Os conteúdos básicos necessários para a seleção do motor são: tipo de carga acionada, potência nominal, tensão nominal, velocidade nominal e outras condições.
Primeiro, o tipo de carga acionada
Isto tem que ser invertido das características do motor. Os motores podem ser simplesmente divididos em motores CC e motores CA, e a CA é dividida em motores síncronos e motores assíncronos.
1. Motor DC
A vantagem do motor DC é que a velocidade pode ser facilmente ajustada alterando a tensão e pode fornecer um grande torque. É adequado para cargas que precisam ajustar a velocidade com frequência, como laminadores em siderúrgicas, talhas em minas, etc. Mas agora com o desenvolvimento da tecnologia de conversão de frequência, o motor CA também pode ajustar a velocidade alterando a frequência. No entanto, embora o preço dos motores de frequência variável não seja muito mais caro que os motores comuns, o preço dos conversores de frequência ocupa a maior parte de todo o conjunto de equipamentos, portanto, outra vantagem dos motores CC é que eles são baratos.
A desvantagem do motor DC é que a estrutura é complexa. Enquanto a estrutura de qualquer dispositivo for complexa, inevitavelmente levará a um aumento na taxa de falhas. Comparados com os motores CA, os motores CC não são apenas complicados em enrolamentos (enrolamentos de excitação, enrolamentos de pólo de comutação, enrolamentos de compensação, enrolamentos de armadura), mas também adicionam anéis coletores, escovas e comutadores. Não apenas os requisitos de processo do fabricante são altos, mas o custo de manutenção no período posterior também é relativamente alto. Portanto, em aplicações industriais, os motores CC estão em uma situação embaraçosa, onde estão diminuindo gradualmente, mas ainda têm um lugar no estágio de transição. Se o usuário tiver fundos suficientes, recomenda-se escolher a solução de motor CA com conversor de frequência. Afinal, o uso do conversor de frequência também traz muitos benefícios, que não serão discutidos em detalhes.
2. Motor assíncrono
As vantagens dos motores assíncronos são estrutura simples, desempenho estável, manutenção conveniente e preço baixo. E o processo de fabricação também é o mais simples. Ouvi de um antigo técnico na oficina que são necessários dois motores síncronos ou quatro motores assíncronos de potência semelhante para montar um motor CC. Portanto, os motores assíncronos são os mais utilizados na indústria.
Os motores assíncronos são divididos em motores gaiola de esquilo e motores bobinados, sendo a diferença o rotor.
Rotores de motor de gaiola de esquilo são feitos de tiras de metal, cobre ou alumínio. O preço do alumínio é relativamente baixo, e meu país é um grande país de minério de alumínio, que é amplamente utilizado em ocasiões de baixa exigência. Mas o cobre tem melhores propriedades mecânicas e elétricas do que o alumínio, e a maioria dos rotores com os quais tive contato são rotores de cobre. Depois que o motor de gaiola de esquilo resolve o problema de desconexão no processo, a confiabilidade é muito maior do que a do motor do rotor de enrolamento. A desvantagem é que o torque obtido pelo rotor de metal cortando as linhas de campo magnético no campo magnético do estator rotativo é pequeno e a corrente de partida é grande, portanto é difícil lidar com a carga que requer um grande torque de partida. Embora mais torque possa ser obtido aumentando o comprimento do núcleo do motor, a potência é muito limitada. O motor do tipo enrolamento energiza o enrolamento do rotor através do anel coletor quando este é acionado para formar o campo magnético do rotor, que se move em relação ao campo magnético do estator rotativo, de modo que o torque é maior. E no processo de partida, a resistência à água é conectada em série para reduzir a corrente de partida, e a resistência à água é controlada por um dispositivo de controle eletrônico maduro para alterar o valor da resistência com o processo de partida. É adequado para cargas como laminadores e talhas. Comparado com o motor de gaiola de esquilo, o motor assíncrono enrolado adiciona anéis coletores, resistência à água, etc., e o preço geral do equipamento tem um certo aumento. Comparado com o motor DC, a faixa de regulação de velocidade é relativamente estreita e o torque é relativamente pequeno, e o valor correspondente também é baixo.
