнения водозащищенного двигателя не пропускают внутрь воды при обливании двигателя из брандспойта. У герметичных двигателей все отверстия и соединения закрыты и уплотнены настолько тщательно, что исключается всякое сообщение между внутренним

504

пространством машины и -внешней газовой средой или жидкостью. Герметичная машина может работать погру­ женной в воду.

Для работы. в особых условиях окружающей среды выпускаются специализированные двигатели. Так, для работы в условиях тропического климата, характери­ зующегося значительной температурой, влажностью, росой, наличием грибковой плесени, выпускаются двигатели тропического исполнения. Для работы в помещениях с повышенпой влажностью, а также на открытом воздухе при температуре окружающей среды от —45 до +45° С выпускаются двигатели влагостойкого и холодостойкого исполнения. Для работы в химически активных средах выпускаются двигатели химически стойкого исполнения. Двигатели специализированных исполнений отличаются от обычных двигателей электроизоляционными материа­ лами, особой пропиткой обмоток и антикоррозионными покрытиями. Все это приводит к повышению их стоимости.

Несколько разнятся по своему конструктивному испол­ нению двигатели за счет различных способов вентиляции. Двигатели выполняются с естественной вентиляцией, с самовеитиляцией и независимой вентиляцией. При естествен­ ной вентиляции двигатели не имеют каких-либо специаль­ ных устройств для охлаждения. У двигателей с самовентиляцией охлаждение осуществляется вентилятором, смонти­ рованным на валу двигателя. При закрытом исполнении вентилятор устанавливается снаружи под колпаком и обдувает ребристую поверхность двигателя. Такие двига­ тели называют обдуваемыми. Интенсивность охлаждения двигателей с естественной вентиляцией и самовентиляцней зависит от угловой скорости вала двигателя и ухуд­ шается при ее сниженип.

Охлаждение двигателей при независимой вентиляции осуществляется ■с помощью специального вентилятора, приводимого в движение дополнительным двигателем. Наличие независимой вентиляции позволяет несколько повысить нагрузку главного двигателя, рсобенно при снижении его скорости.

Выбор двигателя по защите от действия окружающей среды должен производиться в соответствии с условиями, в которых он будет работать. При выборе двигателей необходимо учитывать, что при одной и той же мощности и скорости наибольшие масса, габариты и стоимость имеют закрытые двигатели. Необоснованный выбор, напри-

мор, закрытого двигателя вместо защищенного приводит к излишнему увеличению капитальных затрат и утяже­ лению конструкции.

Общие указания, касающиеся выбора двигателей по

При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости его полного использования в процессе работы. В случае завышения номинальной мощности двигателя снижаются технико-экономические показатели электропривода, т. е. к. и. д. и коэффициент мощности. Если же нагрузка на валу двигателя превышает номиналь­ ную, то это, естественно, приводит к росту токов в его обмотках, а значит, и потерь мощности выше соответ­ ствующих номинальных значений, вследствие чего темпе­ ратура двигателя может превысить допустимую величину. Рост температуры выше определенных значений прежде всего приводит к снижению электрической прочности электроизоляционных’ материалов вследствие изменения их физико-химических свойств, что связано с опасностью пробоя изоляции обмоток и выходом двигателя из строя. В связи с этим одним из критериев выбора двигателя по мощности является температура его обмоток.

Задача выбора электродвигателя по мощности в ряде случаев осложняется еще тем обстоятельством,что нагрузка на его валу в процессе работы не остается постоянной, а изменяется во времени, вследствие чего изменяются также потери мощности, а значит, и температура двигателя. Если при этих условиях выбрать двигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность была равна наибольшей мощности статической нагрузки, то в периоды снижения

506