No entanto, o motor assíncrono estabelece um campo magnético rotativo porque o enrolamento do estator é energizado e o enrolamento é um elemento indutivo que não realiza trabalho. Ele precisa absorver energia reativa da rede elétrica, o que tem um grande impacto na rede elétrica. Experiência intuitiva quando aparelhos elétricos indutivos de alta potência são conectados à rede, a tensão da rede cai e o brilho das luzes diminui. Portanto, a agência de fornecimento de energia limitará o uso de motores assíncronos, o que também é algo que muitas fábricas devem considerar. Alguns grandes consumidores de energia, como siderúrgicas e usinas de alumínio, optam por construir suas próprias usinas para formar suas próprias redes elétricas independentes para reduzir as restrições ao uso de motores assíncronos. Portanto, se o motor assíncrono precisar atender ao uso de cargas de alta potência, ele precisa ser equipado com um dispositivo de compensação de potência reativa, enquanto o motor síncrono pode fornecer potência reativa à rede por meio do dispositivo de excitação. Estágio motor.
3. Motor síncrono
Além do estado de sobreexcitação que pode compensar a potência reativa, as vantagens dos motores síncronos incluem: 1) A velocidade do motor síncrono segue estritamente n=60f/p, e a velocidade pode ser controlada com precisão; 2) A estabilidade de operação é alta, quando a tensão da rede cai repentinamente, seu sistema de excitação geralmente forçará a excitação para garantir uma operação estável do motor, enquanto o torque do motor assíncrono (proporcional ao quadrado da tensão) cairá significativamente; 3) A capacidade de sobrecarga é maior que a do motor assíncrono correspondente; 4) A eficiência operacional é alta, especialmente para motores síncronos de baixa velocidade.
Motores síncronos não podem ser acionados diretamente e precisam ser acionados de forma assíncrona ou com frequência variável. 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 da resistência do enrolamento de excitação é conectada em série no circuito de excitação para formar um circuito fechado, e o estator do motor síncrono é conectado diretamente. A rede elétrica, para que seja iniciado como um motor assíncrono. Quando a velocidade atinge a velocidade sub-síncrona (95 por cento), o método de partida para cortar a resistência adicional; o início da conversão de frequência não é repetido. Portanto, uma das desvantagens dos motores síncronos é a necessidade de adicionar equipamentos adicionais para a partida.
Os motores síncronos funcionam com corrente de excitação e, se não houver excitação, o motor é assíncrono. A excitação é um sistema DC aplicado ao rotor, e sua velocidade de rotação e polaridade são consistentes com o estator. Se houver algum problema de excitação, o motor perderá seu passo e não poderá ser ajustado, acionando a proteção "falha de excitação". O motor desarma. Portanto, a segunda desvantagem do motor síncrono é que ele precisa aumentar o dispositivo de excitação, que era fornecido diretamente pela máquina CC no passado, mas agora é fornecido principalmente pelo retificador de tiristor. Como diz o velho ditado, quanto mais complexa a estrutura e quanto mais equipamentos, mais pontos de falha e maior a taxa de falha.
De acordo com as características de desempenho dos motores síncronos, suas aplicações são principalmente em cargas como talhas, moinhos, ventiladores, compressores, laminadores e bombas d'água.
Para resumir, o princípio de seleção de um motor é aquele baseado na premissa de que o desempenho do motor atende aos requisitos das máquinas de produção, o motor com estrutura simples, baixo preço, operação confiável e manutenção conveniente é o preferido. A este respeito, o motor CA é melhor que o motor CC, o motor assíncrono CA é melhor que o motor síncrono CA e o motor assíncrono de gaiola de esquilo é melhor que o motor assíncrono enrolado.
Para máquinas de produção com carga estável e sem requisitos especiais para partida e frenagem, os motores assíncronos comuns de gaiola de esquilo devem ser preferidos, que são amplamente utilizados em máquinas, bombas d'água, ventiladores, etc.
Partidas e frenagens são frequentes, e máquinas de produção que exigem grande torque de partida e frenagem, como pontes rolantes, guindastes de minas, compressores de ar, laminadores irreversíveis, etc., devem usar motores assíncronos bobinados.
Onde não há necessidade de regulagem de velocidade, é necessário que a velocidade de rotação seja constante ou que o fator de potência seja melhorado, devem ser utilizados motores síncronos, como bombas d'água de média e grande capacidade, compressores de ar, talhas, moinhos, etc.
Para máquinas de produção que requerem uma faixa de regulagem de velocidade de 1:3 ou mais e requerem regulação de velocidade contínua, estável e suave, é aconselhável usar motores CC excitados separadamente ou motores assíncronos de gaiola de esquilo ou motores síncronos com regulagem de velocidade de frequência variável, como máquinas-ferramentas de grande precisão, plainas de pórtico, laminadores, guinchos, etc.
Máquinas de produção que requerem um grande torque de partida e características mecânicas suaves, utilizam motores DC de excitação em série ou compostos, como bondes, locomotivas elétricas, guindastes pesados, etc.
2. Potência nominal
A potência nominal do motor refere-se à potência de saída, ou seja, a potência do eixo, também conhecida como capacidade, que é o parâmetro icônico do motor. As pessoas costumam perguntar o tamanho do motor. Geralmente, não se refere ao tamanho do motor, mas sim à potência nominal. É o indicador mais importante para quantificar a capacidade de carga de arrasto do motor, e também são os requisitos de parâmetros que devem ser fornecidos quando o motor é selecionado.
O princípio de selecionar corretamente a capacidade do motor deve ser a decisão mais econômica e mais razoável sobre a potência do motor sob a premissa de que o motor pode atender aos requisitos da carga mecânica de produção. Se a potência for muito grande, o investimento em equipamentos aumentará, causando desperdício, e o motor geralmente funciona sob carga, e a eficiência e o fator de potência do motor CA são baixos; pelo contrário, se a potência for muito pequena, o motor ficará sobrecarregado, fazendo com que o motor funcione prematuramente. dano.
Existem três fatores que determinam a potência principal do motor:
1) O aquecimento e o aumento de temperatura do motor são os fatores mais importantes que determinam a potência do motor;
2) Permitir capacidade de sobrecarga de curta duração;
3) Para motores assíncronos de gaiola de esquilo, a capacidade de partida também deve ser considerada.
Primeiro, 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 e, em seguida, pré-seleciona a potência nominal do motor 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 o aquecimento, a capacidade de sobrecarga e, se necessário, a capacidade de partida. Se um deles não estiver qualificado, o motor deve ser re-selecionado e verificado novamente até que todos os itens sejam qualificados. Portanto, o sistema de trabalho também é um dos requisitos que devem ser fornecidos. Se não houver nenhum requisito, o sistema de trabalho S1 mais convencional será tratado por padrão; o motor com requisitos de sobrecarga também precisa fornecer o múltiplo de sobrecarga e o tempo de funcionamento correspondente; o motor assíncrono gaiola de esquilo aciona a grande rotação do ventilador, etc. No caso de carga de inércia, também é necessário fornecer o momento de inércia 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 que a temperatura ambiente padrão é de 40 graus. Se a temperatura ambiente em que o motor trabalha mudar, a potência nominal do motor deve ser corrigida. De acordo com o cálculo teórico e a prática, quando a temperatura ambiente é diferente, a potência do motor pode ser aumentada ou diminuída aproximadamente de acordo com a tabela abaixo.
Portanto, é necessário fornecer a temperatura ambiente em áreas com climas severos, como a Índia, onde a temperatura ambiente precisa ser verificada em 50 graus. Além disso, a altitude elevada também afetará a potência do motor. Quanto maior a altitude, maior o aumento de temperatura do motor e menor a potência de saída. E o motor usado em grandes altitudes também precisa considerar a influência do fenômeno corona.
Em relação à faixa de potência dos motores elétricos atualmente no mercado, gostaria de enumerar os dados na tabela de desempenho da minha empresa para referência.
Motor DC: ZD9350 (moinho) 9350kW
Motor assíncrono: tipo gaiola de esquilo YGF1120-4 (ventilador de alto-forno) 28000kW
Tipo de enrolamento YRKK1000-6 (moinho bruto) 7400kW
Motor síncrono: TWS36000-4 (ventilador de alto-forno) 36.000kW (unidade de teste atinge 40.000kW)
3. Tensão nominal
A tensão nominal do motor refere-se à tensão de linha no modo de trabalho nominal.
A escolha da tensão nominal do motor depende da tensão de alimentação do sistema de energia para a empresa 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 do local de uso. Geralmente, a rede de baixa tensão é 380V, então a tensão nominal é 380V (conexão Y ou △), 220/380V (conexão △/Y) e 380/660V (conexão △/Y). Quando a potência do motor de baixa tensão aumenta até certo ponto (como 300KW/380V), é difícil aumentar a corrente devido à limitação da capacidade de carga do fio ou o custo é muito alto. É necessário obter uma saída de alta potência aumentando a tensão. A tensão de alimentação da rede de alta tensão é geralmente 6000V ou 10000V, e também existem níveis de tensão de 3300V, 6600V e 11000V no exterior. A vantagem do motor de alta tensão é que possui alta potência e forte resistência ao impacto; a desvantagem é que a inércia é grande e é difícil dar partida e frear.
A tensão nominal do motor CC também deve corresponder à tensão da fonte de alimentação. Geralmente 110V, 220V e 440V. Entre eles, 220V é um nível de tensão comum e motores de alta potência podem ser aumentados para 600-1000V. Quando a fonte de alimentação CA é de 380 V e o circuito retificador de tiristor da ponte trifásica é usado para alimentação, a tensão nominal do motor CC deve ser de 440 V. Quando a fonte de alimentação do retificador de tiristor de meia onda trifásica é usada para fonte de alimentação, a tensão nominal do motor DC deve ser de 220V.
4. Velocidade nominal
A velocidade nominal do motor refere-se à velocidade no modo de trabalho nominal.
O motor e as máquinas de trabalho acionadas por ele têm sua própria velocidade 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, mais séries, maior o volume e maior o preço; ao mesmo tempo, a velocidade do motor não deve ser muito selecionada. alta, pois isso tornaria a transmissão muito complexa e difícil de manter.
Além disso, quando a potência é constante, o torque do motor é inversamente proporcional à velocidade.
Portanto, aqueles com baixos requisitos para partida e frenagem podem comparar de forma abrangente várias velocidades nominais diferentes dos aspectos de investimento inicial, espaço físico e custos de manutenção e, finalmente, determinar a velocidade nominal; durante freqüentes partidas, frenagens e reversão, porém, se a duração do processo de transição tem pouco efeito sobre a produtividade, além de considerar o investimento inicial, a relação de velocidade e a velocidade nominal do motor são selecionadas principalmente na condição do quantidade mínima de perda no processo de transição. Por exemplo, o motor da talha precisa de rotações frequentes para frente e para trás e tem um grande torque, então a velocidade é muito baixa, o motor é volumoso e caro.
Quando a velocidade do motor é alta, a velocidade crítica do motor também precisa ser considerada. O rotor do motor vibrará durante a operação e a amplitude do rotor aumenta com o aumento da velocidade. Quando atinge uma determinada velocidade, a amplitude atinge o valor máximo (ou seja, costuma-se chamar a ressonância). Após esta velocidade, a amplitude aumenta com a velocidade. Ele diminui gradualmente e se estabiliza dentro de um determinado intervalo. A velocidade rotacional com a maior amplitude do rotor é chamada de velocidade rotacional crítica do rotor. Esta velocidade de rotação é igual à frequência natural do rotor. Quando a velocidade continua a aumentar, a amplitude aumentará novamente quando estiver perto de 2 vezes a frequência natural. Quando a velocidade é igual a 2 vezes a frequência natural, é chamada de velocidade crítica de segunda ordem e, por analogia, existem velocidades críticas de terceira e quarta ordem. Se o rotor funcionar a uma velocidade crítica, ocorrerá vibração severa e o grau de flexão do eixo aumentará significativamente. A operação a longo prazo também causará sérias deformações de flexão do eixo, ou mesmo quebra. A velocidade crítica de primeira ordem do motor é geralmente acima de 1500 rpm, de modo que os motores convencionais de baixa velocidade geralmente não consideram a influência da velocidade crítica. Por outro lado, para um motor de alta velocidade 2-polo, a velocidade nominal é próxima de 3000 rpm, e essa influência precisa ser considerada, sendo necessário evitar o uso do motor na faixa de velocidade crítica para muito tempo.
De um modo geral, o motor pode ser determinado aproximadamente fornecendo o tipo de carga acionada, a potência nominal, a tensão nominal e a velocidade nominal do motor. No entanto, esses parâmetros básicos estão longe de ser suficientes para que os requisitos de carga sejam atendidos de maneira ideal. Os parâmetros que também precisam ser fornecidos incluem: frequência, sistema de trabalho, requisitos de sobrecarga, classe de isolamento, classe de proteção, momento de inércia, curva de torque de resistência de carga, método de instalação, temperatura ambiente, altitude, requisitos externos, etc., que são fornecidos de acordo com a condições específicas.
